Este mundo está lleno de fenómenos físicos y químicos que permiten maravillosos procesos, los cuales hacen posible la existencia de la vida en él; uno de esos interesantes procesos fisicoquímicos, es la electricidad estática, que es la acumulación de un exceso de carga eléctrica (positivas o negativas) en un material conductor o aislante; la electricidad estática se produce cuando ciertos materiales se frotan uno contra el otro, donde el proceso de frotamiento causa que se retiren los electrones de la superficie de un material y se reubiquen en la superficie del otro material que ofrece niveles energéticos más favorables.
Este mundo está lleno de fenómenos físicos y químicos que permiten maravillosos procesos, los cuales hacen posible la existencia de la vida en él; uno de esos interesantes procesos fisicoquímicos, es la electricidad estática, misma que generare con un tubo de pvc, para deslizar en una superficie burbujas de jabón.
El fenómeno de la electricidad estática es conocido desde la antigüedad, aproximadamente desde el siglo VI a. C. La investigación científica sobre este fenómeno comenzó cuando se pudieron construir máquinas capaces de generar electricidad estática, como el generador electrostático construido por William Thomson en el siglo XIX. La relación entre la electricidad estática y las nubes de tormenta no fue demostrada hasta el 1850 por Michael Faraday.
Michael Faraday publicó en 1832 los resultados de sus experimentos sobre la naturaleza de lo que hasta entonces se pensaba que eran diferentes tipos de electricidad, demostrando que la electricidad inducida con un imán, la electricidad fotovoltaica producida por una pila voltaica y la electricidad estática eran del mismo tipo. A partir de este momento el estudio de la electricidad estática quedó dentro de la electricidad en general.
El término electricidad estática se refiere a la acumulación de un exceso de carga eléctrica (positivas o negativas) en un material conductor o aislante. Los efectos de la electricidad estática son familiares para la mayoría de las personas porque pueden ver, notar e incluso llegar a sentir las chispas de las descargas que se producen cuando el exceso de carga del objeto cargado se pone cerca de un buen conductor eléctrico u otro objeto con un exceso de carga pero con la polaridad opuesta.
Los materiales con los que tratamos en nuestra vida diaria están formados por átomos y moléculas que son eléctricamente neutros porque tienen el mismo número de cargas positivas (protones en el núcleo) que de cargas negativas (electrones alrededor del núcleo). El fenómeno de la electricidad estática requiere de una separación sostenida entre las cargas positivas y negativas.
Tipos de Electrización.
Hay diferentes maneras de carga estática o electricidad estática:
– Por el calor (efecto piroeléctrico). Cuando la temperatura de un material varia uniformemente (se calienta o se enfría), se puede producir un desplazamiento de los iones negativos respecto a los positivos, de tal forma que se polarice eléctricamente, quedando con electricidad estática.
– Por la presión (efecto piezoeléctrico). Los cristales que al ser sometidos a tensiones mecánicas adquieren una polarización eléctrica en su masa, apareciendo una diferencia de potencial y cargas eléctricas en su superficie.
– Por inducción de carga (inducción electrostática). La inducción electroestática es la redistribución de la carga eléctrica en un objeto, causada por la influencia de cargas cercanas.
– Por fricción, la más común y conocida (efecto triboeléctrico).
Por lo tanto, la carga eléctrica es una propiedad fundamental de la materia, ya que todos los cuerpos u objetos están formados por átomos, estos átomos tienen protones, electrones y neutrones. Protones con carga eléctrica positiva, electrones con la misma carga eléctrica que los protones, pero negativa y los neutrones que no tienen carga eléctrica.
Los átomos de un cuerpo son eléctricamente neutros, es decir la carga negativa de sus electrones se anula con la carga positiva de sus protones.
Como se puede observar en la siguiente imagen un átomo tiene el mismo número de protones con carga positiva que de electrones con carga negativa, por eso los átomos son neutros eléctricamente.
Figura 1. Átomo.
Cuando los objetos se frotan uno contra el otro, algunos objetos son propensos a perder algunos electrones, mientras que otros objetos son propensos a ganar electrones.
Esta acumulación o exceso de carga, positiva si pierde electrones o negativa si los gana, es lo que se llama electricidad estática. Esta carga estática o acumulación es temporal.
El exceso de carga normalmente se pierde a través de una descarga (corriente eléctrica), sobre todo cuando el objeto está cerca de un conductor (como la carrocería de un coche).
Figura 2. Electricidad estática es igual al exceso de carga eléctrica de un cuerpo.
Una causa común de la acumulación de carga estática es el contacto o rozamiento entre dos materiales sólidos.
Cuando dos objetos se frotan entre sí para crear electricidad estática, un objeto cede electrones y se carga positivamente, mientras que el otro material recoge los electrones y se carga negativamente.
Esto se debe a que un material tiene débilmente unidos sus electrones, y el otro tiene muchas vacantes en sus capas electrónicas externas, por lo que los electrones pueden pasar del primero al segundo quedando con carga eléctrica incluso después de que los materiales se separan.
Como vimos anteriormente, cuando las cargas se separan de esta manera, se llama electricidad estática, y con ello, podemos decir, que las cargas iguales se repelen y cargas opuestas se atraen.
Cuando nuestro cuerpo acumula carga eléctrica por frotamiento y tocamos algo metálico nos da un chispazo. La carga estática de nuestro cuerpo (electrones) encuentra un camino por el metal para moverse, y se mueve generando una corriente eléctrica.
Este movimiento de electrones es lo que se conoce como corriente eléctrica. Esta corriente es la que nos produce el calambrazo o chispazo.
De esto se deduce lo que dijimos antes, que la electricidad estática puede producir corriente eléctrica.
Saber si las burbujas de jabón se pueden deslizar sobre una superficie.
Me interesa saber cómo generar electricidad estática para deslizar burbujas de jabón en una superficie utilizando un tubo de pvc.
Si genero electricidad estática, frotando con una tela un tubo de pvc, entonces podre deslizar burbujas de jabón en una superficie.
La electricidad estática es invisible, peros sus efectos sobre ciertos objetos no, en este experimento lo que ocurrió es que al frotar el tubo de pvc lo cargamos con electricidad estática y al acercarlo a las burbujas de jabón estas también se cargaron de electricidad y por ello fueron atraídas por el PVC.
Con lo anterior, concluyo que la electricidad estática se produce cuando ciertos materiales se frotan uno contra el otro, donde el proceso de frotamiento causa que se retiren los electrones de la superficie de un material y se reubiquen en la superficie del otro material que ofrece niveles energéticos más favorables; entonces, podemos decir, que la electricidad estática es un exceso de carga conectada a un buen conductor eléctrico.
La electricidad estática está por todas partes, se encuentra en la vida cotidiana, y experimentar con ella fue divertido y educativo.
