EEN elektroscoop Het is een apparaat dat wordt gebruikt om het bestaan van elektrische ladingen op objecten in de buurt te detecteren. Het geeft ook het teken van de elektrische lading aan; dat wil zeggen, of het een negatieve of positieve lading is. Dit instrument bestaat uit een metalen staaf die in een glazen fles zit..
Deze staaf heeft twee zeer dunne metalen platen (goud of aluminium) die in het onderste deel zijn verbonden. Deze structuur is op zijn beurt afgedicht met een deksel van isolerend materiaal en aan de bovenkant heeft het een kleine bol die een "collector" wordt genoemd..
Bij het naderen van een elektrisch geladen object naar een elektroscoop, kunnen twee soorten reacties worden waargenomen door de metalen lamellen aan de onderkant van de configuratie: als de lamellen van elkaar zijn gescheiden, betekent dit dat het object dezelfde elektrische lading heeft als de elektroscoop.
Aan de andere kant, als de lamellen samenkomen, is dit een indicatie dat het object een elektrische lading heeft die tegengesteld is aan de lading van de elektroscoop. De sleutel is om de elektroscoop op te laden met een elektrische lading met een bekend teken; dus door het weg te gooien, is het haalbaar om het teken van de elektrische lading van het object dat we naar het apparaat brengen af te leiden.
Elektroscopen zijn uitermate handig om te bepalen of een lichaam elektrisch geladen is, en om aanwijzingen te geven over het teken van de lading en de intensiteit ervan..
Artikel index
De elektroscoop is uitgevonden door de Engelse arts en natuurkundige William Gilbert, die tijdens het bewind van koningin Elizabeth I diende als natuurkundige voor de Engelse monarchie..
Gilbert staat ook bekend als "de vader van elektromagnetisme en elektriciteit" dankzij zijn grote bijdragen aan de wetenschap in de zeventiende eeuw. Hij bouwde de eerste bekende elektroscoop in 1600, om zijn experimenten met elektrostatische ladingen te verdiepen.
De eerste elektroscoop, versorium genaamd, was een apparaat dat bestond uit een metalen naald, die vrij ronddraaide op een voetstuk.
De configuratie van het versorium leek erg op die van een kompasnaald, maar in dit geval was de naald niet gemagnetiseerd. De uiteinden van de naald waren visueel van elkaar onderscheiden; Bovendien was het ene uiteinde van de naald positief geladen en het andere negatief.
Het werkingsmechanisme van het versorium was gebaseerd op de ladingen die via elektrostatische inductie aan de uiteinden van de naald werden geïnduceerd. Dus, afhankelijk van het uiteinde van de naald dat zich het dichtst bij het naburige object bevond, zou de reactie van dat uiteinde zijn om het object met de naald te richten of af te stoten..
Als het object positief geladen was, zouden de negatieve bewegende ladingen op het metaal naar het object worden aangetrokken en zou het negatief geladen uiteinde naar het lichaam wijzen en de reactie in het versorium opwekken..
Anders, als het object een negatieve lading had, zou de pool die door het object wordt aangetrokken het positieve uiteinde van de naald zijn..
Medio 1782 bouwde de prominente Italiaanse natuurkundige Alessandro Volta (1745-1827) de condensatie-elektroscoop, die een belangrijke gevoeligheid had voor het detecteren van elektrische ladingen die de elektroscopen van die tijd niet konden detecteren..
De grootste vooruitgang van de elektroscoop kwam echter van de hand van de Duitse wiskundige en astronoom Johann Gottlieb Friedrich von Bohnenberger (1765-1831), die de goudfolie-elektroscoop uitvond..
De configuratie van deze elektroscoop lijkt sterk op de structuur die tegenwoordig bekend is: het apparaat bestond uit een glazen stolp met een metalen bol aan de bovenkant.
Deze bol was op zijn beurt via een geleider verbonden met twee zeer dunne goudplaten. De "gouden broden" scheidden of voegden zich bij elkaar wanneer een elektrostatisch geladen lichaam naderde.
