ELECTROSCOPI: HISTÒRIA, COM FUNCIONA, PER A QUÈ SERVEIX - DUDAS - 2026

Un electroscopi és un dispositiu utilitzat per detectar l'existència de càrregues elèctriques en objectes pròxims. També indica el signe de la càrrega elèctrica; és a dir, si es tracta d'una càrrega negativa o positiva. Aquest instrument està conformat per una vara metàl·lica confinada dins d'una ampolla de vidre.

Aquesta vara posseeix dues làmines metàl·liques molt primes (or o alumini) connectades a la part més baixa. Al seu torn, aquesta estructura està segellada amb una tapa de material aïllant, i en l'extrem superior té una petita esfera anomenada "col·lector".

A l'apropar un objecte carregat elèctricament a un electroscopi, poden presenciar-dos tipus de reaccions per part de les làmines metàl·liques que es troben a l'extrem inferior de la configuració: si les làmines se separen entre si vol dir que l'objecte té la mateixa càrrega elèctrica que l'electroscopi.

En canvi, si les làmines s'ajunten és indicatiu que l'objecte té una càrrega elèctrica oposada a la càrrega de l'electroscopi. La clau està en carregar l'electroscopi amb una càrrega elèctrica de signe conegut; així, per descart serà factible deduir el signe de la càrrega elèctrica de l'objecte que acostem a el dispositiu.

Els electroscopis són summament útils per determinar si un cos està carregat elèctricament, a més de donar indicis sobre el signe de la càrrega i la intensitat de la mateixa.

història

L'electroscopi va ser inventat pel metge i físic anglès William Gilbert, qui es va exercir com físic de la monarquia anglesa durant el regnat de la reina Isabel I.

Gilbert també és conegut com "el pare de l'electromagnetisme i l'electricitat" gràcies a les seves grans aportacions a la ciència durant el segle XVII. Va construir el primer electroscopi conegut en l'any 1600, amb la finalitat d'aprofundir en els seus experiments sobre càrregues electrostàtiques.

El primer electroscopi, denominat versorium, era un dispositiu constituït per una agulla metàl·lica, la qual girava lliurement sobre un pedestal.

La configuració de l'versorium era molt similar a la de l'agulla d'una brúixola, però en aquest cas l'agulla no estava magnetitzada. Els extrems de l'agulla estaven visualment diferenciats entre si; a més, un dels extrems de l'agulla tenia càrrega positiva i l'altre tenia càrrega negativa.

El mecanisme d'acció de l'versorium es fonamentava en les càrregues induïdes en els extrems de l'agulla, mitjançant la inducció electrostàtica. Així, depenent de l'extrem de l'agulla que es trobés més a prop de l'objecte limítrof, la reacció d'aquest extrem seria apuntar o repel·lir l'objecte amb l'agulla.

Si l'objecte tenia càrrega positiva, les càrregues mòbils negatives en el metall se sentirien atretes cap a l'objecte, i l'extrem amb càrrega negativa apuntaria cap al cos que indueix la reacció al versorium.

En cas contrari, si l'objecte tenia càrrega negativa, el pol atret cap a l'objecte seria l'extrem positiu de l'agulla.

evolució

A mitjan 1782 el destacat físic italià Alessandro Volta (1745-1827) va construir l'electroscopi de condensació, el qual tenia una important sensibilitat per detectar càrregues elèctriques que els electroscopis de llavors no detectaven.

No obstant això, el major avanç de l'electroscopi venir de la mà de l'matemàtic i astrònom alemany Johann Gottlieb Friedrich von Bohnenberger (1765-1831), qui va inventar l'electroscopi de làmines d'or.

La configuració d'aquest electroscopi és molt semblava a l'estructura que es coneix avui dia: el dispositiu estava conformat per una campana de vidre que tenia una esfera metàl·lica a l'extrem superior.

Al seu torn, aquesta esfera estava connectada a través d'un conductor a dues làmines d'or molt primes. Els "pans d'or" es separaven o s'unien entre si a l'acostar-se una cos carregat electrostàticament.

Com funciona?

Un electroscopi és un dispositiu emprat per detectar l'electricitat estàtica en objectes pròxims, fent ús de l'fenomen de separació dels seus laminetes internes a causa de la repulsió electrostàtica.

