Qual é a função do eletroscópio?

Um 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 constituído por uma haste de metal confinada dentro de uma garrafa de vidro.

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

Ao aproximar um objeto eletricamente carregado de um eletroscópio, dois tipos de reações podem ser vistos pelas lamelas metálicas que estão na extremidade inferior da configuração: se as lamelas são separadas umas das outras, isso significa que o objeto tem a mesma carga elétrica do que o eletroscópio

Por outro lado, se as lamelas se juntam, é indicativo que o objeto tenha uma carga elétrica oposta à carga do eletroscópio. A chave é carregar o eletroscópio com uma carga elétrica de sinal conhecido; assim, ao descartar será possível deduzir o sinal da carga elétrica do objeto em que nos aproximamos do dispositivo.

Os eletroscópios são extremamente úteis para determinar se um corpo está eletricamente carregado, além de fornecer indicações sobre o sinal da carga e sua intensidade.

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

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

O primeiro eletroscópio, chamado versório, era um dispositivo que consistia em uma agulha de metal, que girava livremente em um pedestal.

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

O mecanismo de ação do versório foi baseado nas cargas induzidas nas extremidades da agulha, por indução eletrostática. Assim, dependendo da extremidade da agulha mais próxima do objeto circundante, a reação dessa extremidade seria apontar ou repelir o objeto com a agulha.

Se o objeto tivesse uma carga positiva, as cargas negativas em movimento no metal seriam atraídas para o objeto, e o final da carga negativa apontaria para o corpo que induz a reação no versório.

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

Evolução

Em meados de 1782, o proeminente físico italiano Alessandro Volta (1745-1827) construiu o eletroscópio de condensação, que possuía uma sensibilidade importante para detectar cargas elétricas que os eletroscópios da época não detectaram.

No entanto, o maior avanço do eletroscópio veio das mãos do matemático e astrônomo alemão Johann Gottlieb Friedrich von Bohnenberger (1765-1831), que inventou o eletroscópio de folha de ouro.

A configuração deste eletroscópio é muito semelhante à estrutura hoje conhecida: o dispositivo era constituído por uma campainha de vidro que possuía uma esfera de metal na extremidade superior.

Por sua vez, essa esfera foi conectada através de um condutor a duas finas chapas de ouro. Os “pães de ouro” se separaram ou se uniram quando um corpo carregado eletrostaticamente se aproximou.

Como funciona?

Um eletroscópio é um dispositivo usado para detectar eletricidade estática em objetos próximos, fazendo uso do fenômeno de separação de suas lamelas internas devido à repulsão eletrostática.

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

O eletroscópio é projetado para detectar a presença de tais cargas, devido à transferência de elétrons de superfícies fortemente carregadas para superfícies menos eletricamente carregadas. Além disso, dependendo da reação das lamelas, também poderia fornecer uma idéia da magnitude da carga eletrostática do objeto circundante.

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

Ao aproximar um corpo eletricamente carregado do eletroscópio, ele adquirirá a mesma carga elétrica do corpo; isto é, se abordarmos um objeto carregado eletricamente com um sinal positivo, o eletroscópio adquirirá a mesma carga.

Se o eletroscópio for carregado anteriormente com uma carga elétrica conhecida, ocorrerá o seguinte:

– Se o corpo tiver a mesma carga, as lamelas metálicas dentro do eletroscópio se separarão uma da outra, pois ambas se repelirão.

– Por outro lado, se o objeto tiver uma carga oposta, as folhas de metal no fundo da garrafa serão mantidas juntas.

As lamelas no interior do eletroscópio devem ser muito leves, para que seu peso seja equilibrado com a ação das forças de repulsão eletrostática. Assim, afastando o objeto de estudo do eletroscópio, as lamelas perdem a polarização e retornam ao seu estado natural (fechado).

Como você cobra eletricamente?

O fato de carregar o eletroscópio eletricamente é necessário para poder determinar a natureza da carga elétrica do objeto que abordaremos no dispositivo. Se a carga do eletroscópio não for conhecida antecipadamente, será impossível determinar se a carga do objeto é igual ou oposta a essa carga.

Antes de carregar o eletroscópio, ele deve estar em estado neutro; isto é, com o mesmo número de prótons e elétrons no interior. É por isso que é sugerido conectar o eletroscópio ao terra antes de carregar, para garantir a neutralidade da carga do dispositivo.

