Geschichte Electroscope, wie es funktioniert, was es dient

A Elektroskop ist ein Gerät zur Erkennung von elektrischen Ladungen in Objekten in der Nähe. Es zeigt auch das Vorzeichen der elektrischen Ladung an; das heißt, wenn es eine negative oder positive Ladung ist. Dieses Instrument besteht aus einer Metallstange, die in einer Glasflasche eingeschlossen ist.

Diese Stange hat zwei sehr dünne Metallbleche (Gold oder Aluminium), die in ihrem unteren Teil verbunden sind. Diese Struktur ist wiederum mit einem Deckel aus isolierendem Material abgedichtet und hat am oberen Ende eine kleine Kugel, die "Kollektor" genannt wird.

Bei der Annäherung eines elektrisch geladenen Objekts an ein Elektroskop können zwei Arten von Reaktionen durch die metallischen Lamellen am unteren Ende der Konfiguration beobachtet werden: Wenn die Lamellen voneinander getrennt sind, bedeutet dies, dass das Objekt die gleiche elektrische Ladung aufweist als das Elektroskop.

Auf der anderen Seite, wenn die Lamellen zusammenkommen, zeigt dies an, dass das Objekt eine elektrische Ladung entgegengesetzt zur Elektroskopladung hat. Der Schlüssel ist, das Elektroskop mit einer elektrischen Ladung bekannten Vorzeichens aufzuladen; durch Verwerfen ist es daher möglich, das Vorzeichen der elektrischen Ladung des Objekts, das wir dem Gerät nähern, abzuleiten.

Die Elektroskope sind äußerst nützlich, um zu bestimmen, ob ein Körper elektrisch geladen ist, und geben zusätzlich Hinweise über das Vorzeichen der Ladung und deren Intensität.

Index

• 1 Geschichte
  • 1.1 Entwicklung
• 2 Wie funktioniert es?
  • 2.1 Wie ist es elektrisch geladen?
• 3 Wozu dient es?
• 4 Wie mache ich ein Heimelektroskop?
  • 4.1 Verfahren
  • 4.2 Testen Sie Ihr Elektroskop
• 5 Referenzen

Geschichte

Das Elektroskop wurde von dem englischen Arzt und Physiker William Gilbert erfunden, der während der Regierungszeit von Königin Elisabeth I. als Physiker der englischen Monarchie diente.

Gilbert ist auch bekannt als "der Vater des Elektromagnetismus und der Elektrizität" dank seiner großen Beiträge zur Wissenschaft während des siebzehnten Jahrhunderts. Er baute das erste bekannte Elektroskop im Jahr 1600, um seine Experimente über elektrostatische Ladungen zu vertiefen.

Das erste Elektroskop, Versorium genannt, war ein Gerät, das aus einer Metallnadel bestand, die frei auf einem Sockel rotierte.

Die Konfiguration des Versoriums war der einer Kompassnadel sehr ähnlich, aber in diesem Fall war die Nadel nicht magnetisiert. Die Enden der Nadel waren visuell voneinander unterschieden; Außerdem hatte ein Ende der Nadel eine positive Ladung und das andere eine negative Ladung.

Der Wirkungsmechanismus des Versoriums basierte auf den Ladungen, die an den Enden der Nadel durch elektrostatische Induktion induziert wurden. Je nach dem Ende der Nadel, das dem umgebenden Objekt am nächsten war, würde die Reaktion dieses Endes darin bestehen, das Objekt mit der Nadel zu zeigen oder abzustoßen.

Wenn das Objekt positiv geladen wäre, würden negative mobile Ladungen im Metall zum Objekt hingezogen, und das negativ geladene Ende würde zum Körper zeigen, der die Reaktion im Versorium induziert.

Andernfalls, wenn das Objekt eine negative Ladung hätte, wäre der vom Objekt angezogene Pol das positive Ende der Nadel.

Entwicklung

In der Mitte des Jahres 1782 baute der hervorragende italienische Physiker Alessandro Volta (1745-1827) das Kondensationselektroskop, das eine wichtige Empfindlichkeit hatte, um elektrische Ladungen zu detektieren, die die Elektroskope dann nicht detektierten.

Der größte Fortschritt des Elektroskops kam jedoch aus der Hand des deutschen Mathematikers und Astronomen Johann Gottlieb Friedrich von Bohnenberger (1765-1831), der das Goldblechelektroskop erfand.

Die Konfiguration dieses Elektroskops ist der heute bekannten Struktur sehr ähnlich: Das Gerät bestand aus einer Glasglocke, die am oberen Ende eine Metallkugel aufwies.

Diese Kugel wiederum war durch einen Leiter mit zwei dünnen Goldschichten verbunden. Die "goldenen Brote", die sich als elektrostatisch geladener Körper trennten oder zusammenfügten, näherten sich.

Wie funktioniert es?

Ein Elektroskop ist eine Vorrichtung, die dazu dient, statische Elektrizität in nahegelegenen Objekten zu detektieren, wobei das Phänomen der Trennung der inneren Lamellen aufgrund der elektrostatischen Abstoßung genutzt wird.

