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Electricidad y Magnetismo · Electrización

Centro de Enseñanza Técnica Industrial

Electricidad y Magnetismo

Jorge Humberto Dueñas Rocha

Formas de electrización

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INTRODUCCION

La electrización es la

Para empezar un poco de historia. Hacia el año 600 AC, el filósofo griego Tales de Mileto observó

que frotando una varilla de ámbar con una piel o con lana, se podía crear pequeñas cargas, que

atraían pequeños objetos. También habían observado que si la frotaban mucho tiempo podían cau-

sar la aparición de una chispa. Los griegos denominaron a este fenómeno electricidad.

William Gilbert descubrió que muchos materiales se comportaban de manera parecida al ámbar

cuando eran frotados y, por ello, los llamó eléctricos.

Un poco de cultura general. Hay dos tipos de carga eléctrica, la positiva y la negativa. Dos cargas

eléctricas del mismo signo (las dos positivas o las dos negativas) se repelen. Por el contrario, si las

dos cargas eléctricas son de distinto signo (una positiva y la otra negativa), habrá atracción entre

ellas.

Luigi Galvani fue un científico y médico italiano, quien descubrió la "electricidad por contacto o elec-

tricidad animal" o galvanismo, nacido el 9 de septiembre de 1737 en Bolonia y fallecido en la misma

ciudad el 4 de diciembre de 1798. Estudia medicina en al universidad de Bolonia, donde después es

profesor de anatomía.

Allí efectúa múltiples experimentos con máquinas de electrificación y botellas Leiden, en relación a

aspectos de fisiología y anatomía. Como resultado de todos ellos descubrió los efectos de la electri-

cidad en los tejidos, fundamentalmente en los músculos.

Galvani observa de forma casual en un aula de la universidad como un estudiante al poner en con-

tacto un anca de rana con una máquina de electrización mediante un bisturí, la rana se contrae [1].

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DESARROLLO

La materia por defecto es eléctricamente neutra. Un cuerpo se encuentra cargado cuando ha perdi-

do o ganado electrones, de manera que algunos átomos ya no tienen el mismo número de electro-

nes que de protones y por tanto se denominan iones. Un átomo se cargará positivamente si pierde

electrones y se cargará negativamente si gana electrones

Cargar o electrizar un cuerpo consiste en conseguir que el número de electrones de algunos de sus

átomos no sea igual al número de protones[1].

Hay diferentes formas de electrización de un cuerpo, esto se debe a que los átomos intercambien

electrones entre sí para quedar unidos y formar la materia.

Al frotar dos cuerpos eléctricamente neutros (número de electrones igual al número de protones),

ambos se cargan, uno con carga positiva y el otro con carga negativa. Si se frota una barra

devidrio con un paño de seda, hay un traspaso de electrones del vidrio a la seda. Si se frota

un lápiz de pasta con un paño de lana, hay un traspaso de electrones del paño al lápiz. Ejemplo: Un

globo lo frotas en tu cabeza y luego lo pones cerca de la cabeza de una persona, veras que su ca-

bello se levanta.

El vidrio adquiere una carga eléctrica positiva al perder un determinado número de cargas negati-

vas (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, una explicación sobre los materiales y como se cargan puede hallarse en el efecto

triboeléctrico.

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FORMAS DE ELECTRIZACION

Cuando un cuerpo cargado eléctricamente se pone en contacto con otro inicialmente neutro, puede

transmitirle sus propiedades eléctricas.

Este tipo de electrización denominada por contacto se caracteriza porque es permanente y se

produce tras un reparto de carga eléctrica que se efectúa en una proporción que depende de la

geometría de los cuerpos y de su composición.

Existe, no obstante, la posibilidad de electrizar un cuerpo neutro mediante otro cargado sin ponerlo

en contacto con él. Se trata, en este caso, de una electrización a distancia o por inducción o

influencia. Si el cuerpo cargado lo está positivamente la parte del cuerpo neutro más próximo se

cargará con electricidad negativa y la opuesta con electricidad positiva.

La formación de estas dos regiones o polos de características eléctricas opuestas hace que a la

electrización por influencia se la denomine también polarización eléctrica. A diferencia de la anterior

este tipo de electrización es transitoria y dura mientras el cuerpo cargado se mantenga

suficientemente próximo al neutro. Finalmente, un cuerpo puede ser electrizado por frotamiento con

otro cuerpo, como aprecio Tales de Mileto en el siglo sexto antes de Cristo.

Existen también la carga electrostática por el efecto fotoeléctrico, por electrolisis y por efecto

termoeléctrico que son menos conocidas que las ya mencionadas por contacto, inducción y por

frotamiento.

