Elektroskooppi on tieteellinen laite, joka voi mitata kohdeobjektin sähköisiä tai joissakin tapauksissa radioaktiivisia varauksia. Vaikka työkalua käytetään edelleen usein tieteellisissä laboratorioissa, sen käyttö on pääasiassa opettavaista – yleisin paikka löytää se nykyään koulussa tai yliopistossa. Nykyaikaiset tutkijat käyttävät tyypillisesti kehittyneempiä työkaluja, usein digitaalisia, jotka ovat nopeampia ja yleensä tarkempia. Vanhanaikaisia tai varhaisia elektroskooppeja arvostetaan usein opetusvälineinä, koska niiden havaitseminen on helppoa. Ne on yleensä valmistettu metallimateriaalista, mikä mahdollistaa sähkövarauksen leviämisen koko laitteen pintaan. Tämä tapahtuu usein induktiolla, mikä tarkoittaa, että esineellä on positiivinen tai negatiivinen varaus koskematta siihen toiseen jo ladattuun esineeseen. Kaksi yleisintä muunnelmaa käyttävät taivutukseen ja induktioon joko sydämen palloa tai kultalehteä, mutta historiallisesti on ollut monia erilaisia malleja.
Päätavoite
On olemassa pari syytä, miksi ihmiset, erityisesti tieteelliset tutkijat, haluavat tietää tietyn aineen sähkövarauksista. Sähkövaraus tapahtuu atomitasolla ja vaikuttaa moniin tapoihin, joilla eri aineet toimivat joko yksinään tai yhdessä muiden materiaalien kanssa. Elektroskoopit kehitettiin suurelta osin, jotta tutkijat voisivat määrittää, oliko jollakin aineella tällainen varaus.
Useimmissa tapauksissa elektroskoopit eivät kykene kertomaan, onko varaus positiivinen vai negatiivinen; he voivat vain välittää tietoja siitä, kuinka paljon maksu on läsnä. Kaikkien mallien malleissa on yleensä kääntövarret, jotka paljastavat, onko varaus läsnä. Varret voivat pysyä pystysuorassa, jos varausta ei ole, ja liikkuvat, kun kone saa varauksen. Käsivarsien liikkeeseen voivat vaikuttaa myös läheisyydessä olevat esineet, jotka sisältävät varauksen.
Varhaisimmat mallit
Fyysikko ja papisto Jean Antoine Nollet kehitti 1700 -luvulla ensimmäisen elektroskoopin. Hän myös muotoili teorian varautuneista kappaleista ja siitä, kuinka niiden välillä oleva jatkuva sähkövirta voi saada ne joko houkuttelemaan tai torjumaan. Laite oli edistynyt suunnittelussa versoriumissa, laitteessa, joka havaitsi staattisen sähkön.
Kultalehtimuutoksen keksi papisto ja tiedemies Abraham Bennet. Hänen laitteensa koostui kahdesta kapeasta kultalehdestä, jotka ripustettiin sauvasta ja jota ympäröi lasi. Kun mikään, jonka läpi virtaa sähköä, tuli tangon lähelle, lehdet liikkuivat. Jos ne sähköistettäisiin samalla määrällä varausta, ne karkottavat toisiaan.
Rooli radioaktiivisuuden mittaamisessa
Yksi innovatiivisimmista elektroskoopin käyttötavoista syntyi 1800 -luvulla tutkijoiden Marie ja Pierre Curien alaisuudessa. Nämä tutkijat käyttivät laitteen erittäin kehittyneitä versioita tutkiakseen radioaktiivisuutta. Radioaktiiviset materiaalit ionisoivat aineen varautuneessa elektroskoopissa. Tapahtuva ionisointi saa latauksen poistumaan laitteesta nopeammin kuin normaalisti. Sitten mitataan nopeus, jolla työkalu menettää varauksensa, ja tämä nopeus on verrannollinen säteilyvoimakkuuteen.
Lisää moderneja esimerkkejä
Elektroskooppeja pidetään usein uteliaisuutena ja muinaisuutena. Monet ovat erinomaisessa kunnossa sadoista vuosista huolimatta ja pystyvät edelleen tuottamaan tarkkoja tuloksia; tekniikan kehittyessä on kuitenkin myös keinoja mitata sähkövarausta, mikä tarkoittaa, että elektroskooppeja ei enää käytetä, ainakaan varauksen määrittämiseen aluksi. Useammin nämä tehtävät siirretään niihin liittyville mutta edistyneemmille sähkömittareille, joista monet ovat digitaalisia ja pystyvät tuottamaan välittömiä ja paljon tarkempia tuloksia. Monet voivat myös lähettää lukemat ja havainnot sähköisesti.