¡Hola querida comunidad de #Hive! Es un placer poder saludarles una vez más, y así compartir con ustedes un poco acerca del mundo de la ciencia. En ésta ocasión hablaremos sobre la inducción electrostática, tema interesante y principio utilizado en la construcción de diversos artículos electrónicos de los que hoy en día podemos disfrutar.
Imagen realizada con la página web de diseño gráfico y composición de imágenes Canva.
La inducción electrostática es un método que se utiliza para cargar un conductor, sin ponerlo en contacto con un objeto electrizado. Para poder comprender mejor esta definición supongamos que tenemos dos cilindros metálicos, colocados sobre soportes aislantes y puestos en íntimo contacto.
Si a esos cilindros metálicos les acercamos una varilla de vidrio con carga positiva del lado derecho, los electrones de ambos cilindros se mueven hacia la derecha, dejando al cilindro de la izquierda con un exceso de carga positiva y al de la derecha con un exceso de carga negativa. Si ahora separamos los cilindros metálicos, éstos quedan cargados: el de la izquierda con carga positiva y el de la derecha con carga negativa.
La inducción electrostática explica también cómo un conductor eléctricamente neutro, puede ser atraído por un cuerpo cargado. En la imagen que se presenta a continuación podemos observar una varilla de vidrio, con carga positiva, se acerca a una bolita metálica. Los electrones de la bolita se pegan del lado izquierdo de la misma, produciendo una fuerza de atracción que acerca la bolita a la varilla. Por supuesto, también hay una fuerza de repulsión, debida a las cargas positivas en la varilla de vidrio y el conductor. Sin embargo, por encontrarse las cargas negativas más cercanas que las positivas a la varilla de vidrio, la fuerza de atracción es mayor que la repulsión.
Entre cuerpos aislantes se pueden producir, también, fuerzas eléctricas. Esto explica la atracción que se produce sobre pedacitos de papel, cuando se le acerca un cuerpo con carga positiva. Supongamos, que se carga positivamente una varilla de vidrio. En la siguiente imagen se ilustra esta situación. Las cargas negativas, aun cuando no pueden moverse libremente en el papel, se reacomodan en las moléculas del mismo para cargar negativamente la cara izquierda del pedacito de papel. Como estas cargas negativas están más cerca de la varilla de vidrio, la fuerza de atracción es mayor que la fuerza de repulsión de las cargas positivas. La consecuencia es que los pedacitos de papel “saltan” hacia la varilla de vidrio.
Ya en este punto es oportuno preguntarnos ¿Qué es un electroscopio? El electroscopio es un instrumento utilizado para detectar la presencia de cargas eléctricas. En su versión más simple consiste en dos laminillas metálicas que cuelgan de un eje conductor, terminad en una bolita esférica conductora. Todo el conjunto descansa sobre una jarra de vidrio.
Esquema de un electroscopio de laminas metálicas
Veamos esquemáticamente como se carga un electroscopio. Una varilla de vidrio con carga positiva toca a la esfera del electroscopio, haciendo que las láminas se separen. Esto se explica porque al tocar la esfera metálica con la varilla de vidrio, se transfieren electrones a esta última, dejando a ambas laminillas con cargas positivas, que generan una fuerza de repulsión entre las mismas.
Cuando la esfera metálica se toca con una varilla de plástico cargada negativamente, hay una transferencia de electrones desde la varilla de plástico hacia el material conductor. Las dos laminillas metálicas se cargan negativamente y, de nuevo, se origina una fuerza de repulsión entre las mismas. En los dos casos mostrados, las laminillas adquieren cargas del mismo signo, que producen fuerzas de repulsión.
Un electroscopio cargado puede utilizarse para determinar si un cuerpo está cargado y el tipo de carga que posee. Si a un electroscopio con carga positiva se le acerca una varilla de vidrio, que tiene, también, una carga positiva. Al trasladarse electrones hacia la esfera del electroscopio, las laminillas del mismo adquieren una carga positiva mayor y se separan aun más. Por el contrario, cuando se acerca una varilla de plástico cargada negativamente, se desplazan electrones hacia las laminillas, que neutralizan algunas cargas positivas en las mismas. Como consecuencia, la fuerza de repulsión de las laminillas se hace menor y éstas se acercan.
Este instrumento es la mejor manera de enseñar el comportamiento de las cargas eléctricas, lo podemos hacer en casa para mostrarles este fenómeno a los niños. Para ello solo necesitamos un frasco de vidrio (mayonesa), un cocho, papel aluminio y alambre. Para su construcción vamos a tomar la tapa del frasco de vidrio y le haremos un orificio, el tamaño es justamente para que entre el corcho, luego vamos hacer un agujero en el corcho de manera que el alambre entre bien ajustado, se coloca el alambre dándole la forma correcta, en la parte superior se coloca una bola de aluminio y la clavaremos en el alambre. Después cortaremos una tira de papel aluminio de 1cm de ancho por 10 cm de largo, las doblamos a la mitad y las colocamos en la parte inferior del alambre.
Fuente
De esta manera podemos hacer diversos experimentos en casa, para explicarles a los pequeños y a los no tan pequeños como se comportan las cargas eléctricas y como saber cuando un objeto se encuentra eléctricamente cargado.
Referencias
Figuera, J. (2009). Física, Texto y problemario. Caracas: Ediciones CO-BO.
Sánchez, E. (2005). Física. Caracas: Ediciones CO-BO.
Zemansky, S. (2009). Física Universitaria Volumen II. México: Pearson Educación.
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