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El fenómeno de la electrización está con frecuencia presente en
nuestra vida diaria. Fijémonos en una serie de hechos:
- Hay días secos en los que los pelos nos cuesta más peinarlos.
- Cuando nos sacamos un jersey por la noche en la habitación notamos un
pequeño chasquido, incluso en la oscuridad vemos un destello.
- A veces dos separadores de plástico nos cuesta separarlos, están como
pegados.
- Al tocar la puerta del coche notamos una pequeña descarga.
- En las tormentas escuchamos con temor los truenos que vienen después de la caída
de un rayo.
Estas son manifestaciones de fenómenos de electrización. Este fenómeno ya
era conocido por los filósofos griegos. Estos frotaban un trozo de ámbar
(resina fósil) con una piel y atraían pequeños objetos. En griego ámbar
es elektron, de ahí viene el nombre de electrización para este fenómeno
que consiste en adquirir carga eléctrica cuando un cuerpo es frotado.
Electricidad, electrón, electrización tienen todas la misma raíz griega que
proviene de la palabra ámbar. Podemos reproducir este experimento frotando una
barra de plástico para atraer pequeños trozos de papel.
¿Qué es la carga eléctrica? Como ya vimos al estudiar los átomos
estos tienen tantos electrones en la corteza como protones en el núcleo. En
este caso el átomo es neutro. Pero puede no serlo, recuerda también los iones
que se formaban en el enlace iónico. Si se formaba un ion positivo era porque
perdía electrones negativos de su corteza, quedaba con más protones que
neutrones. Pero no se puede perder un electrón si otro átomo no lo gana, en
este caso se forma un ion negativo, que tendrá más electrones en la corteza
que protones en el núcleo. Por tanto en la electrización hacemos pasar
electrones de unos cuerpos a otros. Unos cuerpos pierden electrones y otros los
ganan, pero la carga total se debe de conservar, pues no aparecen ni desaparecen
cargas. Esto se conoce como principio de conservación de la carga eléctrica.
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| Cuando frotamos un globo observamos el efecto de la
electrización. Los globos adquieren cargas eléctricas iguales y se
alejan mutuamente, se repelen. |
Para estudiar el fenómeno de la electrización podemos utilizar un
péndulo eléctrico. Es muy fácil de construir, basta un trozo de
poliestireno expandido (conocido como porexpán o corcho blanco)
recubierto de papel aluminio y colgarlo de un hilo. Cuando frotamos un
material de plástico y lo acercamos al péndulo eléctrico observamos un
fenómeno de electrización, el plástico atrae al péndulo eléctrico.
Observa el siguiente vídeo:
En el vídeo observamos lo siguiente:
- Cuando acercamos la barra de plástico al péndulo no ocurre nada.
- Después de frotar la barra de plástico con una piel y acercarla al
péndulo éste es atraído hacia ella.
- Cuando se tocan la bolita del péndulo y la barra se separan
inmediatamente.
- Después de haberse separado el péndulo y la barra se repelen, se rehuyen.
- Cuando tocamos el péndulo y la barra con la mano ya no muestran el
fenómeno de la electrización.
¿Qué está ocurriendo en cada uno de estos apartados?
Esta experiencia muestra los tres tipos de electrización que podemos
observar en la materia.
1. Electrización por frotamiento.
Cuando frotamos un cuerpo con otro cuerpo pueden pasar cargas eléctricas
(electrones) de un cuerpo al otro. Uno queda cargado positivamente (el que
pierde electrones) y otro queda cargado negativamente (el que gana
electrones). En este caso la barra de plástico arranca electrones de la
piel y se carga negativamente y la piel pierde electrones y se carga
positivamente.
2. Electrización por inducción.
Cuando acercamos un cuerpo con carga eléctrica a otro cuerpo en éste
se produce una separación de cargas. Las cargas del mismo signo se alejan
y las cargas de distinto signo se acercan al cuerpo electrizado. Estas
últimas, que están más cerca del cuerpo electrizado, hacen que los dos
cuerpos se atraigan.
3. Electrización por contacto.
En el caso anterior si se tocan los cuerpos las cargas de distinto
signo que están próximas se anulan, y el resultado es que ambos cuerpos
quedan cargados con la misma carga por transferencia de cargas de un
cuerpo al otro.
¿Qué ocurre cuando electrizamos dos péndulos a la vez? La carga que
adquieren es del mismo signo y se repelerán. Lo vemos en el siguiente
vídeo:
Un electroscopio es un aparato que contiene dos láminas metálicas que se
pueden separar. Si el electroscopio adquiere carga las dos láminas
metálicas se cargan con el mismo signo y las láminas se separan. Cuanta
más carga adquiera más se separan las láminas del electroscopio. Si
tocamos el electroscopio con la mano descargamos el electroscopio y las
láminas se juntan.
El electroscopio también lo podemos utilizar para averiguar si dos
cuerpos se cargan con distinto tipo de carga. Fíjate en el siguiente
vídeo. Acercamos al electroscopio dos cuerpos cargados diferentes: una
barra de metacrilato (transparente) y una barra de poliestireno (blanca).
Fíjate en el comportamiento del electroscopio cuando acercamos las
barras.
Observamos que:
- Cuando acercamos el metacrilato electrizado las láminas del
electroscopio se separan. Sabemos que el metacrilato adquiere carga
positiva. Por tanto las láminas de electroscopio se separan por estar
cargadas ambas con carga positiva.
- Cuando acercamos el poliestireno electrizado las láminas del
electroscopio se juntan. Si el poliestireno se cargara positivamente
como el metacrilato las láminas se separarían más y no lo hacen, se
juntan. El poliestireno induce una carga diferente que anula los
efectos de la carga positiva, es la carga negativa.
- Lo mismo ocurre cuando actuamos al revés, electrizamos el
electroscopio con el poliestireno y acercamos luego el metacrilato.
Tenemos por tanto dos tipos de cargas: positivas, en cuerpos que
pierden electrones, y negativas, en cuerpos que ganan
electrones.
Podemos construir un electroscopio con un tarro de mermelada, un corcho,
un alambre y unos trozos de papel aluminio.
Otro aparato que nos permite almacenar carga eléctrica consiste en una
lámina metálica que se sujeta por un mango aislante, es el electróforo
de Volta. Observa el vídeo:
¿Sabrías decir por qué se carga?
Universo Mecánico - 28 - Electricidad estática
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