Statische Elektrizität kann sich auf der äußeren Oberfläche eines Körpers entweder durch natürliche Belastung oder durch Reiben ansammeln.

Das Elektroskop wurde entwickelt, um das Vorhandensein dieser Art von Ladungen aufgrund der Übertragung von Elektronen von stark geladenen Oberflächen auf weniger elektrisch geladene Oberflächen zu detektieren. Darüber hinaus könnte es in Abhängigkeit von der Reaktion der Lamellen auch eine Vorstellung von der Größe der elektrostatischen Ladung des umgebenden Objekts geben.

Die Kugel, die sich im oberen Teil des Elektroskops befindet, wirkt als eine aufnehmende Einheit der elektrischen Ladung des Untersuchungsobjekts.

Indem ein elektrisch geladener Körper dem Elektroskop näher gebracht wird, erhält er die gleiche elektrische Ladung vom Körper; Das heißt, wenn wir ein elektrisch geladenes Objekt mit einem positiven Vorzeichen bringen, erhält das Elektroskop die gleiche Ladung.

Wenn das Elektroskop zuvor mit einer bekannten elektrischen Last geladen wurde, geschieht folgendes:

- Wenn der Körper die gleiche Last hat, werden sich die Metalllamellen, die sich im Elektroskop befinden, voneinander trennen, da beide abstoßen werden.

- Im Gegensatz dazu, wenn das Objekt eine entgegengesetzte Ladung hat, bleiben die Metallflocken im Boden der Flasche verbunden.

Die Lamellen innerhalb des Elektroskops müssen sehr leicht sein, so dass ihr Gewicht durch elektrostatische Abstoßungskräfte ausgeglichen wird. Wenn also das Untersuchungsobjekt vom Elektroskop wegbewegt wird, verlieren die Lamellen ihre Polarisation und kehren in ihren natürlichen Zustand zurück (geschlossen).

Wie ist es elektrisch geladen?

Die Tatsache, dass das Elektroskop elektrisch geladen wird, ist notwendig, um die Art der elektrischen Ladung des Objekts bestimmen zu können, mit dem wir uns dem Gerät nähern. Wenn die Ladung des Elektroskops nicht im Voraus bekannt ist, ist es unmöglich zu bestimmen, ob die Last des Objekts dieser Ladung entspricht oder dieser entgegengesetzt ist.

Bevor das Elektroskop geladen wird, muss es sich im neutralen Zustand befinden; das heißt, mit einer gleichen Anzahl von Protonen und Elektronen in seinem Inneren. Aus diesem Grund wird empfohlen, das Elektroskop vor dem Laden mit dem Boden zu verbinden, um die Neutralität der Last des Gerätes zu gewährleisten.

Die Entladung des Elektroskops kann durch Berühren mit einem metallischen Objekt erfolgen, so dass dieses die im Inneren des Elektroskops vorhandene elektrische Ladung zur Erde ableitet.

Es werden zwei Modalitäten unterschieden, um ein Elektroskop aufzuladen, bevor es getestet wird. Im Folgenden sind die wichtigsten Aspekte von jedem von diesen.

Durch Induktion

Es beinhaltet das Laden des Elektroskops, ohne direkten Kontakt damit herzustellen; das heißt, nur ein Objekt zu erreichen, dessen Ladung der Empfängerkugel bekannt ist.

Durch Kontakt

Durch Berühren der Empfangskugel des Elektroskops direkt mit einem Objekt mit bekannter Ladung.

Wofür ist es?

Mit Elektroskopen wird festgestellt, ob ein Körper elektrisch geladen ist und ob er eine negative Ladung oder eine positive Ladung aufweist. Gegenwärtig werden Elektroskope im experimentellen Bereich verwendet, um mit ihrer Verwendung die Detektion von elektrostatischen Ladungen in elektrisch geladenen Körpern zu veranschaulichen.

Einige der wichtigsten Funktionen der Elektroskope sind die folgenden:

- Erkennung von elektrischen Ladungen in nahegelegenen Objekten. Wenn das Elektroskop auf die Annäherung eines Körpers reagiert, liegt es daran, dass letzteres elektrisch geladen ist.

- Unterscheidung der Art der elektrischen Ladung, die die elektrisch geladenen Körper aufweisen, wenn das Öffnen oder Schließen der Metalllamellen des Elektroskops in Abhängigkeit von der anfänglichen elektrischen Ladung des Elektroskops bewertet wird.

- Das Elektroskop wird auch verwendet, um die Strahlung der Umgebung zu messen, wenn sich radioaktives Material in der Umgebung befindet, aufgrund des gleichen Prinzips der elektrostatischen Induktion.

- Diese Vorrichtung kann auch verwendet werden, um die Menge an Ionen, die in der Luft vorhanden sind, zu messen, indem die Lade- und Entladungsgeschwindigkeit des Elektroskops in einem kontrollierten elektrischen Feld bewertet wird.

