Las cargas eléctricas (II): No me toques que echo chispas

 

Esta entrada es una continuación de la publicada anteriormente Las cargas eléctricas (I): el inquieto electrón. En esta segunda parte, explicaré qué es la electricidad estática y los fenómenos de electrización. Para no hacerla excesivamente larga, dejaré para la entrega final varios experimentos y trucos caseros que se pueden hacer respecto a este interesante fenómeno electrostático.

Comencemos por definir de qué estamos hablando. La electricidad estática es la acumulación de cargas en la superficie de un material. Así de sencillo. Ojo, no confundir con la electricidad, más general, que es lo que hace que podamos ver la televisión, que puedas leer esta entrada en tu ordenador, o que por las noches tengas luz. No me refiero a ese tipo de electricidad. Hablo de cuando después de peinarte de repente pareces Pumuki, cuando se te pegan a la manga un globo o un trozo de plástico, de cuando en la escuela hiciste ese experimento de frotar un bolígrafo y atraer trocitos de papel… Todo esto se debe a la electricidad estática, y ocurre porque en esos objetos se han acumulado cargas en la superficie. Pero vayamos poco a poco. Antes vamos a definir los tipos de materiales que existen según dificulten o no el paso de la corriente eléctrica (y por lo tanto, de los electrones).

Los materiales pueden ser: conductores (permiten el paso de la corriente sin dificultad), cualquier metal nos puede servir de ejemplo, como el cobre de los cables; semiconductores, cuando sólo lo hacen en determinadas condiciones (dependiendo de factores como la temperatura, el campo magnético, etc), como es el caso del silicio; y aislantes, cuando no permiten el paso de la corriente, como por ejemplo el plástico que recubre los cables por donde circula la electricidad. También existen los superconductores, pero eso es un tema tan interesante que mejor dejarlo para una entrada entera si alguien se anima.

Cuando conseguimos una acumulación de cargas en un material aislante, esta carga será bastante permanente. Sin embargo, si el material es conductor, podremos observar poco tiempo este fenómeno, porque enseguida el exceso o defecto de electrones se verá compensado, y la electrización desaparecerá. Esto será importante a la hora de diseñar y realizar nuestros experimentos electrostáticos.

Volviendo a nuestro tema, ¿qué es eso de que la acumulación de cargas y cómo sucede? Un objeto se carga cuando pierde o gana electrones, quedando así cargado positivamente (si los pierde) o negativamente (si los gana), al igual que sucedía con los iones, como ya vimos en la entrada anterior. Este proceso es la electrización y puede suceder principalmente de tres maneras: por frotamiento, por contacto y por inducción. También hay materiales metálicos que pueden ser electrizados por presión o mediante la temperatura, pero no entraremos en eso. En la próxima entrada incluiré experimentos caseros sobre todos estos tipos de electrización.

En la electrización por frotamiento, frotamos un material neutro con otro (obvio, ¿verdad?) haciendo que la energía que se produce al frotar, se emplee en mover electrones de un material a otro (esto es lo que sucede cuando frotamos un bolígrafo contra nuestra manga, por ejemplo). El material que gana los electrones adquiere carga negativa; y el que los pierde, positiva.

Como recordaréis de vuestras clases de ciencias, cargas iguales se repelen y cargas opuestas se atraen, así que estos dos materiales se van a atraer entre sí, al tener cargas opuestas.

 

En la electrización por contacto ya existe un material cargado, que pondremos en contacto con otro material neutro. Pongamos que el material esté cargado negativamente, es decir, tiene demasiados electrones. Al ponerlo en contacto con un material, sobre todo si es conductor, parte de estos electrones de más pasarán del material cargado al material neutro, cargándolo a su vez negativamente, ya que ahora también él tiene demasiados electrones.

Sin embargo, si partimos de un material cargado positivamente, es que le faltan electrones. Al tocar ahora el material neutro, éste, que es un buen samaritano, le cederá algunos de sus electrones, quedando entonces él también cargado positivamente.

En este caso, ambos materiales se van a repeler entre sí, al tener la misma carga.

Y finalmente, en la electrización por inducción, se parte de un material ya cargado, bien positiva o bien negativamente. Supongamos un material con exceso de carga negativa en la superficie. Por cierto, los materiales siempre van a acumular su carga sobre la superficie (como demostraremos experimentalmente en la próxima entrada).

Al acercarlo a un material neutro, se produce un curioso fenómeno, sin necesidad de que lleguen a tocarse. El material neutro tiene electrones en su interior (que sea neutro sólo significa que tiene igual número de electrones que de protones). Al acercar el material cargado negativamente, esta carga negativa va a repeler la carga negativa de los electrones del material neutro, haciendo que se alejen, y provocando un exceso de carga positiva en la superficie más próxima al material cargado que estamos acercando (y negativa en el extremo opuesto). Así, provocamos que los dos materiales se atraigan ahora entre sí (es lo que sucede cuando acercamos un objeto cargado a trozos de papel).

A veces este paso de electrones de un material a otro puede llegar a verse en forma de chispitas. O incluso podemos sentirlo nosotros mismos, como cuando en días de viento y poca humedad tocamos la puerta del coche y notamos una pequeña corriente eléctrica. Menudo susto, ¿verdad? Pues que sepáis que la meteorología está ayudando a que estos días este fenómeno se aprecie mucho más. El agua es un buen conductor, así que el aire húmedo ayuda a que la estática no se acumule en los materiales. Por eso en estos días de sequía sentimos más chispazos que nunca. Tranquilos, no os pasa nada raro, es simplemente que las cargas se están acumulando más que nunca al no encontrar una vía de descarga en el aire seco.

Por hoy es suficiente. Nos vemos en la próxima entrada Las cargas eléctricas (III): Electrostática recreativa donde haré una recopilación de experimentos caseros que demostrarán todo lo anterior, además de pequeños trucos para sorprender a pequeños y grandes.

Puedes continuar leyendo la tercera entrega aquí.

Pinchando en cada imagen se obtiene el link a la fuente original. Todas las imágenes están bajo licencia CC de reconocimiento de autoría.

María Diz

 

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