6.2 Electrización y cargas
En los experimentos anteriores has podido observar que los cuerpos se pueden electrizar de tres maneras: por frotamiento, por contacto y por inducción.
A finales del siglo XIX se descubrieron unas partículas que tenían carga eléctrica negativa y que se llamaron electrones. Este descubrimiento hizo pensar a los científicos que los átomos no son indivisibles. Por lo tanto, debían tener una parte cargada positivamente ya que en su conjunto son neutros.
Diversas experiencias permitieron descubrir que esa parte cargada positivamente es un denso núcleo alrededor del cual giran los electrones. Este núcleo, a su vez, está formado por dos tipos de partículas unidas firmemente, los protones y los neutrones. Los protones tienen carga positiva y los neutrones no tienen carga.
Las cargas del protón (positiva) y la del electrón (negativa) son iguales pero de signo contrario.
La existencia de los electrones permite explicar las tres formas de electrización que has visto.
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Actividad
Electrización por frotamiento
Al frotarse dos cuerpos se produce el paso de electrones de la superficie de uno a la del otro. El cuerpo que pierde electrones pierde carga negativa y queda cargado positivamente. El cuerpo que gana electrones queda cargado negativamente.
Es decir, la electrización por frotamiento es el resultado de la transferencia de electrones entre dos cuerpos:
- Un cuerpo cargado positivamente posee defecto de electrones.
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Un cuerpo cargado negativamente posee exceso de electrones.
AV - Reflexión
Cargando el bolígrafo
Imagina que al frotar un bolígrafo con la manga de tu jersey de lana pasan al bolígrafo 106 electrones. ¿Cómo queda cargada la manga de tu jersey?
Electrización por contacto
Al poner en contacto un cuerpo descargado (la bolita del péndulo) y un cuerpo cargado (la varilla frotada), los electrones pasan de un cuerpo a otro:
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Si la varilla está cargada negativamente (plástico) algunos electrones pasan de la varilla a la bolita del péndulo, que queda cargado negativamente.
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Si la varilla está cargada positivamente (vidrio) algunos electrones pasan de la bolita a la varilla, quedando el péndulo cargado positivamente.
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Actividad
Electrización por contacto
Es el resultado de la redistribución de los electrones entre los dos cuerpos, que pasan del cuerpo con carga negativa al cuerpo con carga positiva.
Electrización por inducción
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Cuando se aproxima la varilla frotada (cargada) al extremo superior del electroscopio (o a la bola descargada), los electrones se acercan o se alejan de la zona por la que se aproxima la varilla según que la carga de ésta sea positiva o negativa. Los electrones son atraídos por la varilla positiva y repelidos por la varilla negativa.
El electroscopio sigue siendo en su conjunto neutro, pero la zona próxima a la varilla positiva tiene un exceso de electrones y la zona más alejada de la varilla presenta un defecto de electrones. Asímismo, la zona próxima a la varilla negativa tiene un defecto de electrones y la zona más alejada de la varilla presenta un exceso de electrones. Puedes cargar el electroscopio como se indica en las figuras siguientes.
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Actividad
Electrización por inducción
Un cuerpo es eléctricamente neutro cuando el número de cargas positivas que posee es igual al de cargas negativas.
La electrización por inducción es el resultado del movimiento de los electrones del cuerpo neutro, atraídos o repelidos según sea la carga (positiva o negativa) del cuerpo cargado que se le aproxima.
En los procesos de electrización la carga eléctrica total permanece constante (la carga eléctrica se conserva). Los electrones pasan de unos cuerpos a otros o se desplazan en uno, pero la carga total es la misma.
Actividad de Lectura
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Cargando globos
En la simulación, mueve el globo sobre el jersey y observa lo que sucede (electrización por frotamiento).
Una vez cargado el globo acércalo a la pared y observa qué sucede (electrización por inducción).
Elige la opción "Two Balloons" y carga los dos globos. Fíjate en lo que sucede al intentar acercarlos y al ponerlos cerca del jersey.
Ejemplo o ejercicio resuelto
¡Chis chas!
Al quitarte un jersey de fibra sintética en la oscuridad se producen pequeños chasquidos. Da una explicación de por qué sucede.
Pre-conocimiento
La bola de plasma
Fíjate en la imagen. Cuando se hace pasar la corriente eléctrica de alto voltaje por una mezcla de gases a baja presión se producen descargas en forma de "serpientes" de luz azulada que van del bloque central hacia la pared del recipiente, que suele estar hecho de vidrio en forma de bola.
Si se acerca la mano, y sobre todo un dedo, se producen rayos de mayor grosor y más espectaculares.
Y no creas que esta lámpara es de tecnología punta: fue patentada por Nikola Tesla en Estados Unidos en 1894.
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