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LAB2GO Scienza

Elettroscopio

Descrizione

L'elettroscopio è uno strumento che permette di stabilire se un corpo è carico elettricamente, ma a differenza dell'elettrometro non permette di quantificare l'entità di tale carica. Si tratta quindi di un rivelatore di carica. L'apparecchio è stato ideato dal fisico inglese Abraham Bennet nel 1786 e successivamente perfezionato da Alessandro Volta. L'elettroscopio è costituito da un pomello conduttore, fisso, collegato a due sottili lamine metalliche chiamate “foglie”, libere di muoversi e racchiuse in un recipiente di vetro per evitare disturbi provocati da eventuali correnti d’aria, che potrebbero mettere in movimento le foglie. Il funzionamento si basa su una delle proprietà fondamentali dell'elettrostatica:corpi dotati di carica elettrica dello stesso segno si respingono, mentre quelli di segno diverso si attraggono. Avvicinando al pomello metallico un corpo caricato elettricamente, ad esempio una stecca di plastica strofinata con un panno di lana, si vedranno le due lamine divergere. La vicinanza del corpo elettricamente carico produce un fenomeno fisico detto induzione elettrostatica. Le due lamine diventeranno pertanto cariche dello stesso segno e si respingeranno. Allontanando il corpo carico, detto anche corpo induttore, le due lamine tornano ad avvicinarsi.

Tipi di elettroscopio

Elettroscopio di Wulf: L'elettroscopio di Wulf è costituito da un carter (contenitore cilindrico di metallo) con alle basi posti due dischi di vetro. All'interno del quale vi sono: una barretta metallica e una fogliolina di alluminio. Una semplice luce puntata sul carter permette la visualizzazione della distanza tra la fogliolina e la barretta su di uno schermo. Al di sopra del carter vi è un dischetto conduttore collegato alla barretta metallica che permette quindi il passaggio di elettroni al suo interno. Caricando questo dischetto (per esempio con 1kV) noteremo come la distanza tra la fogliolina di alluminio e la barretta metallica, ora caricate con cariche opposte, sia maggiore dello stato di quiete.

Elettroscopio condensatore: L'elettroscopio condensatore è uno strumento volto a migliorare la sensibilita`degli elettroscopi classici, ovvero rilevare la presenza di cariche elettrostatiche minori su un corpo, scoperto da Alessandro Volta. Si tratta di un elettroscopio a foglie di alluminio che termina con un piattello sul quale viene appoggiato un altro piattello isolaato con gommolacca. La cassa è isolata da terra da una colonna di vetro, ma è munita di un gancetto che, facendo uso di una catenella, permette la messa a terra. Due piani pararalleli scorrevoli difendono le foglie e servono anche a modificare la sensibilità dello strumento. L’elettrizzazione dello strumento avviene ponendo un corpo elettrizzato a contatto con il disco superiore (A) e toccando con un dito bagnato il disco inferiore (B). Se il corpo è elettrizzato positivamente, anche A si elettrizza positivamente. Attraverso lo strato isolante, il fluido presente in A respinge quello presente in B. Quindi il disco inferiore B si elettrizzerà negativamente nella faccia a contatto con la resina e positivamente nella parte inferiore; attraverso lo sperimentatore, non isolato da terra, il fluido elettrico viene disperso a terra. Rimossi quindi il dito e il corpo elettrizzato, le due facce a contatto con la vernice isolante dei dischi dell’elettroscopio restano elettrizzate di segno opposto le pagliuzze dell’elettroscopio restano immobili perché l’eccesso di fluido in A impedisce che la carenza in B sia compensata dal fluido presente nelle pagliuzze. Se però il disco A viene allontanato, cessa questo vincolo. Il fluido si ridistribuisce nell’elettroscopio e le pagliuzze divergono.

Elettroscopio di Kolbe: Ideato da Adolf Wilhelm Hermann Kolbe nel 1860, questo strumento è composto da una struttura metallica che presenta facce frontali in vetro. Alla base è fissata una scala graduata in vetro, di tipo qualitativo. Dall'esterno è inserito un cilindro metallico al quale è attaccata una lamina d'oro. Quest'ultima ruota sotto l'azione della repulsione elettrostatica e si muove lungo un quadrante. La lamina, sotto azione della propulsione elettrostatica, causata dall’avvicinamento di una bacchetta al cilindro, elettrizzata per strofinio, si alzerà.

$F=k\frac{ q_1 q_2}{r^2}$

Esperienze

Esperienze possibili Descrizione
Distribuzione della carica su un conduttoreSi può verificare che le cariche elettriche si distribuiscono sulla superficie esterna di un conduttore carico in equilibrio elettrostatico, che all’interno del conduttore carico il campo elettrico è nullo e che per mezzo di una gabbia metallica si può schermare il campo elettrico.
Elettrizzazione conduttoriQuando un oggetto carico elettricamente si avvicina o trasferisce la carica, per induzione o conduzione quindi, l'intero corpo metallico dello strumento trasferisce la carica alle due lamine che avendo uguale carica elettrica si allontaneranno l‘una dall‘altra.
Induzione elettrostaticaAvvicinando un corpo elettricamente carico ad un conduttore neutro, osserviamo che in quest’ultimo sembrano sorgere cariche elettriche dal nulla.
Effetto Fotoelettrico
Esperienza con l'elettroforo di VoltaGenerare una scarica elettrica

Sitografia

Link Descrizione
Wikipedia Pagine di Wikipedia con illustrazione dello strumento
YouTube Esperimento con elettroscopio a foglie
YouTube Costruzione dell'elettroscopio a foglie
Liceo DiniDescrizione e funzionamento dello strumento
Percorsi elettrici Immagine dello strumento
Costruire un elettroscopio a foglievideo lezione
fisica/strumenti/elettroscopio.txt · Ultima modifica: 2019/09/23 14:30 (modifica esterna)