Toda la materia está formada por unas partículas llamadas átomos, y los átomos tienen protones cuya carga es positiva, electrones cuya carga es negativa y neutrones sin carga.
Normalmente los átomos tienen los mismos protones que electrones por lo que las cargas positivas y negativas se compensan por ello el átomo es neutro.
Pero si frotamos unos objetos con otros algunos electrones pueden pasar de unos átomos a otros, los átomos que ganan electrones quedan cargados negativamente y los que lo pierden quedan cargados positivamente; esto es lo que llamamos electricidad estática.
Dos cargas de distinto signo se atraen y dos cargas de igual signo se repelen.
Ahora vamos a realizar algunas experiencias de electricidad estática.
01.- Desviar un chorro de agua.
02.- Mover una lata.
03.- Cargados de electricidad.
04.- Amigos o enemigos.
05.- Pelos de punta.
06.- Papel de aluminio
07.- Granos de arroz.
08.-.Otros
06.- Papel de aluminio
07.- Granos de arroz.
08.-.Otros
09.- Más sobre electricidad estática.
Experiencia 01. Desviar un chorro de agua. |
¿Qué queremos hacer?
En esta experiencia vamos a desviar un chorro de agua sin tocarlo, aprovechando las propiedades eléctricas de la materia.
Material.
o Un chorro de agua.
o Una media de lycra o nylon o una prenda de lana, o pelo.
o Un globo, una regla de plástico o varilla de vidrio, pelota de playa, etc. (Con lo que mejor sale el experimento es con un globo).
Procedimiento
Abrimos el grifo de agua hasta conseguir un chorro de agua fino y regular.
Frotamos un globo con una media de lycra.
Aproximamos la regla al chorro de agua sin llegar a tocarlo y observamos que sucede
Variaciones: Frotamos otros objetos: un peine con el cabello, una regla de plástico, un globo con nuestro cabello, etc. y observamos lo que sucede al acercarlos al chorrito de agua.
¿Qué sucede?
El chorro de agua se desvía.
Explicación.
- Frotar un globo o una regla con una media de nylon
Cuando frotamos un objeto uno de los cuerpos pierde electrones y el otro los gana, de forma que uno queda cargado positivamente y el otro negativamente; de esta forma el globo o la regla queda cargada con electricidad estática.
Recuerda que dos cargas del mismo signo se repelen.
Las moléculas de agua son neutras, tienen el mismo número de cargas positivas que negativas, pero son polares por su geometría, por lo cual si acercamos la regla cargada eléctricamente simplemente las cargas se repelen y por lo tanto se desvía el chorro de agua, cuanto más lo acerquemos más se desviará (la fuerza electrostática es inversamente proporcional a la distancia entre las cargas)
- Frotar un peine con el cabello
Cuando frotas un peine sobre tu pelo, éste tiene muchos dientes que terminan en punta, existe un fenómeno llamado efecto de punta (es el mismo que utilizan los para-rayos) este efecto de punta constituye que una geometría con punta tiene muy poca superficie y por lo tanto cuando tu lo frotas con el pelo las cargas eléctricas libres que hay en el peine (no en tu pelo) se desplazan y de amontonan en las puntas del peine, en consecuencia el peine va a tener una concentración de cargas en las puntas del peine.
Cuando intentas acercarlo al chorro de agua el agua se desvía porque se repelen las cargas como en la actividad anterior.
Experiencia 02. Mover una lata. |
¿Qué queremos hacer?
En esta experiencia moveremos una lata sin tocarla y sin soplar.
Material.
o Globo.
o Una lata de refresco vacía.
o Prenda de lana (paño) o cabello limpio.
Procedimiento
Les pedimos a los alumnos que nos digan cómo podemos mover una lata sin tocarla y sin soplar.
Colocamos la lata vacía sobre una superficie lisa (mesa).
Frotamos el globo con una prenda de lana o unas 10 veces sobre el cabello limpio de un compañero para cargarlo eléctricamente y lo aproximamos a la lata sin tocarla.
¿Qué sucede?
La lata se mueve sin que la toquemos.
Si se nos descarga el globo, podemos volver a frotarlo.
Explicación
Al frotar el globo, éste se carga negativamente (es una carga electrostática); al aproximarlo a la lata, esta distribuye sus cargas en ambos lados. Como es un cilindro, los lados están muy cerca y son curvos, por ello, al repelerse las cargas iguales entre el globo y la lata, ésta gira.
Experiencia 04. Amigos o enemigos. |
¿Qué queremos hacer?.
Observar cómo se atraen o se repelen dos globos
Material..
o 2 globos
o 2 cuerdas
o Un paño de lana.
o 2 Cintas de nylon
Procedimiento.
Hinchamos dos globos les atamos una cuerda y los colgamos.
1- Uno de ellos lo frotamos, lo aproximamos a otro, sin que se toquen y observamos que sucede.
2- A continuación frotamos los dos globos y observamos que sucede.
