Électroscope

Un électroscope

Qu'est-ce qu'un électroscope?

UN électroscope C'est un appareil utilisé pour détecter l'existence de charges électriques dans les objets voisins. Il indique également le signe de la charge électrique; c'est-à-dire si c'est une charge négative ou positive. Cet instrument est composé d'une tige métallique confinée à l'intérieur d'une bouteille en verre.

Cette tige a deux feuilles de métal très minces (or ou aluminium) connectées dans sa partie la plus basse. À son tour, cette structure est scellée avec un couvercle de matériau isolant, et à l'extrémité supérieure, il a une petite sphère appelée "collecteur".

En tant qu'objet chargé électriquement à un électroscope approché, deux types de réactions par les lamelles métalliques qui sont à l'extrémité inférieure de la configuration peuvent être observées: si les lamelles séparées les unes des autres, cela signifie que l'objet a la même charge électrique que la charge électrique que la électroscope.

D'un autre côté, si les lamelles se réunissent, il est indicatif que l'objet a une charge électrique en face de la charge d'électroscope. La clé est de charger l'électroscope avec une charge électrique de signe connu; Ainsi, en rejette, il sera possible de déduire le signe de la charge électrique de l'objet que nous apportons à l'appareil.

Les électroscos sont extrêmement utiles pour déterminer si un corps est chargé électriquement, en plus de donner des indications sur le signe de la charge et de l'intensité de la même.

Histoire

L'électroscope a été inventé par le médecin et physicien anglais William Gilbert, qui a été physicien de la monarchie anglaise pendant le règne de la reine Elizabeth I.

Gilbert est également connu comme "le père de l'électromagnétisme et de l'électricité" grâce à ses grandes contributions à la science au XVIIe siècle. Il a construit le premier électroscope connu en 1600, dans le but d'approfondir ses expériences sur les charges électrostatiques.

Le premier électroscope, appelé Versorium, était un appareil composé d'une aiguille métallique, qui s'est tournée librement sur un piédestal.

La configuration de la versorium était très similaire à celle de l'aiguille d'une boussole, mais dans ce cas, l'aiguille n'était pas magnétisée. Les extrémités de l'aiguille étaient visuellement différenciées les unes des autres; De plus, l'une des extrémités de l'aiguille avait une charge positive et l'autre avait une charge négative.

Le mécanisme de l'action de versorium était basé sur des charges induites aux extrémités de l'aiguille, par induction électrostatique. Ainsi, selon l'extrémité de l'aiguille qui était plus proche de l'objet environnant, la réaction de cette extrémité serait de pointer ou de repousser l'objet avec l'aiguille.

Si l'objet avait une charge positive, les charges mobiles négatives dans le métal seraient attirées par l'objet, et la fin avec une charge négative pointerait vers le corps qui induit la réaction dans le versorium.

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Sinon, si l'objet avait une charge négative, le poteau attiré vers l'objet serait l'extrémité positive de l'aiguille.

Évolution

Au milieu de 1782, le physicien italien exceptionnel Alessandro Volta (1745-1827) a construit l'électroscope de condensation, qui avait une sensibilité importante pour détecter les charges électriques selon lesquelles les électroscopes de cette époque n'ont pas détecté.

Cependant, la plus grande avancée de l'électroscope est venue de la main du mathématicien et de l'astronomie allemands.

La configuration de cet électroscope est très semblable à la structure connue aujourd'hui: l'appareil était composé d'une cloche de verre qui avait une sphère métallique à l'extrémité supérieure.

À son tour, cette sphère a été connectée par un conducteur deux feuilles d'or très minces. Les "pains d'or" se sont séparés ou se sont joints les uns aux autres à l'approche d'un corps électrostatique.

Comment fonctionne un électroscope?

Un électroscope est un dispositif utilisé pour détecter l'électricité statique dans les objets voisins, en utilisant le phénomène de séparation de ses lamelles internes en raison de la répulsion électrostatique.

L'électricité statique peut être accumulée sur la surface extérieure de tout corps, soit par charge naturelle, soit en frottant.

L'électroscope est conçu pour détecter la présence de ce type de charges, en raison du transfert d'électrons de surface très chargés à des surfaces à chargement moins électrique. De plus, selon la réaction des lamelles, elle pourrait également fournir une idée de l'ampleur de la charge électrostatique de l'objet environnant.

La sphère située dans la partie supérieure de l'électroscope fonctionne comme une entité de réception de la charge électrique de l'objet d'étude.

À mesure qu'un corps à charge électrique s'approche de l'électroscope, il acquiert la même charge électrique du corps; Autrement dit, si nous apportons un objet chargé électrique avec un signe positif, l'électroscope acquiert la même charge.

Si l'électroscope est précédemment chargé d'une charge électrique connue, ce qui suit se produira:

• Si le corps a la même charge, les lamelles métalliques qui se trouvent à l'intérieur de l'électroscope se sépareront les unes des autres, car les deux repousseront.
• En revanche, si l'objet a la charge opposée, les lamelles métalliques au bas de la bouteille resteront ensemble.

Les laminillas à l'intérieur de l'électroscope doivent être très légères, de sorte que leur poids est équilibré avec l'action des forces de répulsion électrostatique. Ainsi, en supprimant l'objet d'étude de l'électroscope, les lamelles perdront la polarisation et reviendront à leur état naturel (fermé).

Comment se charge électriquement?

Le chargement du chargement de l'électrostcope est nécessaire pour pouvoir déterminer la nature de la charge électrique de l'objet que nous aborderons l'appareil. Si la charge de l'électroscope n'est pas connue à l'avance, il sera impossible de déterminer si la charge de l'objet est égale ou opposée à ladite charge.

