Electroscopio: cómo fabricar uno casero y aplicaciones

electroscopio

Seguramente muchas veces hayas visto o, al menos, hayas escuchado sobre el electroscopio. Un instrumento de medición que se suele usar como demostración en muchos talleres y clases educativas cuando se tratan temas de electromagnetismo. Además, puede servir para otras muchas aplicaciones, como podrás ver en este artículo.

Aquí aprenderás todo lo que necesitas saber sobre el electroscopio, cómo fabricar uno casero, sus aplicaciones, y cómo se puede usar para hacer mediciones de diferentes parámetros o para tus experimentos caseros… Incluso puede ser una buena herramienta educativa para enseñarles a los más pequeños sobre electromagnetismo.

¿Qué es el electroscopio?

teoría

Un electroscopio es un dispositivo que contiene una varilla metálica vertical con la que e hace contacto con alguna carga. En el extremo opuesto tiene dos láminas metálicas delgadas. Cuando se le acerca una carga a la punta del electroscopio, dichas láminas se separarán debido al signo igual de estas cargas en las dos láminas, lo que produce una fuerza magnética de repulsión.

Típicamente, la varilla metálica vertical suele ser de cobre, o similar, mientras las láminas del extremo opuesto pueden ser de oro o de aluminio. Las láminas estarán metidas en una caja o bulbo de vidrio transparente (el cristal no podrá estar en contacto con las láminas ni con la varilla). El vidrio, en los electroscopios profesionales, tiene un armazón de metal que estará en contacto con la tierra.

El resultado es que cuando se acerca una carga a la varilla vertical, las láminas se mueven abriéndose (se separan). Ese movimiento es el que le indica al usuario que hay una carga presente, y la intensidad de la misma, ya que se pueden abrir más o menos en función de ella. Y cuando se aleja la carga o se anula, las láminas vuelven a su posición de reposo.

No obstante, no es un artilugio precios para medir cargas con precisión, solo determinar su presencia. Lo que sí se puede determinar con precisión es el signo de la carga. Cuando la carga es del mismo signo de la carga conocida del electroscopio, entonces serán de igual signo. Pero si se aproximan, entonces serán del contrario.

En el caso de los electroscopios profesionales, como las varillas no se arquean y están mejor diseñados, se podría calcular la carga en función del ángulo o movimiento de las láminas.

Por otro lado, también debes saber que, idealmente, las láminas deberían permanecer en su posición por la carga. Pero no es así, la carga se va perdiendo por el efecto de conductividad eléctrica que tiene el aire dentro de la botella de vidrio (debería estar en vacío para que eso no fuese así). Pero este efecto, lejos de ser negativo, es incluso práctico para medir la densidad de iones en el aire.

Historia

Este dispositivo fue creado por primera vez por William Gilbert, en 1600. Y lo hizo para realizar unos experimentos con cargas electrostáticas. Y aunque en aquel momento sirvió para eso, actualmente no tiene demasiada utilidad más allá de la educación o para hacer ciertas demostraciones.

A día de hoy, existen instrumentos que miden cargas de forma mucho más precisa, y cn mucho más eficacia que este tosco elemento…Por ejemplo, hay medidores electrostáticos, detectores de campos electromagnéticos, etc. Todos ellos con aplicaciones muy diversas.

Aplicaciones

El electroscopio, como ya debes intuir, se usa como instrumento para medir si existe carga eléctrica y su signo. Pero no solo tiene esa aplicación, lo que he comentado de medir la densidad de iones en el aire también lo dota de otra capacidad que no es tan conocida.

Y es que, el electroscopio, puede servir también para medir radiación en el ambiente. Una especie de «contador Geiger» casero, aunque no demasiado preciso… Pero suficiente para detectar la presencia de materiales radiactivos o radiación cercana.

Cómo fabricar un electroscopio en casa

diagrama electroscopio casero

Fabricar un electroscopio es tarea muy fácil, y se puede hacer incluso con materiales que ya tienes en casa o reciclados. No es necesaria una gran inversión, y lo puedes hacer incluso con los más pequeños para que aprendan sobre el funcionamiento.

