ELECTRICIDAD ESTATICA

"La carga eléctrica es una propiedad fundamental de la materia".

Vamos a ver que es la electricidad estática, las diferentes formas de generarse, sus usos y algunos experimentos.



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 puedes ver 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



Podemos cargar un cuerpo positivamente si le robamos electrones a sus átomos (le quitamos cargas -).

En este caso el cuerpo quedará con carga electrica positiva.

Podemos cargarlo negativamente si le añadimos electrones (le añadimos cargas -).

En este caso el cuerpo quedará con carga negativa.

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).



Podemos pensar en la electricidad estática como una especie de energía potencial.

Es la energía eléctrica almacenada y esperando para hacer algo útil para nosotros.

Cuando hablamos de la corriente eléctrica, nos referimos casi siempre al flujo o movimiento de electrones, y cuando hablamos de la electricidad estática, por lo general significa un desequilibrio entre cargas positivas y negativas en los objetos.

Al igual que puede convertir la energía potencial en energía cinética, por ejemplo, al permitir que un objeto que está a una altura quieto (tiene energía potencial) lo dejamos caer y se transforma en movimiento (en energía cinética), la electricidad estática puede convertirse en electricidad de corriente o corriente eléctrica (movimiento de electrones) cuando se descarga por un circuito.

Luego veremos un ejemplo concreto para que lo entiendas mejor.



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.

Los materiales que pueden perder o ganar electrones de esta forma (frotamiento o rozamiento) se denominan triboeléctricos.

Como Hacer Electricidad Estática

Un ejemplo común de esto sería frotar un globo contra un trozo de lana.

En este proceso de fricción o rozamiento algunos electrones de la lana pasan a el globo.

El globo queda con carga negativa y la lana con carga positiva.

El globo queda cargado eléctricamente con electricidad estática



Si ahora acercamos dos globos con carga negativa, estos se repelen, pero si acercamos uno con carga positiva y una negativa se atraerán.

Cargas iguales se repelen y cargas opuestas se atraen.

Ahora imagina que nuestro cuerpo acumula carga eléctrica (por frotamiento por ejemplo) y tocamos algo metálico.

¿Qué nos pasa?

Pues que 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.

Vamos a dejaros una serie de materiales triboeléctricos en escala ordenando las sustancias en la cual al frotar dos de ellas la que está a la izquierda en la serie se carga positivamente y la que está a la derecha negativamente.

(+) Piel de conejo - vidrio - mica - lana - piel de gato - seda - algodón - madera - ámbar - algunos metales (Cu,Ni,Ag) - azufre - otros metales Au, Pt) - celuloide (-).

Así, el vidrio se carga negativamente al ser frotado con piel de conejo y positivamente con lana

Tipos de Electrización

Además de poder generar electricidad estática por rozamiento, otra fuente de la carga estática es el movimiento de fluidos a través de un tubo o manguera.

Si ese líquido es inflamable, como por ejemplo la gasolina, una chispa de una descarga repentina podría producirse un incendio o una explosión.

Las personas que manipulan combustibles líquidos deben tener mucho cuidado para evitar la acumulación de carga y descarga repentina.

Gas y vapor en movimiento también puede generar carga estática.

El caso más conocido de esto es un rayo.

Benjamín Franklin demostró que el rayo era una forma de electricidad estática cuando él y su hijo volaba una cometa durante una tormenta eléctrica.

De hecho fue el inventor del pararrayos.

Como vemos 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).

¿Para Qué Sirve la Electricidad Estática?

Mientras que la electricidad estática puede ser una molestia o incluso un peligro, como en el caso de la electricidad estática o una descarga estática, en otros casos puede ser bastante útil.

Por ejemplo, las cargas estáticas pueden ser inducidos por la corriente eléctrica.

Un ejemplo de esto es un condensador , llamada así porque tiene la capacidad de almacenar carga eléctrica.

Las impresoras láser y fotocopiadoras utilizan la electricidad estática para construir tinta sobre un tambor y la transferencia al papel.

La pulverización de cultivos también depende de la electricidad estática para ayudar a herbicidas que se adhieren a la follaje de las plantas y se distribuyen de manera uniforme sobre las hojas.

La pintura para la aplicación de la fábrica de robots usan un truco similar para asegurar que las gotitas de pintura se sientan atraídas por las carrocerías de metal de los coches.

En muchas plantas de energía y fábricas de productos químicos, la electricidad estática se utiliza en chimeneas para depurar la contaminación.

Por supuesto, la electricidad estática tiene sus desventajas también.

Puede causar chispas y explosiones en depósitos de combustible y la electricidad estática es una verdadera molestia si está trabajando con componentes electrónicos.

Es por eso que los ingenieros y los químicos han desarrollado todo tipo de tecnologías anti-estáticas (como simples cables que llevan a cabo la descarga) que impiden la acumulación estática en lugares sensibles.

Mientras estás leyendo esta página, en algún lugar seguro que se está tratando de encontrar una nueva manera de aprovechar la electricidad estática o una mejor manera de evitar que cause problemas.

Por último os dejamos un video con varios experimentos creados por niños muy divertidos sobre la electricidad estática.

Puedes ver más experimentos de electricidad en este enlace: Experimentos de Electricidad.



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