Electrización de los cuerpos
Los primeros fenómenos eléctricos de los que se tiene conocimiento datan de 600 años antes de nuestra era. Los antiguos griegos conocían la existencia de sustancias como el ámbar[1], que al ser frotada con piel adquirían la propiedad de atraer a cuerpos ligeros como: plumas de aves, hojarascas, pequeñas pajas, etc. Posteriormente, William Gilbert (1544-1603) descubrió la existencia de otras sustancias que tenían este mismo comportamiento y por eso los denominó “eléctricos”. Fue así como se introdujo la palabra electricidad en la ciencia.
Algunos cuerpos cuando son frotados entre sí adquieren la propiedad de atrae a otros cuerpos ligeros. En estos casos se dice que se han electrizado.
Por medio de la experimentación, los científicos, desde el siglo XVIII, conocen la existencia de dos tipos de cargas a las que se le denomina positiva y negativa. Para determinar si un cuerpo está electrizado y el tipo de carga eléctrica que posee se utiliza el electroscopio[2].
¿Cuándo un cuerpo está electrizado o cargado eléctricamente?
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Al peinar el cabello, el peine se electriza. Después de frotado, el peine es capaz de atraer a cuerpos ligeros como el cabello. Este fenómeno es apreciable fácilmente en los días secos y fríos. | Al frotar el globo con un pedazo de papel o tela adquiere la propiedad de atraer pedacitos de papel. En este caso el globo está electrizado. |
Un cuerpo está electrizado cuando al ser frotado atrae a otros cuerpos.
Por medio de la experimentación, los científicos, desde el siglo XVIII, conocen la existencia de dos tipos de cargas a las que se le denomina positiva y negativa. Para determinar si un cuerpo está electrizado y el tipo de carga eléctrica que posee se utiliza el electroscopio[2].
: Actividad
Frota con papel o con tela varios objetos que se encuentren a tu alrededor que pueden ser: peine de plástico, cuerpos de metal, pedazos de madera, papeles, telas, reglas, lápices. Aproxímalos uno a uno a cuerpos ligeros como pajas o pequeños papelitos, o simplemente a los bellos de tus brazos.
Haz una relación de aquellos que se electrizaron, o sea, que atrajeron a cuerpos ligeros y otra que contengan a los cuerpo que no se electrizaron.
Después de haber ensayado la electrización de diversos cuerpos, seguramente te has preguntado por qué unos se electrizan al ser frotados y otros no. Resulta que unos materiales conducen la electricidad mejor que otros. Así, los plásticos habituales la conducen muy mal, el cuerpo humano bastante bien y los metales muy bien. Por eso es que podemos electrizar un cuerpo de plástico que sostenemos con la mano, mientras que uno metálico no.
Los cuerpos que se electrizan, se denominan aisladores y los que no se electrizan, conductores. Este conocimiento tiene gran utilidad práctica en dependencia de para qué se utilice.
Los materiales como el plástico y el vidrio retienen las cargas eléctricas después de ser frotados. Estos no permiten el desplazamiento de las partículas eléctricas hacia otras partes del cuerpo y se denominan aisladores. Aquellos que como los metales permiten el movimiento de las partículas eléctricas a través de ellos se denominan conductores de la electricidad.
Interacción entre los cuerpos electrizados
Todos los cuerpos electrizados adquieren la propiedad de atraer a otros cuerpos. Por la interacción de los cuerpos no puede diferenciarse la carga eléctrica de una varilla de vidrio frotada con seda, de la carga de una varilla de ebonita frotada con piel. Ambas varillas electrizadas atraen pequeños pedazos de papel.
¿Significa esto que las cargas en cuerpos de distintas sustancias no se diferencian unas de otras?
Recurramos al experimento. Electricemos, frotando con piel, dos cuerpo de la misma sustancia. Al aproximarlos observamos que estos se repelen. En estos casos podemos decir que, los cuerpos a los que se se han transmitido cargas de igual tipo, se repelen mutuamente.
Ahora acerquemos una varilla de vidrio frotada con seda a un cuerpo de ebonita frotado con piel que cuelga de un hilo.
En este caso observamos que los cuerpos electrizados se atraen. Conociendo que los cuerpos con igual tipo de carga eléctrica se repelen, podemos decir que en este caso los cuerpo poseen cargas de tipo diferentes.
La carga obtenida por el vidrio frotado con seda ( y en todos los cuerpos donde se adquiere una carga del mismo tipo) se denomina positiva y la obtenida por (la ebonita, la resina, el plástico, es negativa) al frotarse con piel, es negativa.
Fundamental :
Los cuerpos electrizados interactúan de modo que: los cuerpos electrizados con el mismo tipo de electricidad se repelen y los electrizados con diferente tipo de electricidad se atraen. Convencionalmente, a la electricidad que es como la adquirida por el vidrio al ser frotado con seda se le llama positiva (+) y a la que adquieren las resinas al ser frotadas con piel, negativa (-).
