El primer electroscopio (versorium) de la historia de la humanidad era simplemente una aguja giratoria que era atraída por los cuerpos cargados que se acercaran. Su inventor fue el científico británico William Gilbert (1544-1603), quien logró publicar las primeras investigaciones del mundo sobre el fenómeno de la electricidad y el magnetismo. El versorium de Gilbert fue obteniendo mejoras con el paso del tiempo y salió a la luz el electroscopio de bola de médula, el de pan de oro y, posteriormente, el electrómetro, la versión más especializada. Sin embargo, es posible hacer un electrómetro casero para hacer experimentos muy interesantes.
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¿Qué es un electroscopio?
Un electroscopio o electrómetro es un instrumento que permite determinar la presencia de una carga eléctrica en el cuerpo humano.
¿Y para qué sirve el electroscopio? Sirve para medir la interacción electromagnética que depende de la fuerza electrostática de Coulomb, la cual desencadena el movimiento de la carga de prueba.
Los electroscopios suelen considerarse “voltímetros básicos”, puesto que la carga electrostática de un objeto es adecuada a su capacitancia, es decir, la capacidad que tiene el cuerpo u objeto de mantener dicha carga.
Su versión más especializada, el electrómetro, puede medir la carga electrostática cuantitativa.
Las partes básicas que componen un electroscopio
Un electroscopio de laminillas, la versión simple, se compone de una fina barra de metal vertical que sostiene una esfera o perilla en la parte superior.
La parte inferior tiene dos láminas muy delgadas que pueden ser de aluminio u oro.
Para mantenerse firme, la barra de metal o cobre se sostiene dentro de un envase de vidrio aislante que permite ver la reacción de las láminas.
CC BY-SA 3.0, vía Wikimedia Commons / Recorte, mejora de tono y resolución de la original).
¿Cómo funciona un electroscopio?
Después de comprender para qué sirve el electroscopio, solo resta saber cuál es el proceso que se debe cumplir para que funcione. Principalmente, el funcionamiento de un electroscopio se basa en la estructura atómica de los elementos y la inducción de carga, pero también se tiene en cuenta la estructura interna de los elementos metálicos y el concepto de que las cargas iguales se repelen y las diferentes se atraen.
Perilla detectora
Para que funcione el electroscopio y ver cómo reacciona la barra cargada, en la parte superior, la perilla detectora de metales debe estar conectada a las láminas de metal o aluminio cuelgan de la parte inferior de la biela.
Cuando no hay carga, las láminas quedan inmóviles hacia abajo, pero si un objeto con carga se acerca, el electroscopio puede detectarlo para reaccionar ante la carga positiva o negativa.
Carga positiva
Cuando la carga es positiva, los electrones en el metal del electroscopio reaccionan ante la atracción de la carga. Se mueven hacia arriba fuera de las hojas, lo que hace que las láminas mantengan una carga positiva temporal.
Dado que las cargas similares se repelen, las hojas se mantienen separadas y cuando desaparece, los electrones regresan a su estado original para que las láminas se relajen.
Carga negativa
Si la carga es negativa, los electrones se repelen y se movilizan hacia las hojas del fondo. Lo que sucede después es que las láminas toman la carga negativa temporalmente y se repelen. Cuando se elimina la carga, las laminillas de aluminio vuelven a su posición original.
Electroscopio: características de la respuesta ante la carga
Hay algo interesante sobre el electroscopio simple y es que este instrumento solo responde a la presencia de una carga moviendo electrones dentro o fuera de las hojas. En las dos situaciones las láminas se separan porque esta herramienta no puede determinar si el objeto cargado es positivo o negativo; solo responde cuando detecta la presencia de una carga eléctrica.
Para que exista un escenario en el que las cargas iguales se repelen y las diferentes se atraen, antes se debe comprobar la carga del conductor y, de esta manera, las laminillas podrían abrirse o cerrarse, según sea el caso.
¿Cómo se hace un electroscopio casero?: Paso a paso
¿Cómo hacer un detector de carga en casa? Es muy fácil. En esta sección se enumeran los materiales necesarios para y los pasos requeridos para hacer un electroscopio casero.
Materiales
- Una bola de aluminio de 3 centímetros de diámetro, aproximadamente
- Dos laminillas de aluminio con una pequeña perforación en un extremo
- Un corcho o un pedazo de unicel (anime, poliespan)
- Un pedazo de alambre o cobre en doblado en forma de gancho (barra)
- Un envase de vidrio con tapa de plástico
- Un pedazo de tela de poliéster
- Un pedazo de tela de lana
- Un globo
Pasos a seguir
- Se perfora la tapa de plástico para que quede a la medida del unicel
- Atravesar con el aluminio o cobre el pedazo de unicel
- Se colocan las laminillas de aluminio en el gancho de la barra
- En la parte superior de la barra se coloca la bola de aluminio
- Se cierra la tapa
- Se hacen las pruebas con el globo y las telas
El globo se puede frotar con ambos pedazos de tela, para que obtenga una carga, después se acerca a la bola de metal para ver la reacción de las láminas de aluminio ante la carga positiva o negativa.
