ELEKTROSKOP: HISTORIE, HVORDAN DET FUNGERER, HVAD DET ER TIL - DUDAS - 2025

Et elektroskop er en enhed der bruges til at detektere forekomsten af ​​elektriske ladninger på genstande i nærheden. Det angiver også tegnet på den elektriske ladning; det vil sige, hvis det er en negativ eller positiv afgift. Dette instrument består af en metalstang indesluttet i en glasflaske.

Denne stang har to meget tynde metalplader (guld eller aluminium) forbundet i sin nedre del. Til gengæld forsegles denne struktur med et låg, der er fremstillet af isolerende materiale, og i den øverste ende har den en lille kugle, der kaldes en "samler".

Når man nærmer sig et elektrisk ladet objekt til et elektroskop, kan man se to typer reaktioner af de metallameller, der findes i den nedre ende af konfigurationen: hvis lamellerne er adskilt fra hinanden, betyder det, at objektet har den samme elektriske ladning end elektronoskopet.

På den anden side, hvis lamellerne samles, er det tegn på, at genstanden har en elektrisk ladning modsat elektroskopets ladning. Nøglen er at oplade elektroskopet med en elektrisk ladning med kendt tegn; Ved at kassere vil det således være muligt at trække tegn på den elektriske ladning af det objekt, som vi bringer til enheden.

Elektroskoper er yderst nyttige til at bestemme, om et legeme er elektrisk ladet, samt give ledetråde om ladningens tegn og ladningens intensitet.

Historie

Elektroskopet blev opfundet af den engelske læge og fysiker William Gilbert, der fungerede som fysiker for det engelske monarki under dronning Elizabeth I's regeringstid.

Gilbert er også kendt som "faren til elektromagnetisme og elektricitet" takket være hans store bidrag til videnskaben i det 17. århundrede. Han byggede det første kendte elektroskop i 1600 for at uddybe sine eksperimenter med elektrostatiske ladninger.

Det første elektroskop, kaldet et versorium, var en anordning bestående af en metalnål, der roterede frit på en piedestal.

Konfigurationen af ​​versoriet var meget lig den for en kompasnål, men i dette tilfælde var nålen ikke magnetiseret. Enderne af nålen blev visuelt differentieret fra hinanden; Desuden var den ene ende af nålen positivt ladet, og den anden negativt ladet.

Versoriets virkningsmekanisme var baseret på de ladninger, der blev induceret i enderne af nålen gennem elektrostatisk induktion. Afhængigt af den ende af nålen, der var tættest på det nærliggende objekt, ville reaktionen på den ende således være at pege eller afvise objektet med nålen.

Hvis objektet var positivt ladet, ville de negative bevægelige ladninger på metallet blive tiltrukket mod objektet, og den negativt ladede ende peger mod kroppen, hvilket inducerer reaktionen i versoren.

Ellers ville objektet være den positive ende af nålen, hvis objektet var negativt ladet.

Udvikling

I midten af ​​1782 byggede den fremtrædende italienske fysiker Alessandro Volta (1745-1827) kondensationselektroskopet, som havde en vigtig følsomhed for at detektere elektriske ladninger, som datidens elektronoskoper ikke opdagede.

Imidlertid kom det største fremskridt for elektronoskopet fra hånden af ​​den tyske matematiker og astronom Johann Gottlieb Friedrich von Bohnenberger (1765-1831), der opfandt guldfolieelektroskopet.

Konfigurationen af ​​dette elektronoskop svarer meget til den struktur, der er kendt i dag: enheden bestod af en glasklokke, der havde en metallisk kugle øverst.

Til gengæld var denne sfære forbundet via en leder til to meget tynde guldark. De "gyldne brød" adskiltes eller sluttede sig til hinanden, da et elektrostatisk ladet legeme nærmede sig.

Hvordan virker det?

Et elektroskop er en anordning, der bruges til at detektere statisk elektricitet i nærliggende genstande, der gør brug af fænomenet adskillelse af deres indre lameller på grund af elektrostatisk frastødning.

Statisk elektricitet kan akkumuleres på den ydre overflade af ethvert legeme, enten ved naturlig opladning eller ved gnidning.

