Eletroscópio

Um eletrocópio

O que é um eletroScópio?

A eletroscópio É um dispositivo usado para detectar a existência de cargas elétricas em objetos próximos. Também indica o sinal da carga elétrica; isto é, se for uma carga negativa ou positiva. Este instrumento é composto de uma haste de metal confinada dentro de uma garrafa de vidro.

Esta haste tem duas folhas de metal muito finas (ouro ou alumínio) conectadas em sua parte mais baixa. Por sua vez, essa estrutura é selada com uma tampa de material isolante e, na extremidade superior, possui uma pequena esfera chamada "colecionador".

Como um objeto carregado eletricamente para um eletrocópio abordado, dois tipos de reações pelas lamelas de metal que estão na extremidade inferior da configuração podem ser testemunhadas: se as lamelas se separarem, significa que o objeto tem a mesma carga elétrica que a que a carga eletroscópio.

Por outro lado, se as lamelas se unirem, é indicativo que o objeto tem uma carga elétrica oposta à carga de eletrocópio. A chave é carregar o eletrocópio com uma carga elétrica de sinal conhecido; Assim, ao descartar, será viável deduzir o sinal da carga elétrica do objeto que trazemos para o dispositivo.

Os eletroSCOS são extremamente úteis para determinar se um corpo é carregado eletricamente, além de dar indicações sobre o sinal da carga e intensidade do mesmo.

História

O eletrocópio foi inventado pelo médico inglês e físico William Gilbert, que serviu como físico da monarquia inglesa durante o reinado da rainha Elizabeth I.

Gilbert também é conhecido como "o pai do eletromagnetismo e da eletricidade", graças a suas grandes contribuições para a ciência durante o século XVII. Ele construiu o primeiro eletrocópio conhecido em 1600, com o objetivo de aprofundar seus experimentos em cargas eletrostáticas.

O primeiro eletroScópio, chamado versorium, era um dispositivo que consistia em uma agulha de metal, que virou livremente em um pedestal.

A configuração do versorium foi muito semelhante à da agulha de uma bússola, mas neste caso a agulha não foi magnetizada. As extremidades da agulha eram visualmente diferenciadas uma da outra; Além disso, uma das extremidades da agulha tinha uma carga positiva e a outra tinha uma carga negativa.

O mecanismo de ação do versorium foi baseado em cargas induzidas nas extremidades da agulha, por indução eletrostática. Assim, dependendo do final da agulha que estava mais próximo do objeto circundante, a reação desse final seria apontar ou repelir o objeto com a agulha.

Se o objeto tivesse uma carga positiva, as cargas móveis negativas no metal seriam atraídas para o objeto, e o fim com carga negativa apontaria para o corpo que induz a reação no versorium.

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Caso contrário, se o objeto tivesse uma carga negativa, o poste atraído para o objeto seria a extremidade positiva da agulha.

Evolução

Em meados de 1782, o excelente físico italiano Alessandro Volta (1745-1827) construiu o eletrocópio de condensação, que tinha uma sensibilidade importante para detectar cargas elétricas de que os eletrocópios da época não detectaram.

No entanto, o maior avanço do eletrocópio veio da mão do matemático alemão e da astronomia.

A configuração deste eletrocópio parece muito à estrutura conhecida hoje: o dispositivo era composto de um sino de vidro que tinha uma esfera de metal na extremidade superior.

Por sua vez, esta esfera foi conectada através de um motorista duas folhas de ouro muito finas. Os "pães dourados" se separaram ou se uniram como um corpo eletrostático se aproximou.

Como funciona um eletroScópio?

Um eletrocópio é um dispositivo usado para detectar eletricidade estática em objetos próximos, usando o fenômeno de separação de suas lamelas internas devido a repulsão eletrostática.

A eletricidade estática pode ser acumulada na superfície externa de qualquer corpo, seja por carga natural ou esfregar.

O eletroScópio foi projetado para detectar a presença desse tipo de cargas, devido à transferência de elétrons de superfície muito carregados para superfícies com menos eletricamente carregadas. Além disso, dependendo da reação das lamelas, também pode fornecer uma idéia da magnitude da carga eletrostática do objeto circundante.

A esfera localizada na parte superior do eletrocópio funciona como uma entidade receptora da carga elétrica do objeto de estudo.

À medida que um corpo carregado eletricamente se aproxima do eletrocópio, ele adquirirá a mesma carga elétrica do corpo; Ou seja, se trazermos um objeto carregado eletricamente com um sinal positivo, o eletroScópio adquirirá a mesma carga.

Se o eletroScópio for anteriormente carregado com uma carga elétrica conhecida, o seguinte acontecerá:

• Se o corpo tiver a mesma carga, as lamelas de metal que estão dentro do eletroScópio se separarão uma da outra, pois ambas repelirão.
• Por outro lado, se o objeto tiver a carga oposta, as lamelas de metal na parte inferior da garrafa permanecerão juntas.

Laminilas dentro do eletrocópio devem ser muito leves, para que seu peso seja equilibrado com a ação das forças de repulsão eletrostática. Assim, ao remover o objeto de estudo do eletrocópio, as lamelas perderão a polarização e retornarão ao seu estado natural (fechado).

Como carrega eletricamente?

O fato de carregar o eletrostcope é necessário para determinar a natureza da carga elétrica do objeto de que abordaremos o dispositivo. Se a carga de eletrocópio não for conhecida com antecedência, será impossível determinar se a carga do objeto é igual ou oposta à referida carga.

