Formas de electrizar un cuerpo (con ejemplos)
Hay tres formas de electrizar un cuerpo, o lo que es igual, causarle un pequeño desequilibrio en sus cargas eléctricas para que el objeto adquiera una carga neta. Estas formas de electrización son el frotamiento, la inducción y el contacto.
Los antiguos griegos habían observado que el ámbar, la savia fósil de un árbol, era capaz de atraer cabello o pedacitos de fibra cuando se frotaba con un paño de piel. Debido a esto, el material quedaba electrificado durante un breve tiempo.
Otros materiales también tienen esta interesante propiedad, como el vidrio, el plástico y algunas piedras preciosas.
Por ejemplo, al separar las piezas de ropa recién sacadas de la secadora, saltan chispas, que indican que de alguna manera la ropa quedó electrificada luego de dar vueltas en el tambor. Y si nos peinamos vigorosamente con un peine de plástico, este atraerá trocitos de papel.
También ocurre que al deslizarse por el asiento de un auto, se siente una sacudida poco agradable al tocar la manilla o la carrocería.
Estos fenómenos tienen su origen en las partículas subatómicas: protones -con carga positiva-, neutrones -sin carga- y electrones -con carga negativa-.
Normalmente las sustancias están en estado neutro, pues los átomos tienen igual cantidad de protones que de electrones. Pero al frotar algunas con lana, seda o piel, son capaces de atraer o repeler a otros materiales.
Y si un cuerpo cargado eléctricamente se pone en contacto o se acerca a un segundo objeto, es capaz de ceder o captar cargas, dejando al otro igualmente electrizado. Vamos a ver las formas en que sucede.
Índice del artículo
- 1 Electrización por frotamiento
- 2 Electrización por inducción
- 3 Electrización por contacto
- 4 Referencias
La electrización por frotamiento consiste en frotar un material con otro, así uno de ellos capta o cede electrones, quedando ambos con cierta carga neta.
Los electrones, aunque sujetos al núcleo atómico formado por protones y neutrones, tienen buena movilidad y los más externos pueden incluso desprenderse en ciertos casos. Claro que para esto hay que efectuar una cantidad de trabajo, que dependerá de la naturaleza del material.
Peinarse el cabello con un peine de plástico hace que los electrones del pelo se liberen y vayan a parar al plástico, quedando este con un exceso.
Podemos probar a frotar también barras de vidrio o ebonita con paños de seda. Los electrones se desprenden del vidrio y pasan a la seda, que los acepta con facilidad.
Ahora bien, al acercar dos barras de vidrio frotadas con paño de seda, se observa que se repelen. En cambio, frotando la barra de ebonita o de plástico con piel de conejo y acercando la de vidrio frotado con seda, observamos que se atraen.
Igual sucede experimentando con otros materiales: algunos se atraen luego de ser frotados, y otros se repelen. En todo caso, se debe a un exceso o defecto de electrones.
Esto significa que hay dos clases de carga eléctrica. Cuando dos cuerpos tienen distintos tipos de carga, se atraen. Pero si tienen el mismo tipo, se repelen.
Benjamín Franklin (1706-1790) llevó a cabo muchos experimentos como estos y sugirió el nombre de electricidad positiva a la que adquiere el vidrio frotado con seda, y el otro tipo de carga pasó a llamarse electricidad negativa.
Es importante destacar que durante los procesos de carga esta no se crea ni si destruye. Lo que observamos es que la carga pasa de un material a otro, por lo tanto es posible establecer el principio de conservación de la carga eléctrica, como un principio fundamental de la Física.
Es análogo a cuando decimos que la energía no se crea ni se destruye, sino que se transforma. Del mismo modo se establece que la carga eléctrica tampoco se crea ni se destruye, solamente se transfiere de un cuerpo a otro.
Otro hecho importante es que cuando hay transferencia de electrones de un material a otro, siempre ocurre en cantidades enteras, porque los electrones no se fraccionan.
Se concluye pues que la carga eléctrica está cuantizada, siendo el quantum de carga -la carga más pequeña posible- la del electrón, denotada mediante el símbolo e y el signo negativo:
e = -1.6 x 10 -19 coulomb.
El coulomb, abreviado C, es la unidad del Sistema Internacional SI para la carga eléctrica.
Un objeto cargado, digamos, por exceso de electrones, tiene n veces este valor en carga negativa. En cambio uno con defecto de electrones, tiene carga n.e con signo positivo.
Por más que se froten, los objetos metálicos no adquieren carga neta mediante frotamiento.
Pero una esfera de metal se electriza cuando se le acerca por un lado y sin tocar, una barra de plástico o de caucho rígido cargada, mientras se toca con el dedo por el lado contrario.
De esta manera la carga negativa irá pasando de la esfera hacia el cuerpo de la persona. Después se retira el dedo y se aleja la barra, y así la esfera queda con carga neta positiva.
El experimento funciona sin importar que la barra tenga carga positiva o negativa, pero la esfera tiene que ser de metal, porque si es de vidrio no podrá cargarse de esta forma.
Ello se debe a una propiedad muy interesante: los electrones en el metal tienen una mayor movilidad que los del vidrio o el plástico.
Como hemos visto, los materiales responden de manera diferente a la electrización. El ámbar, el plástico, el vidrio y el caucho rígido pertenecen al grupo conocido como aislantes, mientras que los metales y las soluciones salinas son conductores.
En los conductores, al menos uno de los electrones más externos del átomo tiene facilidad para desprenderse y moverse dentro del material.
Por ello, si un agente hace el trabajo necesario, los electrones pueden moverse de manera ordenada en alambres de metal o en agua con sal y así crear una corriente eléctrica.
Cabe destacar que también existe una gran variedad de materiales con un comportamiento intermedio, que reciben el nombre de semiconductores, muy importantes en la fabricación de dispositivos electrónicos.
La carga eléctrica fluye entre dos objetos puestos en contacto directo. Si hay exceso de electrones en uno, una parte pasará al otro objeto. Y si por el contrario hay defecto, uno de los objetos podría ceder electrones al otro, quedando los cuerpos con cargas del mismo signo.
Por ejemplo, tocando una esfera metálica con una barra de plástico previamente cargada, algunos de los electrones en exceso de la barra pasan directamente a la esfera.
De esta manera la esfera metálica se ha cargado por contacto directo, repartiéndose el exceso de carga entre ellos, siempre respetando al principio de conservación de la carga.
También podemos poner en contacto dos esferas metálicas cargadas, puestas en soportes aislantes. Si las esferas son idénticas, la carga se repartirá entre ellas en partes iguales.
- Bauer, W. 2011. Física para Ingeniería y Ciencias. Volumen 2. Mc Graw Hill.
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