Een elektroscoop is een apparaat dat wordt gebruikt om statische elektriciteit in nabije objecten te detecteren, gebruikmakend van het fenomeen van scheiding van hun interne lamellen als gevolg van elektrostatische afstoting..
Statische elektriciteit kan zich ophopen op het buitenoppervlak van elk lichaam, hetzij door natuurlijke lading, hetzij door wrijving..
De elektroscoop is ontworpen om de aanwezigheid van dit soort ladingen te detecteren, vanwege de overdracht van elektronen van sterk geladen oppervlakken naar minder elektrisch geladen oppervlakken. Bovendien zou het, afhankelijk van de reactie van de lamellen, ook een idee kunnen geven van de grootte van de elektrostatische lading van het naburige object..
De bol in het bovenste deel van de elektroscoop functioneert als een ontvangende entiteit van de elektrische lading van het studieobject..
Door een elektrisch geladen lichaam dichter bij de elektroscoop te brengen, krijgt het dezelfde elektrische lading als het lichaam; dat wil zeggen, als we een elektrisch geladen object naderen met een positief teken, zal de elektroscoop dezelfde lading krijgen.
Als de elektroscoop is voorgeladen met een bekende elektrische lading, gebeurt het volgende:
- Als het lichaam dezelfde lading heeft, zullen de metalen lamellen in de elektroscoop van elkaar scheiden, omdat beide elkaar afstoten.
- Als het object daarentegen een tegengestelde lading heeft, blijven de metalen lamellen aan de onderkant van de fles aan elkaar vastzitten..
De lamellen in de elektroscoop moeten zeer licht zijn, zodat hun gewicht wordt gecompenseerd door de werking van elektrostatische afstotende krachten. Dus wanneer het object van studie van de elektroscoop wordt verwijderd, verliezen de lamellen hun polarisatie en keren ze terug naar hun natuurlijke staat (gesloten).
Het feit van het elektrisch opladen van de elektroscoop is nodig om de aard van de elektrische lading te kunnen bepalen van het object dat we het apparaat zullen benaderen. Als de lading van de elektroscoop niet van tevoren bekend is, zal het onmogelijk zijn om te bepalen of de lading van het object gelijk of tegengesteld is aan die lading..
Voordat u de elektroscoop oplaadt, moet deze zich in een neutrale toestand bevinden; dat wil zeggen, met hetzelfde aantal protonen en elektronen erin. Om deze reden wordt aanbevolen om de elektroscoop vóór het opladen op aarde aan te sluiten om de neutraliteit van de lading van het apparaat te garanderen..
De elektroscoop kan worden ontladen door deze aan te raken met een metalen voorwerp, zodat deze de elektrische lading in de elektroscoop naar de grond afvoert..
Er zijn twee manieren om een elektroscoop op te laden voordat u deze test. De meest relevante aspecten van elk van deze worden hieronder beschreven..
Het gaat erom de elektroscoop op te laden zonder er direct contact mee te maken; dat wil zeggen, alleen door een object te naderen waarvan de lading bekend is bij de ontvangende sfeer.
Door de ontvangende bol van de elektroscoop rechtstreeks aan te raken met een voorwerp met een bekende lading.
Elektroscopen worden gebruikt om te bepalen of een lichaam elektrisch geladen is, en om te onderscheiden of het negatief of positief geladen is. Momenteel worden elektroscopen gebruikt in het experimentele veld, om met hun gebruik de detectie van elektrostatische ladingen in elektrisch geladen lichamen te illustreren..
Enkele van de meest prominente functies van elektroscopen zijn als volgt:
- Detectie van elektrische ladingen op nabije objecten. Als de elektroscoop reageert op de nadering van een lichaam, komt dat doordat dit elektrisch geladen is.
- Discriminatie van het type elektrische lading van elektrisch geladen lichamen, bij het evalueren van het openen of sluiten van de metalen lamellen van de elektroscoop, afhankelijk van de initiële elektrische lading van de elektroscoop.
- De elektroscoop wordt ook gebruikt om straling uit de omgeving te meten in het geval er radioactief materiaal in de buurt is, dankzij hetzelfde principe van elektrostatische inductie.