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Antes de carregar o eletrocópio, isso deve estar em um estado neutro; isto é, com o mesmo número de prótons e elétrons dentro. É por isso que é sugerido conectar o eletrocópio ao solo antes de fazer a carga, para garantir a neutralidade da carga do dispositivo.

A descarga de eletrocópio pode ser feita tocando -a com um objeto metálico, para que este drena a carga elétrica existente no eletroScópio.

Duas modalidades são distinguidas para carregar um eletrocópio antes de testá -lo. Abaixo estão os aspectos mais relevantes de cada um deles.

Indutivamente

Trata -se de carregar o eletrocópio sem estabelecer contato direto com ele; isto é, apenas se aproximando de um objeto cuja carga é conhecida pela esfera de recebimento.

Por contato

Ao tocar no eletrocópio que recebe a esfera diretamente com um objeto com carga conhecida.

Para que é um eletrocópio?

Os eletroSCOS são usados ​​para determinar se um corpo é carregado eletricamente e distinguir se tem uma carga negativa ou carga positiva. Atualmente, os eletroscópios são usados ​​no campo experimental, para exemplificar com seu uso a detecção de cargas eletrostáticas em corpos eletricamente carregados.

Algumas das funções mais destacadas dos eletroscópios são as seguintes:

• Detecção de cargas elétricas em objetos próximos. Se o eletrocópio reagir à abordagem de um corpo, é porque o último é carregado eletricamente.
• Discriminação do tipo de carga elétrica que os corpos eletricamente carregados possuem, ao avaliar a abertura ou o fechamento das lamelas de metal do eletrocópio, dependendo do eletrocópio inicial carga elétrica.
• O eletrocópio também é usado para medir a radiação do ambiente, caso haja material radioativo, devido ao mesmo princípio de indução eletrostática.
• Este dispositivo também pode ser usado para medir a quantidade de íons presentes no ar, ao avaliar a velocidade de carregamento e descarga do eletrocópio dentro de um campo elétrico controlado.

Atualmente, os eletroscópios são amplamente utilizados em práticas de laboratório em escolas e universidades, para demonstrar a estudantes de vários níveis educacionais o uso deste dispositivo como um detector de carga eletrostático.

Como fazer um eletroScópio caseiro?

É muito fácil fazer um eletroScópio caseiro. Os elementos necessários são fáceis de adquirir e o conjunto do eletrocópio é bastante rápido.

Os utensílios e materiais necessários para construir um eletroScópio caseiro estão listados abaixo:

• Uma garrafa de vidro. É necessário que esteja limpo e muito seco.
• Uma cortiça para selar hermeticamente a garrafa.
• Um fio de cobre de 14 calibre.
• Um alicate.
• Uma tesoura.
• Papel alumínio.
• Uma regra.
• Um globo.
• Um pano de lã.

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Procedimento

Passo 1

Corte o fio de cobre até obter uma seção que você exceda aproximadamente em 20 centímetros da duração do contêiner.

Passo 2

Enrola uma das extremidades do fio de cobre, fazendo uma espécie de espiral. Esta parte fará as funções da esfera do detector de carga eletrostática.

Esta etapa é muito importante, uma vez que a espiral facilitará a transmissão de elétrons do corpo do estudo para o eletrocópio, devido à existência de uma área de superfície maior.

etapa 3

Atravessa a cortiça com o fio de cobre. Verifique se a parte encaracolada está em direção ao topo do eletrocópio.

Passo 4

Faça uma curvatura suave na extremidade inferior do fio de cobre, na forma de L.

Etapa 5

Corte as duas lamelas de alumínio na forma de triângulos de aproximadamente 3 centímetros de base. É importante que ambos os triângulos sejam idênticos.

Verifique se as lamelas são pequenas o suficiente para não entrar em contato com as paredes internas da garrafa.

Etapa 6

Inclui um pequeno orifício no canto superior de cada lamela e insere os dois pedaços de alumínio na extremidade inferior da linha de cobre.

Tente manter a folha de alumínio o mais suave possível. Se os triângulos de alumínio estiverem quebrados ou enrugados demais, é melhor repetir as amostras até o efeito desejado.

Etapa 7

Coloque a cortiça na borda superior da garrafa, com muito cuidado para que as lamelas de alumínio não se deteriorem ou perca a montagem realizada.

É extremamente importante que ambas as lamelas estejam em contato quando o recipiente está bem fechado. Caso não seja assim, você deve modificar a dobra do fio de cobre até que os lençóis se toquem.

Experimente o seu eletroScópio

Para tentar isso, você pode aplicar as noções teóricas descritas anteriormente ao longo do artigo, conforme detalhado abaixo:

• Verifique se o eletroScópio não está carregado: para isso, toque -o com uma haste de metal para erradicar qualquer carga restante no dispositivo.
• Carregue eletricamente um objeto: esfregue um balão contra um pano de lã para carregar a superfície do globo de carga eletrostático.
• Aproxima -se do objeto carregado para a espiral de cobre: ​​com esta prática, o eletrocópio será carregado por indução, e os elétrons do globo serão transferidos para o eletrocópio.
• Veja a reação das lamelas de metal: os triângulos de alumínio se afastarão um do outro, já que as duas folhas compartilham um fardo do mesmo sinal (negativo neste caso).

Tente realizar esse tipo de teste em dias secos, pois a umidade geralmente afeta esse tipo de experimentos caseiros, porque dificulta a passagem de uma superfície para outra.