6. Formas de electrizar un cuerpo


Corresponde a la sesión de GA 4.6 ¡QUÉ CORRIENTE...!

Cuando las condiciones son propicias, al frotar dos objetos entre sí, estos adquieren una carga eléctrica; es decir, se electrizan.

La electrización es uno de los fenómenos que estudia la electrostática, la cual trata sobre los fenómenos relacionados con cargas eléctricas en reposo.

Los fenómenos eléctricos han sido estudiados por el hombre desde la antigüedad, se le atribuye a Tales de Mileto el descubrimiento de la electrificación por frotamiento entre un trozo de ámbar y un trozo de piel; pero no son éstos los únicos materiales que pueden adquirir una carga eléctrica. En un clima seco, al frotar un pedazo de plástico en el cabello se escucha un chasquido y se observan pequeñas chispas, las cuales son diminutas descargas eléctricas.

Benjamín Franklin, mediante sus experimentos en electrostática, demostró que cualquier material que se encuentre con carga eléctrica es capaz de ejercer una atracción sobre pequeños pedazos de papel; y estableció que al frotar dos cuerpos uno de ellos se electriza positivamente, en tanto que el otro se electriza negativamente. De estos razonamientos dedujo que existen dos tipos de cargas eléctricas, las que llamó positivas (vítreas) y negativas (resinosas).

Toda la materia está formada por moléculas, las cuales, a su vez, se componen de átomos, y éstos están constituidos por partículas subatómicas que poseen carga eléctrica; así, los protones contienen una carga positiva, mientras que los electrones la poseen negativa.

Un átomo en condiciones normales es eléctricamente neutro, ya que posee la misma cantidad de cargas positivas y negativas. Cuando se provoca un desequilibrio en las cargas de un átomo se produce un ion, si el átomo pierde una o algunas de sus cargas positivas adquiere carga negativa, si contrariamente el átomo pierde electrones quedará con un número mayor de cargas positivas, por lo que formará un ion positivo. Resumiendo lo anterior, un ion se forma cuando un átomo presenta desigualdad entre el número de cargas eléctricas, esto es, cuando está electrizado.

El frotamiento, el contacto y la inducción son tres de las formas más empleadas para electrizar un cuerpo.

La electrización por frotamiento se obtiene cuando dos cuerpos de diferente material son frotados entre sí; por ejemplo: cuando se frota una varilla de vidrio en un pedazo de seda.

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El vidrio adquiere una carga eléctrica positiva al perder un determinado número de cargas negativas (electrones); estas cargas negativas son atraídas por la seda, con lo cual se satura de cargas negativas. Al quedar cargados eléctricamente ambos cuerpos, ejercen una influencia eléctrica en una zona determinada que depende de la cantidad de carga ganada o perdida, dicha zona se llama campo eléctrico.

Cuando un campo eléctrico es acercado a un cuerpo neutro, éste adquiere una carga del mismo signo que la del campo eléctrico; si se mantiene el campo eléctrico cerca del cuerpo llegará un momento en que éstos se rechacen, pues ambos tendrán carga eléctrica del mismo signo. Esta forma de electrizar un cuerpo se denomina inducción.

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El estudio de la electrostática ha determinado que cargas eléctricas del mismo signo se rechazan, y que cargas de signo contrario se atraen; esta ley se ha empleado en un instrumento llamado electroscopio, el cual sirve para identificar si un cuerpo se encuentra cargado eléctricamente o si se encuentra en un estado neutro.

Graphics Electroscopio

Cuando un cuerpo posee algún tipo de carga eléctrica y se pone en contacto con la esfera de cobre del electroscopio, la carga corre por el alambre de cobre hasta las laminillas, las cuales adquieren cargas iguales y se rechazan entre sí. La electrización que han recibido las laminillas es una electrización por contacto.

Ley de Coulomb

El físico inglés Carlos Agustín de Coulomb realizó varios ensayos sobre la electrización por frotación, lo que permitió que se establecieran bases más firmes en la electrostática, pues de dichos ensayos dedujo la ley que lleva su nombre, la cual enuncia:

La fuerza de atracción o repulsión que se establece entre dos cargas eléctricas es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellas.

Este enunciado se expresa matemáticamente en la siguiente igualdad:

Graphics

donde:

F = fuerza de atracción o repulsión entre cargas

Graphics= cargas eléctricas

d = distancia entre cargas

k = constante Graphics

Ejemplo:

¿Qué fuerza experimentarán dos cargas de Graphics, las cuales se encuentran colocadas a un metro de distancia?

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Graphics

El signo negativo indica que las cargas se atraen.

Ejemplo:

¿Qué fuerza experimentarán dos cargas de Graphicsseparadas por 2 metros de distancia?

Graphics

El resultado positivo indica que las cargas se rechazan.

Conductores y aislantes

Toda la materia está constituida por átomos y éstos a su vez contienen cargas positivas y negativas. Hay cuerpos que tienden a mantener fijas sus cargas, pero existen otros en los cuales una parte de la carga se puede desplazar; los cuerpos que mantienen fijas sus cargas o que les permiten un movimiento muy reducido se conocen como materiales no conductores o aislantes y a los cuerpos en los que las cargas se mueven con facilidad se les denomina materiales conductores.

Los materiales que son buenos conductores son aquellos formados por átomos que en su último nivel energético tienen menos de cuatro electrones, por lo que los metales son los mejores conductores, puesto que sus electrones se pueden mover con facilidad y ello da como resultado que sean buenos conductores de la electricidad; en cambio, cuando un material aislante es electrizado, sólo se electriza en la parte por donde se hizo contacto, por lo que no permite que las cargas circulen a través de él.

Aparte de los metales, también las soluciones de sales en agua (electrólitos) permiten una buena conducción de la electricidad.


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