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Avant de charger l'électroscope, cela doit être dans un état neutre; c'est-à-dire avec le même nombre de protons et d'électrons à l'intérieur. C'est pourquoi il est suggéré de connecter l'électroscope à la terre avant de faire la charge, pour assurer la neutralité de la charge de l'appareil.

La décharge de l'électroscope peut être effectuée en la touchant avec un objet métallique, de sorte que ce dernier draine la charge électrique existante dans l'électroscope.

Deux modalités se distinguent pour charger un électroscope avant de le tester. Voici les aspects les plus pertinents de chacun de ces.

Par induction

Il s'agit de charger l'électroscope sans établir un contact direct avec celui-ci; c'est-à-dire à l'approche d'un objet dont la charge est connue de la sphère de réception.

Par contact

Lorsque vous touchez la sphère de réception de l'électroscope directement avec un objet avec une charge connue.

Qu'est-ce qu'un électroscope pour?

Les électroscos sont utilisés pour déterminer si un corps est chargé électriquement et distinguer s'il a une charge négative ou une charge positive. Actuellement, les électroscopes sont utilisés dans le champ expérimental, pour illustrer avec son utilisation la détection des charges électrostatiques dans les corps chargés électriquement.

Certaines des fonctions les plus remarquables des électroscopes sont les suivantes:

• Détection des charges électriques dans les objets voisins. Si l'électroscope réagit à l'approche d'un corps, c'est parce que ce dernier est chargé électriquement.
• Discrimination du type de charge électrique que possèdent les corps chargés électrique.
• L'électroscope est également utilisé pour mesurer le rayonnement de l'environnement en cas de matière radioactive autour, en raison du même principe d'induction électrostatique.
• Cet appareil peut également être utilisé pour mesurer la quantité d'ions qui sont présents dans l'air, lors de l'évaluation de la vitesse de chargement et de décharge de l'électroscope dans un champ électrique contrôlé.

De nos jours, les électroscopes sont largement utilisés dans les pratiques de laboratoire dans les écoles et les universités, pour démontrer aux étudiants de divers niveaux d'éducation l'utilisation de cet appareil comme détecteur de charge électrostatique.

Comment faire un électroscope fait maison?

Il est très facile de faire un électroscope fait maison. Les éléments nécessaires sont faciles à acquérir et l'ensemble de l'électroscope est assez rapide.

Les ustensiles et les matériaux nécessaires pour construire un électroscope fait maison sont répertoriés ci-dessous:

• Une bouteille en verre. Il est nécessaire qu'il soit propre et très sec.
• Un bouchon pour sceller hermétiquement la bouteille.
• Un fil de cuivre à 14 calibre.
• Une pince.
• Un ciseaux.
• Papier d'aluminium.
• Une règle.
• Un globe.
• Un tige de laine.

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Procédure

Étape 1

Coupez le fil de cuivre jusqu'à ce que vous obteniez une section que vous dépassez approximativement en 20 centimètres la longueur du conteneur.

Étape 2

Boucle l'une des extrémités du fil de cuivre, faisant une sorte de spirale. Cette partie fera les fonctions de la sphère de détecteur de cargaison électrostatique.

Cette étape est très importante, car la spirale facilitera la transmission des électrons du corps de l'étude à l'électroscope, en raison de l'existence d'une surface plus grande.

Étape 3

Traverse le bouchon avec le fil de cuivre. Assurez-vous que la partie bouclée est vers le haut de l'électroscope.

Étape 4

Faire une courbure légère à l'extrémité inférieure du fil de cuivre, sous la forme de L.

Étape 5

Coupez les deux lamelles en aluminium sous forme de triangles d'environ 3 centimètres de base. Il est important que les deux triangles soient identiques.

Assurez-vous que les lamelles sont assez petites pour ne pas entrer en contact avec les murs internes de la bouteille.

Étape 6

Comprend un petit trou dans le coin supérieur de chaque lamella et insère les deux morceaux d'aluminium à l'extrémité du filetage en cuivre inférieur.

Essayez de garder le papier d'aluminium aussi lisse que possible. Si les triangles en aluminium sont brisés ou trop ridés, il vaut mieux répéter les échantillons jusqu'à l'effet souhaité.

Étape 7

Placer le bouchon sur le bord supérieur de la bouteille, très soigneusement pour que les lamelles en aluminium ne se détériorent pas ou ne perdent pas l'assemblage effectué.

Il est extrêmement important que les deux lamelles soient en contact lorsque le récipient est étroitement fermé. Dans le cas où il ne le serait pas, alors vous devez modifier le pli de fil de cuivre jusqu'à ce que les feuilles se touchent.

Essayez votre électroscope

Pour essayer cela, vous pouvez appliquer les notions théoriques décrites précédemment dans tout l'article, comme détaillé ci-dessous:

• Assurez-vous que l'électroscope n'est pas chargé: pour cela, touchez-le avec une tige métallique pour éradiquer toute charge restante sur l'appareil.
• Chargez électriquement un objet: frottez un ballon contre un tissu en laine pour charger la surface du globe de cargaison électrostatique.
• Approche l'objet chargé à la spirale de cuivre: avec cette pratique, l'électroscope sera chargé par induction, et les électrons du globe seront transférés à l'électroscope.
• Regardez la réaction des lamelles métalliques: les triangles d'aluminium en aluminium s'éloigneront les uns des autres, car les deux feuilles partagent un fardeau du même signe (négatif dans ce cas).

Essayez d'effectuer ce type de tests à l'époque sèche, car l'humidité affecte généralement ce type d'expériences maison car il est difficile de passer d'une surface à une autre.