Un électroscope est une pièce d’équipement scientifique qui peut mesurer les charges électriques ou, dans certains cas, radioactives dans un objet cible. Bien que l’outil soit encore fréquemment utilisé dans les laboratoires scientifiques, son utilisation est principalement pédagogique – l’endroit le plus courant pour le trouver aujourd’hui est dans une école ou une université. Les chercheurs modernes utilisent généralement des outils plus avancés, souvent pilotés numériquement, qui sont plus rapides et ont tendance à être plus précis. Les électroscopes démodés ou anciens sont souvent appréciés comme outils pédagogiques en raison de la facilité avec laquelle ils peuvent être observés en train de fonctionner. Ils sont généralement constitués d’un matériau métallique, ce qui permet à une charge électrique de se propager sur toute la surface de l’instrument. Ceci est souvent accompli par induction, ce qui signifie qu’un objet a une charge positive ou négative sans le toucher à un autre objet déjà chargé. Les deux variantes les plus courantes utilisent soit une boule de moelle, soit une feuille d’or pour l’inflexion et l’induction, mais historiquement, il y a eu de nombreux modèles différents.
Objectif principal
Il y a plusieurs raisons pour lesquelles les gens, en particulier les chercheurs scientifiques, veulent connaître les charges électriques d’une substance donnée. La charge électrique se produit au niveau atomique et influence de nombreuses façons dont différentes substances agissent soit seules, soit en combinaison avec d’autres matériaux. Les électroscopes ont été développés en grande partie pour permettre aux chercheurs de déterminer si une substance donnée avait ou non une telle charge.
Dans la plupart des cas, les électroscopes ne sont pas capables de dire si une charge est positive ou négative ; ils sont uniquement capables de transmettre des informations sur la quantité de charge présente. Les modèles de toutes les variétés ont généralement des bras tournants qui révèlent s’il y a ou non une charge. Les bras peuvent rester verticaux s’il n’y a pas de charge présente, se déplaçant lorsque la machine reçoit une charge. Le mouvement des bras peut également être affecté par des objets à proximité qui contiennent une charge.
Premiers modèles
Dans les années 1700, le physicien et ecclésiastique Jean Antoine Nollet a conçu le premier électroscope. Il a également formulé une théorie sur les corps chargés, et comment un courant électrique soutenu entre eux peut les amener à s’attirer ou à se repousser. L’instrument était un progrès dans la conception du versorium, un dispositif pour détecter l’électricité statique.
La modification de la feuille d’or a été inventée par l’ecclésiastique et scientifique Abraham Bennet. Son appareil était composé de deux feuilles d’or étroites suspendues à une tige et entourées de verre. Quand quelque chose avec de l’électricité circulant à travers elle s’approchait de la tige, les feuilles se déplaçaient. S’ils étaient électrifiés avec la même quantité de charge, ils se repousseraient l’un de l’autre.
Rôle dans la mesure de la radioactivité
L’une des utilisations les plus innovantes de l’électroscope est apparue dans les années 1800 sous la direction des chercheurs Marie et Pierre Curie. Des versions très sophistiquées de l’instrument ont été utilisées par ces chercheurs pour examiner la radioactivité. Les matières radioactives ionisent une substance dans l’électroscope chargé. L’ionisation qui se produit fait que la charge s’échappe de l’appareil plus rapidement qu’elle ne le ferait normalement. Le taux auquel l’outil perd sa charge est alors mesuré, et ce taux est proportionnel à l’intensité du rayonnement.
Des exemples plus modernes
Les électroscopes sont souvent considérés comme des objets de curiosité et d’antiquité. Beaucoup sont en excellente forme malgré des centaines d’années, et sont encore capables de produire des résultats précis ; au fur et à mesure que la technologie a progressé, les moyens de mesurer la charge électrique ont également évolué, ce qui signifie que les électroscopes ne sont plus vraiment utilisés, du moins pas comme moyen de déterminer la charge au départ. Le plus souvent, ces tâches sont déléguées aux électromètres connexes mais plus avancés, dont beaucoup sont numériques et capables de fournir des résultats immédiats et beaucoup plus précis. Beaucoup sont également capables de transmettre des lectures et des résultats par voie électronique.