3- Frotamos 2 cintas de nylon y aproximamos sus extremos.
4- Pasamos la mano por en medio de los globos y por medio de las cintas.
¿Qué sucede?
En el primer caso los globos se aproximan
En el segundo caso se separan.
En el tercer caso las cintas se separan
En el cuarto caso se aproximan a nuestra mano
Explicación.
En el primer caso se produce una atracción, las cargas de distinto signo se atraen.
En el segundo caso ambos están cargados eléctricamente con cargas del mismo signo, por ello se repelen
En el tercer caso se cargan con cargas eléctricas del mismo signo por lo que se repelen.
En el cuarto caso al estar cargadas eléctricamente y aproximar nuestra mano son atraídas.
Experiencia 05. Pelos de punta. |
¿Qué queremos hacer?
Vamos a jugar con la electricidad estática, pero ahora con nuestros cuerpos; frotaremos un globo y observaremos que sucede con el cabello.
Material.
o Globos.
o Pelo.
Procedimiento.
Inflamos un globo, lo anudamos, y lo frotamos contra un pulóver de lana.
Inmediatamente lo acercamos a nuestro pelo o al de un compañero (que debe estar limpio y seco); los pelos se separan.
Movemos el globo y los pelos se mueven. Realmente estos pelos son mágicos.
¿Qué sucede?.
El pelo es atraído por el globo.
Explicación.
El globo ha sido cargado eléctricamente y atrae el cabello.
Experiencia 06. El papel de aluminio desafía la gravedad. |
Atraer papelitos de aluminio.
Material
- Ovillo, madeja o suéter de lana
- Papel de aluminio.
Procedimiento
Rasgamos pedazos de papel de aluminio
¿Qué sucede?
Atrae a los pedazos de aluminio
Explicación
Al frotarlo lo hemos cargado eléctricamente (electricidad estática).
Experiencia 07. Experiencia: Granos de arroz voladores |
¿Qué queremos hacer?
Atraer granos de arroz.
Materiales
- Un globo
- Un suéter o un ovillo de lana
- Granos de arroz
Procedimiento
Inflamos el globo e introducimos granos de arroz, lo frotamos sobre un suéter de lana, y lo acercamos a unos granos de arroz dispuestos sobre la mesa.
¿Qué sucede?
Los granos de arroz que estaban sobre la mesa, son mágicamente atraídos y se adhieren al globo.
A los granos que hay en el interior no se mueven.
Explicación
Al frotar el globo inflado, éste se carga eléctricamente (negativa); se forma un campo eléctrico alrededor del globo es tan fuerte que puede atraer y elevar el arroz (porque cada objeto tiene cargas eléctricas positivas y negativas), los granos se pegan con su extremo positivo a la pared del globo.
Los granos de arroz dentro de los globos no se mueven, ya que el campo eléctrico se anula.
Otras experiencias sobre electricidad estática habituales
Chispazo al abrir la puerta del coche, o al tocar a alguien, electrizar el cabello limpio al peinarlo,.
Más sobre electricidad estática:
Algunos átomos tienen más facilidad para perder sus electrones que otros. Si un material tiende a perder algunos de sus electrones cuando entra en contacto con otro, se dice que es más positivo en la serie triboeléctrica. Si un material tiende a capturar electrones cuando entra en contacto con otro material, dicho material es más negativo en la serie triboeléctrica.
Estos son algunos ejemplos de materiales ordenados de más positivo a más negativo:
Piel de conejo, vidrio, pelo humano, nylon, lana, seda, papel, algodón, madera, ámbar, polyester, poliuretano, vinilo (PVC), teflón.
El vidrio frotado con seda provoca una separación de las cargas, porque ambos materiales ocupan posiciones distintas en la serie triboeléctrica, lo mismo se puede decir del ámbar y del vidrio. Cuando dos materiales no conductores entran en contacto uno de los materiales puede capturar electrones del otro material.
La cantidad de carga depende de la naturaleza de los materiales (de su separación en la serie triboeléctrica), y del área de la superficie que entra en contacto. Otro de los factores que intervienen es el estado de las superficies, si son lisas o rugosas (la superficie de contacto es pequeña).
La humedad o impurezas que contengan las superficies proporcionan un camino para que se recombinen las cargas. La presencia de impurezas en el aire tiene el mismo efecto que la humedad.
De todos estos experimentos se concluye que:
1. La materia contiene dos tipos de cargas eléctricas denominadas positivas y negativas. Los objetos no cargados poseen cantidades iguales de cada tipo de carga.
Cuando un cuerpo se frota la carga se transfiere de un cuerpo al otro, uno de los cuerpos adquiere un exceso de carga positiva y el otro, un exceso de carga negativa. En cualquier proceso que ocurra en un sistema aislado, la carga total o neta no cambia.
2. Los cuerpos cargados con cargas del mismo signo, se repelen.
3. Los cuerpos cargados con cargas de distinto signo, se atraen.
