Electroscopio

 

La energía eléctrica o electricidad es un fenómeno físico que se origina a raíz de las cargas eléctricas y de la interacción entre ellas. Así, son los electrones y los protones las dos partículas subatómicas principales que pueden originar la aparición de energía eléctrica.

La rama que estudia la interacción de las cargas eléctricas cuando estas están en reposo se denomina electricidad estática, y en este blog hemos propuesto una serie de experimentos relacionados con ésta, como el estudio de las cargas eléctricas.

Hoy nos centraremos en la construcción de un instrumento que nos permita saber si un cuerpo está cargado eléctricamente, y cuánto: el electroscopio.

Vamos a construir este instrumento y podremos experimentar con distintos materiales para ver lo que sucede en cada caso y entender así los fenómenos relacionados con el principio de funcionamiento del electroscopio.

¿Qué necesitamos para construir un electroscopio?

Los materiales para realizar este experimento en clase son realmente accesibles:

• Un bote de cristal de boca ancha con tapa de plástico.
• Un alambre grueso.
• Papel de aluminio.
• Un tapón de corcho.
• Distintos materiales, como un globo, papel, lana, teflón, vidrio…

¿Cómo se construye un electroscopio?

Para empezar necesitamos hacer un agujero en la tapa del bote, de la medida del tapón de corcho. Así, el corcho quedará bien encajado y el interior del bote aislado. Una vez comprobado que queda bien aislado, abriremos el bote y trabajaremos con el corcho y la tapa.

Posteriormente, pasaremos el alambre a través del tapón de corcho, dando forma de gancho al extremo del alambre que quedaría en el interior del bote.

A continuación, con un trozo grande de papel de aluminio haremos un bola, que la clavaremos en el extremo recto del alambre. Además, con otro trozo pequeño de papel de aluminio haremos una tira de aproximadamente 1 cm de ancho y 10 cm de largo y la doblaremos por la mitad, colgándola en el gancho.

Finalmente, ya podremos cerrar el bote, de manera que la bola de aluminio quede en la parte exterior y el gancho con las tiras en el interior. Ya tenemos nuestro electroscopio listo para hacerlo funcionar.

¿Cómo se experimenta con el electroscopio?

Inicialmente, el electroscopio está cargado de manera neutra: las cargas positivas y negativas se encuentran repartidas de manera equilibrada en todo el conjunto. Es por esta razón que las láminas de papel de aluminio se encuentran juntas.

Por ejemplo, podemos inflar un globo y frotarlo para cargarlo eléctricamente. Al tocar con el globo la bola de aluminio del electroscopio, veremos como las dos láminas del electroscopio se separarán entre ellas.

¿Qué ha ocurrido en el electroscopio? Las cargas negativas que se habían acumulado en la cara superficial del globo se han desplazado hacia el material conductor, compuesto por la bola de aluminio, el alambre y las láminas. Así, todo el conjunto se carga eléctricamente como el globo. Y al estar los dos extremos de la lámina cargados con el mismo signo (negativo), éstos se repelen.

Si, después de esto, tocamos el electroscopio con algún cuerpo conductor, como el dedo, se pierde la carga y las dos láminas se vuelven a juntar, volviendo a estar cargado el conjunto de manera neutra.

La distancia a la que las láminas se repelen nos indica la cantidad de carga eléctrica que posee el cuerpo que ha tocado la bola de aluminio.

Campo Eléctrico

El concepto físico de campo
Las cargas eléctricas no precisan de ningún medio material para ejercer su influencia sobre otras, de ahí que las fuerzas eléctricas sean consideradas fuerzas de acción a distancia. Cuando en la naturaleza se da una situación de este estilo, se recurre a la idea de campo para facilitar la descripción en términos físicos de la influencia que uno o más cuerpos ejercen sobre el espacio que les rodea.
La noción física de campo se corresponde con la de un espacio dotado de propiedades medibles. En el caso de que se trate de un campo de fuerzas éste viene a ser aquella región del espacio en donde se dejan sentir los efectos de fuerzas a distancia. Así, la influencia gravitatoria sobre el espacio que rodea la Tierra se hace visible cuando en cualquiera de sus puntos se sitúa, a modo de detector, un cuerpo de prueba y se mide su peso, es decir, la fuerza con que la Tierra lo atrae. Dicha influencia gravitatoria se conoce como campo gravitatorio terrestre. De un modo análogo la física introduce la noción de campo magnético y también la de campo eléctrico o electrostático.

Defina Ud. en su carpeta, el concepto de campo eléctrico. Deberá ser una definición elaborada, en función de lo establecido en el párrafo anterior. No copie la definición. La misma deberá ser personal.-

Carga eléctrica
La materia se compone por átomos. Los mismos tienen un núcleo de protones (que tienen carga positiva) y neutrones (carga neutra). En la periferia del átomo, se encuentran los electrones (carga negativa) describiendo órbitas alrededor del núcleo.

Los electrones de las órbitas más alejadas (electrones libres) pueden abandonar el átomo y agregarse a otro cercano. El átomo que tiene un electrón menos queda cargado positivamente, mientras el átomo que ganó un electrón tiene carga negativa.

Por ejemplo cuando se frotan dos materiales distintos como plástico y vidrio ocurre eso con muchos de sus átomos, liberan y aceptan electrones, por lo tanto uno de los materiales queda cargado positivamente (sus átomos liberaron electrones) y el otro negativamente (con más electrones).

La carga eléctrica se mide en Coulomb. Un Coulomb es una unidad de carga grande por lo que es común usar submúltiplos como el micro Coulomb (1 μC = 1 10 ^-6 C). La ley de conservación de cargas dice que dado un sistema aislado no hay cargas que se creen ni se destruyan, sino que la carga se conserva.

La carga eléctrica de un material siempre es múltiplo de la carga eléctrica de un electrón. El signo de la carga eléctrica indica si se trata de carga negativa o positiva.

Investigue Ud. dos ejemplos en los cuales un átomo se carga positivamente o negativamente y explique el proceso de carga de los mismos.-

Que significan las siguientes imágenes?

Y si ahora, aproximamos ambas cargas para formar un dipolo eléctrico, como quedarán las líneas de campo electrico? Realice un gráfico de las mismas. Que es un dipolo eléctrico?

Que sucede en una tormenta eléctrica con las cargas? Investigue como se cargan las nubes y porqué se producen los rayos y truenos. Recuerde que su investigación deberá estar centrada en el tema, es decir, campo eléctrico y cargas eléctricas.-

Las respuestas deberán ser personales y documentadas en la carpeta personal del alumno. Los trabajos mellizos serán rechazados ambos, sin importar quién fue el autor y quién lo copió. No presten su trabajo para ser copiado, ya que serán perjudicados.

A trabajar !!!!!!!!!!