Un electroscopio permite detectar las cargas eléctricas.
Un electroscopio es un dispositivo que se emplea para la detección de cargas eléctricas. La carga eléctrica, en tanto, es el nivel de electricidad que presenta un cuerpo.
Con un electroscopio, por lo tanto, se puede conocer si un elemento dispone de carga eléctrica. Este artefacto cuenta con una vara de metal dispuesta de forma vertical, con un par de láminas finas de aluminio o de oro en el extremo inferior y una esfera en el sector superior.
TemasCómo funciona un electroscopio
Esta vara se encuentra dentro de un recipiente de vidrio que tiene una estructura de cobre en contacto con tierra. Cuando un objeto cargado eléctricamente se acerca a la esfera del electroscopio, la vara se electriza y las láminas de aluminio, si se cargan con el mismo signo, se separan ya que se repelen. A mayor cantidad de carga de idéntico signo, mayor separación.
Una vez que el objeto es alejado de la esfera, las láminas retoman su posición inicial en el electroscopio. Esto se debe a que el aluminio pierde la polarización.
Si las láminas de aluminio se juntan, en cambio, quiere decir que el electroscopio y el objeto acercado a la esfera cuentan con signos opuestos. Es importante mencionar que la carga del electroscopio se pierde de manera gradual por la conductividad del aire que producen sus iones.
El comportamiento de las láminas de aluminio
Los electroscopios, en definitiva, sirven para saber si un objeto tiene carga eléctrica y para conocer el signo de dicha carga.
De acuerdo al comportamiento de las láminas de aluminio, puede descubrirse si la carga es positiva o negativa.
Ángulo de separación
Las ya mencionadas láminas se separan formando un ángulo que puede servir para determinar el valor de la carga eléctrica. Para poner a prueba esta teoría es posible elaborar un electroscopio muy simple, que requiere el uso de dos esferas pequeñas que tengan la misma carga y e igual signo. Las mismas se deben colgar usando dos tiras de hilo que se encuentren en el vértice del extremo opuesto al de las esferas.
Cada una de las esferas forma un ángulo con respecto a la línea vertical que se puede trazar de forma perpendicular al suelo, y es a partir de éste ángulo que es posible averiguar su carga eléctrica. Cabe mencionar que las esferas se separan por acción de la fuerza de repulsión, una de las tres que actúan sobre ellas, siendo las otras dos la tensión de la cuerda y el peso. Al ubicar estos valores en algunas de las ecuaciones asociadas al electroscopio podemos deducir ciertas relaciones útiles para resolver problemas.
De acuerdo a la reacción de las láminas de aluminio del electroscopio, se puede saber si la carga eléctrica es negativa o positiva.
Por ejemplo, la tensión multiplicada por el seno del ángulo es igual a la repulsión, mientras que multiplicada por el coseno del ángulo nos da el peso. También podemos decir que el seno del ángulo dividido por el coseno es igual a la repulsión dividida por el peso, con lo cual llegamos a la conclusión de que la repulsión es igual al peso por la tangente del ángulo. Partiendo de esta última ecuación y valiéndonos de la Ley de Coulomb podemos hallar la carga eléctrica usando este sencillo electroscopio.
La Ley de Coulomb, enunciada por el físico Charles-Augustin de Coulomb en el año 1785, afirma que si tenemos dos cargas eléctricas en reposo, la magnitud de las fuerzas que interactúen con ellas es directamente proporcional a la multiplicación de su propia magnitud, así como inversamente proporcional al cuadrado del segmento que hay entre ellas, y que su dirección es igual a la de éste. Agrega que si las cargas tienen el mismo signo, la fuerza es de repulsión, y viceversa.
