Electroscopio
El electroscopio es un aparato que permite detectar la presencia
de campos eléctricos en un cuerpo e identificar el signo de los mismos.
El electroscopio sencillo consiste en una varilla metálica vertical que
tiene una esfera en la parte superior (gas) y
en el extremo opuesto dos láminas de oro o de aluminio muy delgadas. La varilla está
sostenida en la parte superior de una caja de vidrio transparente con un armazón de cobre en contacto con tierra. Al acercar un objeto electrizado a la esfera,
la varilla se electriza y las laminillas cargadas con igual signo de
electricidad se repelen, separándose, siendo su divergencia una medida de la
cantidad de carga que han recibido. La fuerza de repulsión electrostática se
equilibra con el peso de las hojas. Si se aleja el objeto de la esfera, las
láminas, al perder la polarización, vuelven a su posición normal.
Cuando un electroscopio se carga con un signo conocido, puede
determinarse el tipo de carga eléctrica de un objeto aproximándolo a la esfera.
Si las laminillas se separan significa que el objeto está cargado con el mismo
tipo de carga que el electroscopio. De lo contrario, si se juntan, el objeto y
el electroscopio tienen signos opuestos.
Un electroscopio cargado pierde gradualmente su carga debido a la conductividad
eléctrica del aire producida por su contenido en iones. Por ello la velocidad con la que se carga un electroscopio en
presencia de un campo eléctrico o se
descarga puede ser utilizada para medir la densidad de iones en el aire
ambiente. Por este motivo, el electroscopio se puede utilizar para medir la
radiación de fondo en presencia de materiales radiactivos. El
electroscopio de hojuelas de oro fue inventado por William Guilbert en 1600.1
Explicación de su
funcionamiento
Un electroscopio es un dispositivo que permite detectar la presencia de
un objeto cargado aprovechando el fenómeno de separación de cargas por inducción.
Si acercamos un cuerpo desnudo cargado con carga positiva, por ejemplo
un bolígrafo que ha sido frotado con un
paño, las cargas negativas del conductor experimentan una fuerza atractiva
hacia el bolígrafo. Por esta razón se acumulan en la parte más cercana a éste.
Por el contrario las cargas positivas del conductor experimentan una fuerza de
repulsión y por esto se acumulan en la parte más lejana al bolígrafo.
Lo que ha ocurrido es que las cargas se han desplazado, pero la suma de
cargas positivas es igual a la suma de cargas negativas. Por lo tanto la carga
neta del conductor sigue siendo nula.
Consideremos ahora que pasa en el electroscopio. Recordemos que un
electroscopio está formado esencialmente por un par de hojas metálicas unidas
en un extremo. Por ejemplo una tira larga de papel de aluminio doblada al
medio.
Si acercamos el bolígrafo cargado al electroscopio, como se indica en la
figura, la carga negativa será atraída hacia el extremo más cercano el
bolígrafo, mientras que la carga positiva se acumulará en el otro extremo, es
decir que se distribuirá entre las dos hojas del electroscopio.
La situación se muestra en la figura: los dos extremos libres del
electroscopio quedaron cargados positivamente y como las cargas de un mismo signo
se rechazan las hojas del electroscopio se separan.
Si ahora alejamos el bolígrafo, las cargas positivas y negativas del
electroscopio vuelven a redistribuirse, la fuerza de repulsión entre las hojas
desaparece y se juntan nuevamente.
¿Qué pasa si tocamos con un dedo el extremo del electroscopio mientras
esta cerca del bolígrafo cargado? La carga negativa acumulada en ese extremo
"pasará" a la mano y por lo tanto el electroscopio queda cargado
positivamente. Debido a esto las hojas no se juntan cuando alejamos el
bolígrafo
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