- Dit apparaat kan ook worden gebruikt om de hoeveelheid ionen te meten die in de lucht aanwezig zijn, door de snelheid van lading en ontlading van de elektroscoop binnen een gecontroleerd elektrisch veld te evalueren..
Tegenwoordig worden elektroscopen veel gebruikt in laboratoriumpraktijken op scholen en universiteiten, om aan studenten van verschillende opleidingsniveaus het gebruik van dit apparaat als een elektrostatische ladingsdetector te demonstreren..
Het is heel gemakkelijk om een zelfgemaakte elektroscoop te maken. De benodigde elementen zijn gemakkelijk te verkrijgen en de montage van de elektroscoop is vrij snel.
Hieronder staan de gebruiksvoorwerpen en materialen die nodig zijn om in 7 eenvoudige stappen een zelfgemaakte elektroscoop te bouwen:
- Een glazen fles. Het moet schoon en erg droog zijn.
- Een kurk om de fles hermetisch af te sluiten.
- Een 14 gauge koperdraad.
- Een tang.
- Een schaar.
- Folie.
- Een regel.
- Een ballon.
- Een wollen doek.
Knip het koperdraad door totdat je een gedeelte krijgt dat ongeveer 20 centimeter langer is dan de lengte van de container..
Krul het ene uiteinde van de koperdraad om en maak een soort spiraal. Dit onderdeel zal fungeren als de bol voor het detecteren van elektrostatische lading..
Deze stap is erg belangrijk, omdat de spiraal de transmissie van elektronen van het studielichaam naar de elektroscoop zal vergemakkelijken, vanwege het bestaan van een groter oppervlak..
Ga door de kurk met het koperdraad. Zorg ervoor dat het gekrulde deel naar de bovenkant van de elektroscoop is gericht.
Maak een lichte buiging aan het onderste uiteinde van de koperdraad, in de vorm van een L.
Snijd de twee aluminiumfolie in driehoeken van ongeveer 3 centimeter lang. Het is belangrijk dat beide driehoeken identiek zijn.
Zorg ervoor dat de lamellen klein genoeg zijn om niet in contact te komen met de binnenwanden van de fles..
Voeg een klein gaatje toe in de bovenhoek van elke folie en steek beide stukjes aluminium in het onderste uiteinde van de koperdraad..
Probeer de folievellen zo glad mogelijk te houden. Als de aluminium driehoeken te veel breken of kreuken, is het beter om de monsters te herhalen totdat het gewenste effect is bereikt..
Plaats de kurk heel voorzichtig op de bovenrand van de fles zodat de aluminiumfolies niet verslechteren of de gemaakte montage verloren gaat..
Het is uitermate belangrijk dat beide lamellen in contact zijn bij het sealen van de container. Is dit niet het geval, dan moet u de buiging van de koperdraad aanpassen totdat de platen elkaar raken..
Om dit te bewijzen, kunt u de theoretische begrippen die eerder in het artikel zijn beschreven, toepassen, zoals hieronder wordt beschreven:
- Zorg ervoor dat de elektroscoop niet is opgeladen: raak hem hiervoor aan met een metalen staaf om eventuele resterende lading op het apparaat te verwijderen.
- Een voorwerp elektrisch opladen: wrijf een ballon tegen een wollen doek om het oppervlak van de ballon met elektrostatische lading op te laden.
- Breng het geladen object dichter bij de koperspiraal: met deze oefening wordt de elektroscoop opgeladen door inductie en worden de elektronen van de aardbol overgebracht naar de elektroscoop.
- Let op de reactie van de metalen platen: de driehoeken van aluminiumfolie zullen van elkaar af bewegen, aangezien beide platen een lading van hetzelfde teken delen (in dit geval negatief).
Probeer dit type test uit te voeren op droge dagen, aangezien vochtigheid de neiging heeft om dit soort thuisexperimenten te beïnvloeden, omdat het voor elektronen moeilijk wordt om van het ene oppervlak naar het andere te gaan..
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.