¿Cómo se produce la electrización de los cuerpos?
Los conocimientos acerca de la estructura de los átomos y de los cuerpos conductores y aisladores, permiten explicar los fenómenos de electrización de los cuerpos.
En condiciones normales, todos los cuerpos tienen igual número de electrones que de electrones. Por ser igual la carga del protón que del electrón, pero de signos contrarios, los cuerpos son eléctricamente neutros.
Por otra parte, conoces que los protones se encuentran en el núcleo de los átomos y estos no se pueden desplazar. Los únicos capaces de trasladarse de un átomo a otro, o por toda la estructura de los cuerpos,
son los electrones.
Considerando lo explicado anteriormente interactúa con el recurso y observa cómo se produce la electrización en los casos que se ilustran.
Si a un cuerpo neutro se le transfieren electrones desde otro cuerpo, tendrá un exceso de cargas negativas, mientras que el otro cuerpo tendrá un exceso de carga positiva.
En resumen, los cuerpos se electrizan, es decir se cargan eléctricamente cuando adquieren o ceden electrones.
Analicemos qué sucede al electrizar un cuerpo plástico.
: Electrización de un cuerpo plástico
Conoces que al frotar una cuerpo de plástico con papel, este se electriza negativamente, mientras que el papel lo hace positivamente. Esto es así, porque tanto el papel como el plástico son materiales aisladores, o sea, no conducen la electricidad, en ellos no existen electrones libres. En el caso del plástico, los núcleos de sus átomo atraen más fuertemente a los electrones de la última capa, que el papel.
Al ponerse en contacto la varilla de plástico con el papel, en la zona de contacto, los núcleos los átomos del plástico extraen (arrancan) electrones de la capa externa de los átomo del papel.
Como consecuencia se produce transferencia de electrones de los átomo del papel a los del plástico. Por esta razón el cuerpo de plástico tiene un exceso de carga negativas, quedando cargada negativamente, mientras que el papel queda con un exceso de carga positiva y se carga positivamente.
En ambos casos la carga adquirida permanece aislada en esa zona sin poder trasladarse por el cuerpo.
Un dato importante es que en el proceso de la electrización no se crean las cargas eléctricas, solo se produce una redistribución de estas. Se producen transferencia de electrones de un cuerpos a otro.
Estudio de caso : Formas de electrización
Durante el proceso de electrización se produce una transferencia de electrones entre los cuerpos involucrados en la electrización. ¿Será el frotamiento la única forma de electrizar a los cuerpos?
Consulta el recurso y encuentra la respuesta a la interrogante anterior.
Haz un resumen de las diferentes formas de electrización.
En general, los cuerpos se pueden electrizar por tres procedimientos básicos: frotamiento, contacto, inducción.
¿Cómo electrizar una varilla metálica?
- utilizando un mango aislador para sostenerla mientras se frota.
- suspendida de un hilo aislante y luego, la ponemos en contacto con otro cuerpo previamente electrizado.
- suspendida de un hilo aislante y luego, le aproximamos un cuerpo previamente electrizado.
¿Sabías que...? :
Los camiones al desplazarse pueden electrizarse debido a su fricción con el aire. Eso representa un peligro, pues el exceso de carga puede producir alguna chispa e incendiarse el producto. Para neutralizar se coloca la cadena metálica que se arrastra por la tierra. Como los metales son buenos conductores de la electricidad, todo el exceso de carga pasa a través de ella a la tierra y de ese modo se descarga el camión. Como la Tierra tiene una masa tan grande es capaz de asimilar toda la carga.
La Tierra y el cuerpo humano también son conductores de la electricidad. Por esta razón, no logramos electrizar por frotamiento un cuerpo de metal sostenido con una mano. El cuerpo no puede retener la carga eléctrica, la cual pasa a la Tierra a través de nuestro cuerpo.
Saber más : ¿Cómo protegernos de los rayos?
Se le atribuye al científico norteamericano Benjamín Franklin la invención del pararrayos. Cuentan que colocó una punta de hierro en un lugar alto para examinar los resultados. Tenía la intención de comprobar que la chispa que obtenía en el laboratorio era de la misma naturaleza que la chispa atmosférica.
Sin presencia de pararrayos, la electrización ocurriría en objetos puntiagudos y que se encuentren a considerable altura como las antenas, aviones, torres, que están más próximas a las nubes.
¿Sabías que...? :
La cantidad de electrones que se transfiere durante las experiencias habituales de electrización por frotamiento son enormes. La cantidad de electrones que pasa de un cuerpo a otro en cualquiera de estos experimentos puede ser de miles de millones de electrones (del orden de 109). Esta fabulosa cifra es insignificante comparada con la cantidad total de electrones que hay en las moléculas de los cuerpos que participan en la electrización.
En una descarga eléctrica atmosférica (rayo) pueden transferirse alrededor de 1020 electrones.