A descarga do eletroscópio pode ser feita tocando-o com um objeto metálico, para que este drene a carga elétrica existente no eletroscópio para o chão.

Existem duas maneiras de carregar um eletroscópio antes de testá-lo. Os aspectos mais relevantes de cada um deles estão detalhados abaixo.

Indução

Envolve carregar o eletroscópio sem estabelecer contato direto com ele; isto é, apenas aproximando um objeto cuja carga é conhecida pela esfera receptora.

Por contato

Tocando a esfera receptora do eletroscópio diretamente com um objeto com uma carga conhecida.

Para que serve?

Os eletroscópios são usados ​​para determinar se um corpo está eletricamente carregado e para distinguir se ele tem carga negativa ou positiva. Atualmente, os eletroscópios são utilizados no campo experimental, para exemplificar com o uso deles 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 eletroscópio reage à aproximação de um corpo, é porque o último é eletricamente carregado.

– Discriminação do tipo de carga elétrica que os corpos eletricamente carregados possuem ao avaliar a abertura ou o fechamento das lamelas metálicas do eletroscópio, dependendo da carga elétrica inicial do eletroscópio.

– O eletroscópio também é usado para medir a radiação do ambiente, caso exista 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 carga e descarga do eletroscópio dentro de um campo elétrico controlado.

Hoje, 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 eletrostática.

Como fazer um eletroscópio caseiro?

É muito simples fazer um eletroscópio caseiro. Os elementos necessários são facilmente adquiridos e a montagem do eletroscópio é bastante rápida.

Listados abaixo estão os utensílios e materiais necessários para construir um eletroscópio caseiro em 7 etapas fáceis:

– uma garrafa de vidro. Ele precisa estar limpo e muito seco.

– Uma rolha para selar a garrafa.

– Um fio de cobre de calibre 14.

– Um alicate.

Uma tesoura.

– Papel alumínio.

– Uma regra.

– Um globo.

– um pano de lã.

Procedimento

Passo 1

Corte o fio de cobre até obter uma seção aproximadamente 20 centímetros mais longa que o recipiente.

Etapa 2

Enrole uma extremidade do fio de cobre, formando uma espécie de espiral. Esta parte executará as funções da esfera de detecção de carga eletrostática.

Essa etapa é muito importante, pois a espiral facilitará a transmissão de elétrons do corpo de estudo para o eletroscópio, devido à existência de uma área de superfície maior.

Etapa 3

Passe pela cortiça com o fio de cobre. Verifique se a parte enrolada está voltada para a parte superior do eletroscópio.

Etapa 4

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

Etapa 5

Corte as duas folhas de alumínio na forma de triângulos de aproximadamente 3 centímetros na base. É importante que os dois 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 as duas peças de alumínio na extremidade inferior do fio de cobre.

Tente manter as lâminas o mais liso possível. Se os triângulos de alumínio quebrarem ou enrugarem demais, é melhor repetir as amostras até que o efeito desejado seja obtido.

Etapa 7

Coloque a cortiça na borda superior da garrafa, com muito cuidado, para que as folhas de alumínio não se deteriorem ou a montagem seja perdida.

É extremamente importante que ambas as lamelas entrem em contato quando o recipiente estiver bem fechado. Se não for esse o caso, será necessário modificar a dobra do fio de cobre até que as folhas se toquem.

Teste seu eletroscópio

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

– Verifique se o eletroscópio não está carregado: bata nele com uma haste de metal para erradicar qualquer carga restante no dispositivo.

– Carregar eletricamente um objeto: esfregue um balão contra um pano de lã para carregar a superfície do balão de carga eletrostática.

– Aproxime o objeto carregado da espiral de cobre: ​​com esta prática, o eletroscópio será carregado por indução e os elétrons no globo serão transferidos para o eletroscópio.

– Observe a reação das lamelas metálicas: os triângulos da folha se afastam, uma vez que as duas folhas compartilham o mesmo sinal (neste caso, negativo).

Tente realizar esse tipo de teste em dias secos, pois a umidade geralmente afeta esses tipos de experimentos domésticos, pois dificulta a passagem de elétrons de uma superfície para outra.

Referências

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7. Wikipedia, A Enciclopédia Livre (2016). Versorium Recuperado de: en.wikipedia.org

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