ELEKTROSCOOP: GESCHIEDENIS, HOE HET WERKT, WAAR HET VOOR IS - DUDAS - 2026

Een elektroscoop 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 is gemaakt van een metalen staaf die in een glazen fles zit.

Deze staaf heeft twee zeer dunne metalen platen (goud of aluminium) verbonden in het onderste deel. Deze structuur is op zijn beurt afgedicht met een deksel van isolerend materiaal en heeft aan de bovenkant 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 het onderste uiteinde van de configuratie: als de lamellen van elkaar zijn gescheiden, betekent dit dat het object dezelfde elektrische lading heeft dan 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 mogelijk om het teken van de elektrische lading van het object dat we naar het apparaat brengen, af te leiden.

Elektroscopen zijn uitermate nuttig om te bepalen of een lichaam elektrisch is geladen, en om aanwijzingen te geven over het teken van de lading en de intensiteit van de lading.

Geschiedenis

De elektroscoop is uitgevonden door de Engelse arts en natuurkundige William Gilbert, die tijdens het bewind van koningin Elizabeth I als natuurkundige diende voor de Engelse monarchie.

Gilbert staat ook bekend als "de vader van elektromagnetisme en elektriciteit" dankzij zijn grote bijdragen aan de wetenschap in de 17e eeuw. Hij bouwde de eerste bekende elektroscoop in 1600, om zijn experimenten met elektrostatische ladingen te verdiepen.

De eerste elektroscoop, een 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 geïnduceerd aan de uiteinden van de naald, door middel van elektrostatische inductie. 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 negatief geladen was, zou de pool die door het object wordt aangetrokken het positieve uiteinde van de naald zijn.

Evolutie

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 bovenaan een metalen bol.

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.

Hoe werkt het?

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 wrijven.

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 omringende object.

De bol in het bovenste deel van de elektroscoop fungeert als een ontvangende entiteit voor de elektrische lading van het te bestuderen object.

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 voorgeladen is 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 door het object van studie weg van de elektroscoop te verplaatsen, verliezen de lamellen hun polarisatie en keren ze terug naar hun natuurlijke staat (gesloten).

Hoe wordt het elektrisch geladen?

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 naderen. Als de lading op de elektroscoop niet van tevoren bekend is, is het onmogelijk om te bepalen of de lading op 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 ermee een metalen voorwerp aan te raken, zodat dit laatste de elektrische lading in de elektroscoop naar de aarde 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.

Inductief

Het gaat om het opladen van de elektroscoop zonder er direct contact mee te maken; dat wil zeggen, alleen een object naderen waarvan de lading bekend is bij de ontvangende sfeer.

Via contact

Door de ontvangende bol van de elektroscoop rechtstreeks aan te raken met een voorwerp met een bekende lading.

Waar is het voor?

Elektroscopen worden gebruikt om te bepalen of een lichaam elektrisch geladen is en om te onderscheiden of het een negatieve of positieve lading heeft. 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 de volgende:

- 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 die in de lucht aanwezig zijn te meten door de laad- en ontlaadsnelheid 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.

Hoe maak je een zelfgemaakte elektroscoop?

Het is heel gemakkelijk om een ​​zelfgemaakte elektroscoop te maken. De nodige elementen zijn gemakkelijk te verkrijgen en de montage van de elektroscoop is vrij snel.

Hieronder staan ​​de gebruiksvoorwerpen en materialen die nodig zijn om een ​​zelfgemaakte elektroscoop te bouwen in 7 eenvoudige stappen:

- 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.

Werkwijze

Stap 1

Knip het koperdraad door totdat je een gedeelte krijgt dat ongeveer 20 centimeter langer is dan de lengte van de container.

Stap 2

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.

Stap 3

Ga door de kurk met het koperdraad. Zorg ervoor dat het gekrulde deel naar de bovenkant van de elektroscoop is gericht.

Stap 4

Maak een lichte buiging aan het onderste uiteinde van de koperdraad, in een L-vorm.

Stap 5

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.

Stap 6

Plaats een klein gaatje 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 het beste om de monsters te herhalen totdat het gewenste effect is bereikt.

Stap 7

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 afsluiten van de container. Is dit niet het geval, dan moet u de buiging van de koperdraad aanpassen totdat de platen elkaar raken.

Test uw elektroscoop

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 naar de elektroscoop overgebracht.

- 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 dit soort huisexperimenten meestal beïnvloedt, omdat elektronen hierdoor moeilijk van het ene oppervlak naar het andere kunnen.

Referenties

1. Castillo, V. (sf). Waar is een elektroscoop voor: geschiedenis, typen, functie en onderdelen. Hersteld van: paraquesirve.tv
2. Hoe maak je een elektroscoop (nd). Hersteld van: es.wikihow.com
3. Hoe een elektroscoop werkt (2017). Hersteld van: como-funciona.co
4. Bladgoud elektroscoop (zd). Hersteld van: museocabrerapinto.es
5. De elektroscoop (2010). Hersteld van: radioelectronica.es
6. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2018). Elektroscoop. Hersteld van: es.wikipedia.org
7. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2016). Versorium. Hersteld van: en.wikipedia.org