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Electrización por contacto:

Es cuando se tocan dos cuerpos y uno de ellos no esta cargado de energía y el otro fue o se

mantiene cargado por frotamiento. Y los dos cuerpos terminaran con la carga del mismo signo, es

como hacer un promedio se estabilizan. Esto es por que se transfieren electrones de el cuerpo con

mayor número de estos al que tenga menos, a esto me refería con el promedio.

“Tiene lugar cuando se pone en contacto un cuerpo no cargado y aislado con otro cargado por fro-

tamiento. Para su estudio vamos a utilizar un péndulo eléctrico. El péndulo eléctrico consiste en una

bolita de médula de sauco que cuelga de un soporte por medio de un fino hilo de seda”[3].

“Consiste en cargar un cuerpo poniéndolo en contacto con otro previamente electrizado. En este

caso, ambos quedaran cargados con carga del mismo signo.

Esto se debe a que habrá transferencia de electrones libres desde el cuerpo que los posea en ma-

yor cantidad hacia el que los contenga en menor proporción y manteniéndose este flujo hasta que la

magnitud de la carga sea la misma en ambos cuerpos”[4].

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Electrización por frotamiento:

Los cuerpos electrizados por frotamiento tienen cargas opuestas porque los materiales tienen

diferente cabida para tener y otorgar electrones, y al tocarse brincan de un lugar a otro.

Este tipo de electrización tiene cabida cuando dos cuerpos de diferente material son frotados entre

sí.

Los experimentos mas comunes de electrización por frotamiento es la carga de varillas con tela, y al

acercarlas a materiales livianos como papel se observan a los pequeños cuerpos adherirse al

cuerpo mas grande.

O aun mas conocido frotar un globo con tela o con el cabello y al acercarlo a materiales menos pe-

sados estos se pegan al globo, o al acercar el globo a una pared este se pega a la pared.

“Se caracteriza por producir cuerpos electrizados con cargas opuestas. Esto ocurre debido a que

los materiales tienen diferente capacidad para retener y entregar electrones y cada vez que se to-

can, algunos electrones saltan de una superficie a otra”[4].

“Es posible llevar a cabo cierto número de experimentos para demostrar la existencia de las fuerzas

y cargas eléctricas. Por ejemplo, si frotamos un peine contra nuestro pelo, se observara que aquel

atraerá pedacitos de papel. A menudo la fue de atracción es lo suficientemente fuerte como para

mantener suspendidos los pedacitos de papel. El mismo efecto ocurre al frotar otros materiales,

tales como el vidrio o el caucho”[6].

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Electrización por inducción:

En esta forma de electrización no es requerido el contacto físico. Es suficiente con que un cuerpo

eléctricamente cargado se acerque a un cuerpo sin carga (neutro), en este punto hay una

interacción entre materiales y sus cargas, en el material neutro se produce un desplazamiento de

electrones libres. Pero su carga neta (total de electrones) no ha cambiado, lo único que sucede es

que en unas partes se cargue positivo yen otras negativo.

Esta atracción se produce por que el cuerpo electrizado llamado inductor, induce una carga con

signo contrario en el cuerpo neutro y por lo tanto lo atrae.

“La inducción es un proceso de carga de un objeto sin contacto directo.

Un cuerpo cargado eléctricamente puede atraer a otro cuerpo que esta neutro. Cuando se acerca

un cuerpo electrizado a un cuerpo neutro, se establece una interacción eléctrica entre las cargas del

primero y las del cuerpo neutro.

Como resultado de esta interacción, la distribución inicial se altera: el cuerpo electrizado provoca el

desplazamiento de los electrones libres del cuerpo neutro.

En este proceso de redistribución de cargas, la carga neta inicial no ha variado en el cuerpo neutro,

pero en algunas zonas se carga positivamente y en otras negativamente”[4].

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Hay también otras formas de electrizar un material, aunque son menos conocidas es importante

señalarlas a continuación:

Carga por el efecto fotoeléctrico:

Formación y liberación de partículas eléctricamente cargadas que se produce en la materia cuando

es irradiada con luz u otra radiación electromagnética. El término efecto fotoeléctrico designa varios

tipos de interacciones similares. En el efecto fotoeléctrico externo se liberan electrones en la super-

ficie de un conductor metálico al absorber energía de la luz que incide sobre dicha superficie. Este

efecto se emplea en la célula fotoeléctrica, donde los electrones liberados por un polo de la célula,

el fotocátodo, se mueven hacia el otro polo, el ánodo, bajo la influencia de un campo eléctrico.