L'electricitat estàtica pot estar acumulada a la superfície externa de qualsevol cos, bé sigui per càrrega natural o per fregament.

L'electroscopi està dissenyat per detectar la presència d'aquest tipus de càrregues, a causa de la transferència d'electrons de superfícies molt carregades a superfícies menys carregades elèctricament. A més, depenent de la reacció de les laminetes, també pogués proporcionar una idea de la magnitud de la càrrega electrostàtica de l'objecte limítrof.

L'esfera localitzada a la part superior de l'electroscopi funciona com un ens receptor de la càrrega elèctrica de l'objecte d'estudi.

A l'apropar un cos carregat elèctricament a l'electroscopi, aquest adquirirà la mateixa càrrega elèctrica de el cos; és a dir, si acostem un objecte carregat elèctricament amb signe positiu, l'electroscopi adquirirà la mateixa càrrega.

Si l'electroscopi es carrega prèviament amb una càrrega elèctrica coneguda, succeirà el següent:

- Si el cos té la mateixa càrrega, les làmines metàl·liques que es troben a l'interior de l'electroscopi es separaran entre si, ja que ambdues es repel·liran.

- En contraposició, si l'objecte té càrrega oposada les laminetes metàl·liques en el fons de l'ampolla es mantindran unides entre si.

Les làmines a l'interior de l'electroscopi han de ser molt lleugeres, perquè el pes de les mateixes s'equilibri amb l'acció de les forces de repulsió electrostàtica. Així, a l'allunyar l'objecte d'estudi de l'electroscopi, les laminetes perdran la polarització i tornaran al seu estat natural (tancades).

Com es carrega elèctricament?

El fet de carregar a l'electroscopi elèctricament és necessari per poder determinar la naturalesa de la càrrega elèctrica de l'objecte que acostarem a el dispositiu. Si no es coneix la càrrega de l'electroscopi amb anticipació, serà impossible determinar si la càrrega de l'objecte és igual o oposada a aquesta càrrega.

Abans de carregar l'electroscopi, aquest ha de trobar-se en estat neutre; és a dir, amb igual nombre de protons i electrons al seu interior. Per això se suggereix connectar l'electroscopi a terra abans de realitzar la càrrega, per assegurar la neutralitat de la càrrega de el dispositiu.

La descàrrega de l'electroscopi pot realitzar-se tocant-ho amb un objecte metàl·lic, perquè aquest últim dreni cap a terra la càrrega elèctrica existent dins de l'electroscopi.

Es distingeixen dues modalitats per carregar a un electroscopi abans de posar-lo a prova. A continuació es detallen els aspectes més rellevants de cadascuna d'aquestes.

per inducció

Es tracta de carregar a l'electroscopi sense establir contacte directe amb el mateix; és a dir, només aproximant un objecte la càrrega sigui coneguda a l'esfera receptora.

per contacte

A l'tocar l'esfera receptora d'l'electroscopi directament amb un objecte amb càrrega coneguda.

Per a què serveix?

Els electroscopis són utilitzats per determinar si un cos està carregat elèctricament, i distingir si posseeix càrrega negativa o càrrega positiva. Actualment els electroscopis són utilitzats en l'àmbit experimental, per exemplificar amb el seu ús la detecció de càrregues electrostàtiques en cossos carregats elèctricament.

Algunes de les funcions més destacades dels electroscopis són les següents:

- Detecció de càrregues elèctriques en objectes pròxims. Si l'electroscopi reacciona a l'acostament d'un cos, és perquè aquest últim es troba carregat elèctricament.

- Discriminació de el tipus de càrrega elèctrica que posseeixen els cossos carregats elèctricament, a l'avaluar l'obertura o tancament de les laminetes metàl·liques de l'electroscopi, depenent de la càrrega elèctrica inicial de l'electroscopi.

- L'electroscopi també s'utilitza per mesurar la radiació de l'ambient en cas que hi hagi material radioactiu voltant, a causa de el mateix principi d'inducció electrostàtica.

- Aquest dispositiu també pot emprar-se per mesurar la quantitat d'ions que estan presents en l'aire, a l'avaluar la velocitat de càrrega i descàrrega de l'electroscopi dins d'un camp elèctric controlat.