Los materiales que debes reunir son:

  • Tiras de papel de oro o papel de aluminio de cocina. Puede ser una tira de unos 2cm de grosor y uno 10cm de largo.
  • Alambre de cobre grueso para la varilla vertical y el gancho que sostendrá las láminas.
  • Bote de vidrio con tapa aislante.
  • Opcional – Si no encuentras un bote con tapa aislante, y usas uno de conservas convencional con tapa metálica, entonces deberás agregar un tubo aislante para que la varilla vertical no haga contacto con el tapón metálico. El aislante puede ser el propio cobertor del cable de cobre (si lo tiene), o puedes usar una pajita de plástico o similar…

Para realizar el montaje, también puede que te tengas que ayudar de algunas herramientas (alicates para doblar el alambre y cortarlo, pistola termofusible por si quieres sujetar todo mejor,…), aunque se puede hacer manualmente. En cuanto al montaje en sí, los pasos serían:

  1. Una vez tienes todos los materiales necesarios, el primer paso es cortar dar forma al cable o alambre de cobre. El alambre debe estar desnudo, sin ningún tipo de aislante como en el caso de los cables. Si lo tiene, debes pelarlo. Debes generar una especie de bobina en uno de sus extremos (serpenteante), eso hará las veces de bola de metal. Así tendrá más superficie para captar las cargas (electrones) que se le aproximen.
  2. Ahora, con el propio alambre, perfora cuidadosamente la tapa de corcho del bote. Si ves que no se puede con el alambre, hazlo con un punzón o una fina broca para que el alambre pueda atravesarla, pero sin que quede holgura. Debe estar ajustada para que el alambre quede atrapado.
  3. El otro extremo (el que va en el interior del bote), una vez hayas atravesado con él, se doblará en forma de L y debería quedar más o menos suspendido en medio del interior del bote de cristal. Haz los cálculos de la longitud y corta para que quede bien ajustado. Si ves que por algún motivo ha quedado algo suelto, puedes pegarlo en la tapa usando la pistola de pegamento termofusible, pero ten cuidado de que ni el extremo en forma de serpentín, ni el L, les caiga pegamento, ya que es aislante y te podría arruinar el experimento.
  4. Después, corta una lámina de papel de aluminio de 1 o 2 cm de ancho y con una longitud de unos 10cm. Puedes aumentar o reducir estas dimensiones según el tamaño del bote que hayas comprado. Recuerda que en ningún momento deben tocar el fondo o las paredes del bote…
  5. Ahora, dobla la lámina justo por la mitad, y usa este doblez para apoyar la zona central por donde has doblado sobre la zona en horizontal de la varilla de cobre (en la L). Hazlo de tal forma que las láminas queden colgando y libres para moverse, y con un ángulo de 45º. Es decir, que tengan libertad tanto para aproximarse (detectar carga de diferente signo), como alejarse (detectar carga de igual signo).
  6. Por último, de forma cuidadosa, introduce la varilla con la lámina dentro del bote y presiona el tapón para que quede bien sellado.

Ahora ya está terminado, el resultado debería ser algo similar a la imagen anterior. Solo falta probarlo…

¿Comprar un electroscopio?

Otra opción puede ser comprar un electroscopio ya hecho. Los venden para la educación y, algunos, no son demasiado caros. Aunque, lo realmente divertido es crearlo…

Existen varios tipos, aquí tienes algunos:

Probar el electroscopio

esquema

Ahora, para probarlo, puedes hacer varias cosas. La más sencilla es acercar la punta serpenteante a algo que sepas que tiene carga eléctrica, o electricidad estática. El resultado será un movimiento en los extremos de las láminas, tanto de atracción, como de repulsión en función de las cargas…

Para hacer la prueba:

  • Acerca el cable serpenteante que queda fuera del bote a algo que sepas que seguro no tiene carga, siempre manteniendo el bote en vertical y estable. Verás que las láminas no se mueven.
  • En cambio, si usas un globo cargado (frotándolo contra tu cabello), verás que al acercarlo, los electrones de la cargas estática se transfieren a través del cable de cobre y llegan a las láminas de aluminio, haciendo que ambas se carguen negativamente y se repelan una a la otra (se abrirán).

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