Carga por electrólisis:

La mayoría de los compuestos inorgánicos y algunos de los orgánicos se ionizan al fundirse o cuan-

do se disuelven en agua u otros líquidos; es decir, sus moléculas se disocian en especies químicas

cargadas positiva y negativamente. Si se coloca un par de electrodos en una disolución de un

electrólito (compuesto ionizable) y se conecta una fuente de corriente continua entre ellos, los iones

positivos de la disolución se mueven hacia el electrodo negativo y los iones negativos hacia el

positivo. Al llegar a los electrodos, los iones pueden ganar o perder electrones y transformarse en

átomos neutros o moléculas; la naturaleza de las reacciones del electrodo depende de la diferencia

de potencial o voltaje aplicado.

Carga por efecto termoeléctrico:

Es la electricidad generada por la aplicación de calor a la unión de dos materiales diferentes. Si se

unen por ambos extremos dos alambres de distinto material (este circuito se denomina termopar), y

una de las uniones se mantiene a una temperatura superior a la otra, surge una diferencia de

tensión que hace fluir una corriente eléctrica entre las uniones caliente y fría. Este fenómeno fue

observado por primera vez en 1821 por el físico alemán Thomas Seebeck, y se conoce como efecto

Seebeck.

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CONDUCTORES Y AISLANTES

Es necesario hablar de conductores y aislantes en el tema de la electrostática ya que influyen com-

pletamente en sus estudios, y depende de estos.

Toda la materia tiene átomos y los átomos tienen cargas positivas o negativas. Algunos cuerpos

mantienen fijas sus cargas y otros pueden desplazar una parte de su carga y cambiar. Aquellos que

mantienen su carga son llamados aislantes o no conductores y los que sus cargas se mueven con

facilidad son materiales conductores.

Los conductores son los que sus átomos tienen menos de cuatro electrones en su ultimo nivel, co-

mo los metales que son los mejores conductores.

Por otra parte cuando un material aislante es electrizado este no permite que las cargas circulen por

el ya que solo se electriza la parte donde se hizo el contacto.

“Toda la materia está constituida por átomos y éstos a su vez contienen cargas positivas y negati-vas. Hay cuerpos que tienden a mantener fijas sus cargas, pero existen otros en los cuales una par-te 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 cuer-pos 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 conduc-

tores, 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”[5].

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Para saber que carga tiene un material es muy sencillo, basta con hacer un electroscopio casero

para comprobar el signo de cargas de tus materiales.

Electroscopio:

Un electroscopio consta de dos láminas metálicas unidas entre si y por un extremo a una varilla me-

tálica que acaba en una esfera metálica. El conjunto se aísla mediante una esfera de vidrio. Cuando

el electroscopio esta descargado, las laminas cuelgan una al lado de la otra. Si se separan, es que

tienen carga eléctrica.

Al acercar una barra de vidrio electrizada a la esfera metálica de un electroscopio, se observan que

las laminas se separan y al retirar la barra de vidrio retornan a la posición inicial vertical. Pero, si la

barra de vidrio toca la esfera metálica del electroscopio entonces las laminas permanecen separa-

das aun después de retirar la barra de vidrio[7].

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CONCLUSION:

La electrización se da por tres formas de carga, por contacto, frotamiento e inducción.

Se da al transferirle su carga eléctrica un cuerpo con carga a uno neutro. Es un evento cotidiano

que podemos explicar con un experimento tan sencillo como un globo hasta saber que carga tiene

un material con un electroscopio.

No todos los materiales pueden transferir sus cargas, ni recibir cargas, los conductores pueden

recibir y mandar electrones mientras que los aislantes no.

Esta ciencia, la electrostática, que es la encargada de estudiar la electrización tiene un uso aparte

de divertirnos pegando globos en paredes, o pegando pedazos de hielo seco en laminas, su uso

mas común es en la xerografía en la que un pigmento se fija en las áreas cargadas previamente, lo

que hace visible la imagen impresa.

BIBLIOGRAFIA

[1] http://www.etitudela.com/Electrotecnia/principiosdelaelectricidad/cargaycampoelectricos/

contenidos/01d56993080930f36.html

[2] http://www.buenastareas.com/ensayos/Electrizacion/1841047.html

[3] http://www.rinconeducativo.com/datos/F%EDsica/Experimentos/Magnetismo%20y%

20Electromagnetismo/M%E9todos%20de%20electrizaci%F3n.pdf

[4] http://www.slideshare.net/ernestoyanezrivera/formas-de-electizacin-1

[5] http://www.pps.k12.or.us/district/depts/edmedia/videoteca/curso3/htmlb/SEC_65.HTML

[6] Serway. Electricidad y Magnetismo. Mc Graw Hill. Tercera edición (pág. 3).

[7] Andrés Cabrerizo, Dulce María. Antón Bozal, Juan Luis. Barrio Pérez Javier. Física y Química.

EDITEX. (pág. 177).