Avui dia els electroscopis són àmpliament utilitzats en pràctiques de laboratori en escoles i universitats, per demostrar als estudiants de diversos nivells educatius l'ús d'aquest dispositiu com a detector de càrregues electrostàtiques.

Com fer un electroscopi casolà?

És molt senzill d'elaborar un electroscopi casolà. Els elements necessaris són de fàcil adquisició i l'acoblament de l'electroscopi és bastant ràpid.

A continuació s'enumeren els estris i materials que es necessiten per construir un electroscopi casolà en 7 fàcils passos:

- Una ampolla de vidre. Cal que estigui neta i molt seca.

- Un suro per segellar hermèticament l'ampolla.

- Un fil de coure de calibre 14.

- Un alicates.

- Una tisora.

- Paper d'alumini.

- Una regla.

- Un globus.

- Un drap de llana.

procediment

pas 1

Talla el fil de coure fins a obtenir una secció que superi aproximadament en 20 centímetres el llarg de l'envàs.

pas 2

Riza un dels extrems de el fil de coure, fent una mena d'espiral. Aquesta part farà les funcions de l'esfera detectora de càrrega electrostàtica.

Aquest pas és molt important, ja que l'espiral facilitarà la transmissió d'electrons de el cos d'estudi cap a l'electroscopi, a causa de l'existència d'una àrea superficial més gran.

pas 3

Travessa el suro amb el fil de coure. Assegura't que la part arrissada quedi cap a la part superior de l'electroscopi.

pas 4

Realitza una curvatura lleu al capdavall de el fil de coure, en forma de L.

pas 5

Talla les dues laminetes d'alumini en forma de triangles d'aproximadament 3 centímetres de base. És important que tots dos triangles siguin idèntics.

Assegura't que les laminetes siguin prou petites com per no entrar en contacte amb les parets internes de l'ampolla.

pas 6

Inclou un petit orifici a la part superior de cada làmina i insereix dos trossos d'alumini al capdavall de fil de coure.

Tracta de mantenir les laminetes de paper d'alumini el més llises possibles. Si els triangles d'alumini es trenquen o s'arruguen massa, és millor repetir les mostres fins a obtenir l'efecte desitjat.

pas 7

Col·loca el suro en la vora superior de l'ampolla, amb molt de compte perquè les laminetes d'alumini no es deteriorin ni es perdi el muntatge realitzat.

És summament important que les dues laminetes estiguin en contacte a l'tancar hermèticament l'envàs. En cas que no sigui així, llavors hauràs de modificar el plec de el fil de coure fins que les làmines es toquin entre si.

Prova la teva electroscopi

Per provar-pots aplicar les nocions teòriques descrites prèviament al llarg de l'article, tal com es detalla a continuació:

- Assegura't que l'electroscopi no estigui carregat: per a això, toca-ho amb una vareta metàl·lica per eradicar qualsevol càrrega romanent en el dispositiu.

- Càrrega elèctricament un objecte: frega un globus contra un drap de llana per carregar la superfície de l'globus de càrrega electrostàtica.

- Sobre l'objecte carregat a l'espiral de coure: amb aquesta pràctica l'electroscopi es carregarà per inducció, i els electrons de l'globus seran transferits a l'electroscopi.

- Observa la reacció de les laminetes metàl·liques: els triangles de paper d'alumini s'allunyaran un l'altre, ja que les dues làmines comparteixen càrrega de el mateix signe (negatiu en aquest cas).

Tracta de realitzar aquest tipus de proves en dies secs, ja que la humitat sol afectar aquest tipus d'experimentacions casolans perquè dificulta el pas d'electrons d'una superfície a una altra.

referències

1. Castell, V. (sf). Per Què Serveix Un Electroscopi: Història, Tipus, Funció I parts. Recuperat de: paraquesirve.tv
2. Com fabricar un electroscopi (sf). Recuperat de: es.wikihow.com
3. Com funciona un electroscopi (2017). Recuperat de: como-funciona.co
4. Electroscopi de pans d'or (sf). Recuperat de: museocabrerapinto.es
5. L'electroscopi (2010). Recuperat de: radioelectronica.es
6. Wikipedia, L'Enciclopèdia Lliure (2018). Electroscopi. Recuperat de: es.wikipedia.org
7. Viquipèdia The Free Encyclopedia (2016). Versorium. Recuperat de: en.wikipedia.org