Elektroskopet er designet til at detektere tilstedeværelsen af ​​disse typer af ladninger på grund af overførslen af ​​elektroner fra stærkt ladede overflader til mindre elektrisk ladede overflader. Afhængig af lamellernes reaktion kunne det endvidere også give en idé om størrelsen af ​​den elektrostatiske ladning af det omgivende objekt.

Kuglen placeret i den øverste del af elektroskopet fungerer som en modtagende enhed for den elektriske ladning af undersøgelsesgenstanden.

Ved at bringe et elektrisk ladet legeme tættere på elektronoskopet får det den samme elektriske ladning som kroppen; det vil sige, at hvis vi nærmer os et elektrisk ladet objekt med et positivt tegn, får elektroskopet den samme ladning.

Hvis elektroskopet er opladet med en kendt elektrisk ladning, sker følgende:

- Hvis kroppen har den samme ladning, vil metallamellerne inde i elektroskopet adskille sig fra hinanden, da begge vil afvise hinanden.

- I modsætning hertil, hvis genstanden har en modsat ladning, forbliver metallamellerne i bunden af ​​flasken fastgjort til hinanden.

Lamellerne inde i elektroskopet skal være meget lette, så deres vægt er afbalanceret af virkningen af ​​elektrostatisk frastødende kræfter. Ved at bevæge studieobjektet væk fra elektroskopet vil tabletterne miste deres polarisering og vende tilbage til deres naturlige tilstand (lukket).

Hvordan er det elektrisk opladet?

Det faktum, at elektroskopet oplades elektrisk, er nødvendigt for at være i stand til at bestemme arten af ​​den elektriske ladning af det objekt, som vi kommer til enheden. Hvis ladningen på elektronoskopet ikke er kendt på forhånd, vil det være umuligt at bestemme, om ladningen på objektet er lig med eller modsat den ladning.

Før elektroskopet oplades, skal det være i en neutral tilstand; det vil sige med det samme antal protoner og elektroner indeni. Af denne grund foreslås det at forbinde elektronoskopet til jorden inden opladning for at sikre neutraliteten i enhedens opladning.

Elektroskopet kan tømmes ved at berøre det til en metalgenstand, så sidstnævnte tømmer den elektriske ladning inde i elektroskopet til jorden.

Der er to måder at oplade et elektroskop før testning af det. De mest relevante aspekter af hver af disse er detaljeret nedenfor.

Induktivt

Det handler om at oplade elektroskopet uden at etablere direkte kontakt med det; det vil sige kun at nærme sig et objekt, hvis ladning er kendt for den modtagende sfære.

Ved kontakt

Ved at berøre den modtagende sfære af elektronoskopet direkte med et objekt med en kendt ladning.

Hvad er det for?

Elektroskoper bruges til at bestemme, om et legeme er elektrisk ladet, og til at skelne, om det har en negativ eller positiv ladning. I øjeblikket anvendes elektroskoper i det eksperimentelle felt til at eksemplificere med deres anvendelse påvisning af elektrostatiske ladninger i elektrisk ladede organer.

Nogle af de mest fremtrædende funktioner i elektroskoper er følgende:

- Registrering af elektriske ladninger på genstande i nærheden. Hvis elektroskopet reagerer på et legems tilgang, skyldes det, at sidstnævnte er elektrisk ladet.

- Diskriminering af den type elektrisk ladning, som elektrisk ladede organer har, når man evaluerer åbningen eller lukningen af ​​metallamellerne i elektroskopet, afhængigt af elektroskopets første elektriske ladning.

- Elektroskopet bruges også til at måle stråling af miljøet, hvis der er radioaktivt materiale omkring, på grund af det samme princip om elektrostatisk induktion.

- Denne enhed kan også bruges til at måle mængden af ​​ioner, der er til stede i luften, ved at evaluere elektroskopets opladning og afladningshastighed inden for et kontrolleret elektrisk felt.

I dag bruges elektroskoper i vid udstrækning i laboratoriepraksis på skoler og universiteter for at demonstrere for studerende på forskellige uddannelsesniveauer brugen af ​​denne enhed som en elektrostatisk ladningsdetektor.