3 experimentos que se pueden llevar a cabo con ayuda de un electroscopio o electrómetro casero
Los experimentos caseros permiten que las personas, ya sea en solitario, con amigos o familiares pongan a prueba los científicos en un ambiente divertido y educativo, al tiempo que estudian el mundo físico y su funcionamiento.
En esta sección se enumeran tres experimentos caseros que dejan ver para qué sirve un electroscopio, son actividades interesantes que se pueden llevar a cabo fácilmente con ayuda de un electroscopio.
Electroscopio: imágenes y representación del sistema nervioso
El experimento busca explicar cómo elaborar un comprobador de carga y cómo funciona el sistema nervioso humano, mientras se muestra la presencia de la electricidad. Se necesitan los siguientes materiales:
- Envase de vidrio con tapa
- Un trozo de papel aluminio
- Un globo
- Alambre o cable de cobre
- Tijeras
- Pegamento o cola blanca
- Cinta adhesiva
- Imágenes de: una neurona, el cerebro y los nervios del cuerpo
- Un pedazo de tela
Procedimiento
- Si el cable de cobre no está descubierto, será necesario quitarle la piel para después proceder a introducirlo en la tapa de plástico
- Utilizar un cautín o cualquier elemento de metal que pueda calentarse para perforar la tapa
- Introducir el pedazo de cobre y moldearlo en forma de “L”
- Cortar dos pedazos de papel aluminio en forma de piernas
- Abrir un agujero en el borde de las piernas de aluminio
- Crear una bola de aluminio y posicionarla en la parte superior del cobre
- Colgar las piernas de aluminio en la “L” de cobre
- Pegar las imágenes en el envase de vidrio y en el globo
- Frotar el globo con la tela y acercarlo a la bola de aluminio
- Ver la reacción de las láminas de aluminio en forma de piernas
Explicación de la carga inducida con electrómetro casero
En este experimento con un electroscopio simple se explica cómo funciona la carga inducida al utilizar este péndulo electrostático casero. Se necesitan los siguientes materiales:
- Envase de vidrio con tapa de plástico
- Alambre de cobre
- Dos láminas pequeñas de aluminio
- Una bola mediana de aluminio
- Un globo o regla de plástico
- Una toalla
Procedimiento
- Se perfora la tapa de plástico para introducir el cobre
- El cobre se dobla en forma de gancho para colocar las dos láminas de aluminio en el extremo inferior
- En el extremo superior del alambre de cobre se coloca la bola de aluminio
- Se procede a pasar el globo o la regla sobre la bola de aluminio
- Revisar el resultado de la estática y las cargas eléctricas
Electroscopio detector de fantasmas
En el siguiente tutorial, un técnico en electrónica describe paso a paso cómo se detecta la carga eléctrica “fantasmal”. Enfatiza que el electroscopio es capaz de “detectar campos electrostáticos en el ambiente” y que “son muchas las teorías que sostienen que la actividad de fantasmas o espíritus puede generar campos de este tipo”. Para realizar el experimento se necesitan los siguientes materiales:
- Envase de vidrio o plástico con tapa
- Un pedazo de alambre
- Un pedazo de papel aluminio
Procedimiento
- Abrir un agujero en la tapa que se adapte al tamaño del alambre
- Doblar la parte inferior del alambre, en forma de “U”
- Cortar dos láminas pequeñas de papel aluminio para colocarlas en el extremo inferior del alambre
- Cerrar en el envase
- Colocar el envase junto a un televisor
- Verificar el movimiento de las láminas que reaccionan a la estática
Estos tres casos, independientemente de su naturaleza, tienen el objetivo de dejar en evidencia que un experimento con comprobador de carga casero es algo que no requiere de tanto esfuerzo.
El precio de un detector de carga en el mercado puede ir desde lo más asequible hasta lo más caro, según las características del electroscopio, un instrumento que ha evolucionado con el paso del tiempo y se ha convertido en una gran herramienta para identificar las cargas. Sin embargo, no es una mala idea probar su funcionamiento en la comodidad del hogar haciendo un electrómetro casero, gratuito y, al mismo tiempo, se puede aprender un poco más de la ciencia de la electricidad.
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