Todo el mundo ha experimentado la electricidad estática. Algunos ejemplos son: cuando ves una chispa en el espejo al peinarte, o cuando tocas el pomo de una puerta después de caminar sobre una alfombra en invierno. La chispa que ves es la electricidad estática ‘descargándose’. ¿Por qué se llama electricidad estática? Se llama «estática» porque las cargas permanecen separadas en una zona en lugar de moverse o «fluir» hacia otra zona como es el caso de la electricidad que fluye en un cable–llamada electricidad de corriente.
La electricidad estática se conoce desde los antiguos griegos, que sabían que las cosas podían recibir una «carga» eléctrica estática (una acumulación de estática) simplemente frotándolas, pero no tenían ni idea de que la misma energía podía utilizarse para generar luz o hacer funcionar máquinas. Fue Benjamín Franklin quien contribuyó a dar a conocer la electricidad. Creía que la electricidad podía aprovecharse de los rayos.
¿Qué es exactamente la electricidad estática?
La electricidad estática es básicamente un desequilibrio de cargas eléctricas dentro o en la superficie de un material. La carga permanece hasta que se «descarga». Se puede crear una carga eléctrica estática siempre que dos superficies entren en contacto y se separen, y al menos una de las superficies tenga una alta resistencia a la corriente eléctrica (y sea, por tanto, un aislante eléctrico). La familiar chispa que se ve de una descarga estática -más específicamente, es una descarga electrostática- causada por la neutralización de la carga.
¿De dónde viene esa carga?
Sabemos que todos los objetos están formados por átomos y los átomos están compuestos por protones, electrones y neutrones. Los protones tienen carga positiva, los electrones tienen carga negativa y los neutrones son neutros. Por tanto, todas las cosas están formadas por cargas. Las cargas opuestas se atraen (de negativo a positivo). Las cargas iguales se repelen (de positivo a positivo o de negativo a negativo). La mayoría de las veces las cargas positivas y negativas están equilibradas en un objeto, lo que hace que ese objeto sea neutro, como es el caso de las moléculas.
La electricidad estática es el resultado de un desequilibrio entre las cargas negativas y positivas de un objeto. Estas cargas pueden acumularse en la superficie de un objeto hasta que encuentran una forma de liberarse o descargarse. El roce de ciertos materiales entre sí puede transferir cargas negativas, o electrones. Por ejemplo, si frotas tu zapato contra la alfombra, tu cuerpo recoge electrones adicionales de la alfombra. Los electrones se adhieren a su cuerpo hasta que pueden ser liberados, como ocurre cuando toca el pomo de una puerta metálica.
«… El fenómeno de la electricidad estática requiere una separación de cargas positivas y negativas. Cuando dos materiales están en contacto, los electrones pueden pasar de un material al otro, lo que deja un exceso de carga positiva en un material, y una carga negativa igual en el otro. Cuando los materiales se separan conservan este desequilibrio de carga…»
¿Por qué se te levanta el pelo al quitarte el sombrero?
Al quitarte el sombrero, los electrones se transfieren del sombrero al pelo, ¿por qué se te levanta el pelo? Ya que los objetos con la misma carga se repelen entre sí. A medida que el pelo gana más electrones tendrán la misma carga y tu pelo se pondrá de punta. Tus cabellos simplemente tratan de alejarse lo más posible de los demás.
¿Qué es el efecto triboeléctrico?
El efecto triboeléctrico es un tipo de electrificación por contacto en el que ciertos materiales se cargan eléctricamente después de entrar en contacto con otro material diferente, y luego se separan.
La mayoría de la electricidad estática cotidiana es triboeléctrica. La polaridad y la fuerza de las cargas producidas difieren según los materiales, la rugosidad de la superficie, la temperatura, la tensión y otras propiedades.
En la actualidad se considera que el efecto triboeléctrico está relacionado con el fenómeno de la adhesión, en el que dos materiales compuestos por moléculas diferentes tienden a pegarse debido a la atracción entre las diferentes moléculas. La adhesión química se produce cuando los átomos de la superficie de dos superficies separadas forman enlaces iónicos, covalentes o de hidrógeno bajo estas condiciones hay un intercambio de electrones entre los diferentes tipos de moléculas, lo que resulta en una atracción electrostática entre las moléculas que las mantiene unidas.
Dependiendo de las propiedades triboeléctricas de los materiales, un material puede «capturar» algunos de los electrones del otro material. Si los dos materiales están ahora separados el uno del otro, se producirá un desequilibrio de carga.
Ejemplos de series triboeléctricas que ceden electrones:
Carga Positiva – Piel humana seca > cuero > piel de conejo > vidrio > pelo > nylon > lana > plomo > seda> aluminio > papel CARGA MENOR POSITIVA
Ejemplos de Series Triboeléctricas que ceden electrones:
CARGA NEGATIVA – teflón > silicio > PVC > cinta scotch > envoltorio saran > espuma de poliester > oro > níquel > caucho – CARGA MENOS NEGATIVA
Cómo crear electricidad estática con un generador de Van de Graaf
Un generador de Van de Graaff es un generador electrostático que utiliza una cinta móvil para acumular carga eléctrica en un globo metálico hueco situado en la parte superior de una columna aislada. Esto puede crear potenciales eléctricos muy altos. Produce electricidad de corriente continua (CC) de muy alto voltaje a bajos niveles de corriente. Fue inventado por el físico estadounidense Robert J. Van de Graaff en 1929. (Véase la referencia más abajo en Scientific American) La diferencia de potencial que se consigue en los generadores Van de Graaff modernos puede alcanzar los 5 megavoltios. Una versión de mesa puede producir del orden de 100.000 voltios y puede almacenar suficiente energía para producir una chispa visible. Se fabrican pequeñas máquinas de Van de Graaff para el entretenimiento, y en las aulas de física para enseñar electrostática.