Hvordan laver man et hjemmelavet elektronoskop?

Det er meget let at fremstille et hjemmelavet elektronoskop. De nødvendige elementer er let at erhverve, og samlingen af ​​elektronoskopet er ret hurtig.

Nedenfor er de redskaber og materialer, der er nødvendige for at bygge et hjemmelavet elektronoskop i 7 lette trin:

- En glasflaske. Det skal være rent og meget tørt.

- En kork til hermetisk at forsegle flasken.

- En 14 gauge kobbertråd.

- En tang.

- En saks.

- Folie.

- En regel.

- En ballon.

- En uldklæde.

Behandle

Trin 1

Klip kobbertråden indtil du får et afsnit, der er cirka 20 centimeter længere end beholderens længde.

Trin 2

Krul den ene ende af kobbertråden og laver en slags spiral. Denne del fungerer som den elektrostatiske ladningsdetekterende sfære.

Dette trin er meget vigtigt, da spiralen vil lette overførslen af ​​elektroner fra undersøgelseslegemet til elektroskopet på grund af eksistensen af ​​et større overfladeareal.

Trin 3

Gå gennem kork med kobbertråden. Sørg for, at den krøllede del er mod toppen af ​​elektroskopet.

Trin 4

Lav en svag bøjning i den nedre ende af kobbertråden i en L-form.

Trin 5

Skær de to aluminiumsfolie i trekanter, der er cirka 3 centimeter lange. Det er vigtigt, at begge trekanter er identiske.

Sørg for, at lamellene er små nok til ikke at komme i kontakt med flaskens indre vægge.

Trin 6

Medtag et lille hul i det øverste hjørne af hver folie, og indsæt begge stykker aluminium i den nedre ende af kobbertråden.

Forsøg at holde foliepladerne så glatte som muligt. Hvis aluminiums trekanter bryder eller rynker for meget, er det bedst at gentage prøverne, indtil den ønskede effekt er opnået.

Trin 7

Placer kork på flaskens øverste kant meget omhyggeligt, så aluminiumsfolierne ikke forringes, eller den udførte enhed går tabt.

Det er ekstremt vigtigt, at begge lameller er i kontakt, når beholderen forsegles. Hvis dette ikke er tilfældet, bliver du nødt til at ændre bøjningen af ​​kobbertråden, indtil arkene berører hinanden.

Test dit elektroskop

For at bevise det kan du anvende de teoretiske forestillinger, der tidligere er beskrevet i hele artiklen, som beskrevet nedenfor:

- Sørg for, at elektroskopet ikke er opladet: For at gøre dette skal du røre det med en metalstang for at udrydde eventuel resterende ladning på enheden.

- Oplad et objekt elektrisk: gnid en ballon mod en uldklæde for at oplade ballonens overflade med elektrostatisk ladning.

- Bring det ladede objekt nærmere kobberspiralen: med denne praksis lades elektronoskopet ved induktion, og elektronerne fra kloden overføres til elektroskopet.

- Observer reaktionen fra metalpladerne: aluminiumsfolie-trekanterne bevæger sig væk fra hinanden, da begge plader har en ladning med det samme tegn (negativt i dette tilfælde).

Forsøg at udføre denne type test på tørre dage, da fugtighed har en tendens til at påvirke denne type hjemmeforsøg, fordi det gør det vanskeligt for elektroner at passere fra en overflade til en anden.

Referencer

1. Castillo, V. (sf). Hvad er et elektroskop til: Historie, typer, funktion og dele. Gendannes fra: paraquesirve.tv
2. Sådan fremstilles et elektroskop (nd). Gendannes fra: es.wikihow.com
3. Sådan fungerer et elektroskop (2017). Gendannes fra: como-funciona.co
4. Guldbladelektroskop (nd). Gendannes fra: museocabrerapinto.es
5. Elektroskopet (2010). Gendannes fra: radioelectronica.es
6. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2018). Elektroskop. Gendannet fra: es.wikipedia.org
7. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2016). Versorium. Gendannet fra: en.wikipedia.org