Heutzutage werden Elektroscopes in Laborpraxen in Schulen und Universitäten häufig verwendet, um Studenten verschiedener Bildungsstufen die Verwendung dieses Geräts als elektrostatischer Ladungsdetektor zu demonstrieren.

Wie macht man ein Heimelektroskop?

Es ist sehr einfach, ein hausgemachtes Elektroskop herzustellen. Die notwendigen Elemente sind einfach zu beschaffen und die Montage des Elektroskops ist ziemlich schnell.

Im Folgenden sind die Utensilien und Materialien aufgeführt, die benötigt werden, um ein selbstgebautes Elektroskop in 7 einfachen Schritten zu bauen:

- Eine Glasflasche. Es muss sauber und sehr trocken sein.

- Ein Korken zum hermetischen Verschließen der Flasche.

- Ein Kupferdraht von 14 Gauge.

- Eine Zange.

- Eine Schere.

- Aluminiumfolie.

- Eine Regel.

- Ein Ballon.

- Ein Wolltuch.

Verfahren

Schritt 1

Schneide den Kupferdraht durch, bis du einen Abschnitt erreichst, der ungefähr 20 Zentimeter über die Länge des Behälters hinausgeht.

Schritt 2

Zerreißen Sie ein Ende des Kupferdrahts und machen Sie eine Art Spirale. Dieser Teil wird die Funktionen der elektrostatischen Ladungsmesskugel ausführen.

Dieser Schritt ist sehr wichtig, da die Spirale aufgrund der größeren Oberfläche die Übertragung von Elektronen vom Untersuchungskörper zum Elektroskop erleichtert.

Schritt 3

Es geht durch den Kork mit dem Kupferfaden. Stellen Sie sicher, dass der eingerollte Teil zur Oberseite des Elektroskops zeigt.

Schritt 4

Machen Sie eine leichte Krümmung am unteren Ende des Kupferdrahts in einer L-Form.

Schritt 5

Schneiden Sie die zwei Aluminiumlamellen in Form von Dreiecken etwa 3 Zentimeter in der Basis. Es ist wichtig, dass beide Dreiecke identisch sind.

Stellen Sie sicher, dass die Lamellen so klein sind, dass sie nicht mit den Innenwänden der Flasche in Berührung kommen.

Schritt 6

Es enthält ein kleines Loch in der oberen Ecke jeder Folie und fügt beide Aluminiumstücke in das untere Ende des Kupferdrahtes ein.

Versuchen Sie, die Folien so glatt wie möglich zu halten.Wenn die Aluminiumdreiecke zu stark reißen oder knittern, ist es besser, die Proben zu wiederholen, bis der gewünschte Effekt erreicht ist.

Schritt 7

Legen Sie den Korken so vorsichtig auf die Oberkante der Flasche, dass die Aluminiumlamellen nicht beschädigt werden oder die Montage verloren geht.

Es ist äußerst wichtig, dass beide Lamellen beim Verschließen des Behälters in Kontakt sind. Wenn dies nicht der Fall ist, sollten Sie die Biegung des Kupferdrahts ändern, bis sich die Bleche berühren.

Testen Sie Ihr Elektroskop

Um dies zu beweisen, können Sie die im Folgenden beschriebenen theoretischen Begriffe anwenden, wie im Folgenden beschrieben:

- Stellen Sie sicher, dass das Elektroskop nicht geladen ist: Berühren Sie dazu das Gerät mit einer Metallstange, um die verbleibende Ladung im Gerät zu beseitigen.

- Belastet ein Objekt elektrisch: Reibt einen Ballon gegen ein Wolltuch, um die Oberfläche des elektrostatischen Aufladungsballons zu laden.

- Nähern Sie sich dem Objekt, das an die Kupferspirale angeschlossen ist: Bei dieser Übung wird das Elektroskop durch Induktion geladen, und die Elektronen des Globus werden in das Elektroskop übertragen.

- Beobachten Sie die Reaktion der Metalllamellen: Die Dreiecke der Aluminiumfolie werden sich voneinander entfernen, da beide Schichten eine Ladung mit dem gleichen Vorzeichen teilen (negativ in diesem Fall).

Versuchen Sie, diese Art von Tests an trockenen Tagen durchzuführen, da Feuchtigkeit diese Art von Heim-Experimenten beeinflusst, da es den Elektronen erschwert, von einer Oberfläche zur anderen zu gelangen.

Referenzen

1. Castillo, V. (s.f.). Was leistet ein Elektroskop? Geschichte, Typen, Funktion und Teile. Von: paraquesirve.tv
2. Wie macht man ein Elektroskop (s.f.) Von: en.wikihow.com
3. Wie ein Elektroskop funktioniert (2017). Wiederhergestellt von: como-funciona.co
4. Goldbrotelektroskop (s.f.). Wiederhergestellt von: museocabrerapinto.es
5. Das Elektroskop (2010). Von: radioelectronica.es
6. Wikipedia, Die freie Enzyklopädie (2018). Elektroskop Von: en.wikipedia.org
7. Wikipedia, Die freie Enzyklopädie (2016). Versorium. Von: en.wikipedia.org