Un laboratori de principi de segle

Menú

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


       Ens disposem a fer una sèrie d’experiències consistents en descàrregues elèctriques produïdes a l'interior de tubs que contenen diversos gasos.
        En totes aquestes experiències, donada la poca conductivitat dels gasos, és necessari una diferència de potencial molt elevada.



         Per aconseguir aquest voltatge emprarem un enginyós aparell anomenat rodet de Ruhmkorff
        Les variacions de la intensitat de corrent que es produeixen quan tanca’m i obrim un circuit en el que hi ha una resistència i una autoinducció serviran per a produir un voltatge molt elevat.

        Quan tencam el circuit la intensitat en  l’enrotllament primari, que es troba aferrat al nucli de ferro, creix poc a poc com a conseqüència de que la constant de temps inducció / resistència és molt gran.
        En el moment en què el camp magnètic és suficient és atret i es separa de la punta de contacte.
        Ara el corrent disminueix ràpidament ja que s’ha interposat aire a través del qual bota una espira. En el moment en que la intensitat del primari és nul·la, l’elasticitat de la làmina la fa retrocedir i novament es tanca el circuit i es repeteix el procés explicat.      
        El nombre de vegades que això succeeix per segon depèn de la vibració de l’interruptor que és dels anomenats de MARTELL
        Damunt el primari es troba el secundari. Format per multitud d’espires de fil molt prim. Les variacions de flux magnètic que venen determinades per las variacions sofertes en el primari donen lloc a una força electromotriu que és proporcional a la velocitat en que varia el flux magnètic i al nombre d’espires

 

        Donat que la variació es més ràpida en el moment de ruptura que en el de tancament el voltatge del secundari serà major en un sentit que en el sentit oposat.  
       D’aquesta forma connectat a una font de 12 volts obtindrem una sortida de uns 12.000 volts.
        Per aquesta primera experiència emprem dues petites esferes a un centímetre de distància y connectades al rodet de Ruhmkorff.
        Es poden veure una sèrie de petites espurnes que boten d'una a l’altra esfera. Això es deu als impactes dels pocs ions existents amb les molècules d’aire amb la conseqüent formació de nous ions, augmentant la pròpia conductivitat.
        Si feim la descàrrega a l'interior d'un gas enrarit es produeix un efluvi amb zones luminoses que depenen de la pressió i naturalesa del gasos emprats.
        En aquesta experiència comprovarem que el raig  de l'nterior de la ampolla es capaç de produir accions mecàniques i calorífiques. Els raigs catòdics impacten amb les làmines de mica molt lleugeres que formen el molinet i com es pot veure el fan voltar.

        Són tres els efectes que es produeixen: La fosforescència del vidre, l’efecte mecànic que es pot veure per el fet de que les làmines de mica es posen en moviment i finalment l’efecte tèrmic d’escalfor degut als impactes dels ions.
        Ara podem veure una vista general del muntatge: La font d’alimentació, el rodet de Ruhmkorff y l’ampolla amb el molinet.
        Com a conseqüència de l'impacte dels raigs amb les plaques de mica també es produeix un augment de temperatura
        La propietat més important dels raigs catòdics es la de que es poden desviar mitjançant un camp magnètic.
        Emprarem un imant en forma de ferradura. Podem observar com a mesura que li apropem el raig lluminós es desvia, be cap abaix si li apropem el pol sud o cap amunt si el que li apropem és el pol nord.
        Aquest efecte es lògic si pensam que aquets raigs estan formats per electrons que evidentment disposen de càrrega negativa.
        L’escalfor de metalls a temperatures elevades també produeix aquesta radiació que anomenem efecte termoelèctric.
        La desviació del raig catòdic deguda a l’acció de camps magnètics i el fet de que aquestes desviacions segueixen el ritme de les variacions del camp sense retards apreciables ha trobat aplicació a la mesura i observació de corrents variables, i es el fonament de l’oscil·lògraf de raig catòdics i que amb qualque modificació emprem en els monitors de televisió.

        Thomas Edison, observà que la càrrega elèctrica brollava més fàcilment dins un gas a baixa pressió si s’escalfava un dels elèctrodes.
        D’aquest tub anomenat diode de buit sorgiren, afegint reixes entre els elèctrodes els tríodes, pèntodes i totes les làmperes de buit que són el principi de la moderna electrònica.

        Si en un tub de buit es disposa d’un càtode foradat, els electrons en la seva marxa cap al ànode, colisionen amb les molècules gasoses i les ionitzen, determinant un flux d’ions positius que degut a le seva càrrega  es dirigiran al càtode.     Podrem observar una lluminositat en forma de franges. Es per això que Goldstein el seu descobridor els anomenà raigs canals.
     Si apropem l'imant a aquests raigs podrem veure que també es desvien però de forma contrària a com ho feien el catòdics.
        A finals del segle XIX el físic alemany Roentgen observà que apropant unes plaques fotogràfiques als raigs catòdics aquestes s’impressionaven  a pesar d’estar tancades en el sobre de cartró. Ràpidament va comprendre que això no es podia deure als raigs catòdics sinó a la existència d’uns raigs misteriosos que es formaven al lloc on els raigs catòdics xocaven amb el vidre. Els anomenà raigs X. En aquesta experiència veiem una coloració blavosa que es deu a la formació d’aquests raigs.
    Si feim passar un corrent elèctric a través d’un gas s’obté una visió més clara dels electrons. Tots coneixem el color vermell dels tubs de neó.  En aquets tubs es fa el buit i s’introdueix un gas. Segons la naturalesa del gas obtindrem els colors característics.
        Per tal de veure l’espectre que produeixen els diversos gasos emprarem un espectroscopi. L’element més important és el prisma que formarà l’espectre de colors.
        El col·limador es un tub amb una encletxa que es pot obrir i tancar a voluntat.
        L’ocular es un altre tub que du el conjunt de lents per augmentar la mida de l’espectre i fer-lo més visible.
        L’altre tub du una escala graduada que es projecta a través del prisma y es pot veure damunt l’espectre. D’aquesta mena, una vegada calibrat, es poden referir els colors a les distintes longituds de ona.
        L’estudi de l’espectre ha permès descobrir nous elements, com per exemple succeí en l’heli, que es troba abans al Sol que a la terra.

        Obtindrem els espectres dels gasos que contenen els tubs de descàrrega anomenats Geissler.
        Moltes sals escalfades a la flama tenen la propietat de acolorir-les. Si observam l'espectre produït per la seva llum trobarem zones on no es veu el color.

        Aquestes zones fosques que es presenten en un espectre son característiques de cada àtom o molècula. I són un vertader segell distintiu.
       L’explicació dels espectres comporta acceptar l’existència de nivells d’energia associats a cada àtom. Les franges dels espectres són les representacions dels bots entre diversos nivells
     Per ampliar veure:  Espectroscopi. Tipus d'espectres

.