Las cargas eléctricas (III): Electrostática recreativa

Esta entrada es una continuación de las publicadas anteriormente Las cargas eléctricas (I): el inquieto electrón, y Las cargas eléctricas (II): no me toques que echo chispas. En esta tercera parte, explicaré varios experimentos y trucos caseros que se pueden hacer con respecto al interesante fenómeno electrostático; para demostrar los diferentes tipos de electrización que existen y otros fenómenos tales como que la carga se distribuye siempre en la superficie y que cargas opuestas se atraen y similares se repelen. Todos estos experimentos salen mucho mejor cuánto más seco esté el ambiente. Si hay mucha humedad, lo más probable es que estos sencillos «trucos de magia» no salgan todo lo bien que debieran o incluso fracasemos por completo al intentarlos.

Comencemos por las formas de electrización que vimos en la anterior entrada.

•  Electrización por frotamiento: Para demostrar esta forma de crear electrostática basta con un sencillo y conocidísimo experimento; frotar un bolígrafo contra una prenda de lana o de franela seca, por ejemplo. También podemos frotar una regla de plástico o cualquier barra de plástico que tengamos por casa, o incluso frotar un globo. El roce creará en la superficie del plástico un exceso de carga positiva.

• Electrización por contacto y por inducción: Estos dos efectos pueden demostrarse mediante la construcción de un electroscopio. 

Una manera sencilla es mediante los siguientes materiales: un vaso de plástico, un clip de metal, un tapón de corcho, un clavo y papel de alumnio o de fumar. El clavo sólo se utiliza para agujerear el vaso de plástico para poder pasar el clip (que se estira perdiendo su forma típica) y el tapón de corcho es para aislarlo lo mejor posible de la atmósfera húmeda. Una vez construido, basta acerca la barra cargada construida en el experimento anterior, para ver como las tiras de papel de aluminio se separan. Lo que ocurre es que la barra carga por inducción al clip, quedando ese extremo cargado negativamente.

Por lo tanto, al viajar los electrones a ese extremo del clip, el otro extremo queda cargado positivamente. Entonces el papel de aluminio se carga por contacto, pero ambos lados del papel tienen entonces el mismo signo de carga, por lo que se repelen. Cuanto más cargada esté la barra, más se separará el papel. De hecho existen electroscopios comerciales, con una escala para poder hacer medidas de lo cargado que está un objeto.

Otros experimentos para demostrar la electrización por inducción son:

El mítico de acercar papeluchos a la barra de plástico, acercar el globo cargado al pelo, a un chorro de agua… Pero también podemos utilizar otros como los siguientes.

Se pone una pajita encima de una lata de bebida y con una barra cargada hacemos que se mueva sin tocarla. Lo mismo podemos hacer con una lata de bebida vacía tumbada.

Si tenemos una mezcla de sal y pimienta, podemos separarlas acercando una barra cargada, la pimienta saltará fuera del plato.

Ponemos unos barquitos de papel en una bañera y los hacemos mover sin tocarlos gracias a la barra cargada.

En este vídeo se puede ver como se mueve una lata de refresco vacía, sin tocarla, gracias a una barra de plástico cargada electrostáticamente.

Demostremos ahora que cargas iguales se atraen y cargas opuestas se repelen. Esto se puede conseguir fácilmente de varias maneras. Alguna de ellas acabamos de hacerlas anteriormente (en el electroscopio, al acercar un globo cargado a otro globo, al mover objetos sin tocarlos gracias a sus cargas…). Otra manera de ver esto:

Pegamos dos trozos de celo salvo por uno de los extremos. Los separamos rápidamente y el roce ha hecho que se cargaran electrostáticamente. Al tener los dos la misma carga, van a repelerse. Sin embargo, si le damos la vuelta a uno de los trozos, van a atraerse, ya que sus cargas ahora son opuestas.

Nos falta demostrar que la carga se acumula en la superficie de los objetos. De hecho, en las partes convexas.

Para demostrar esto hace falta el siguiente material: una caja de cerillas, dos cerillas, algo de pegamento y papel de fumar. Se realiza un montaje como el de la imagen, donde las cerillas se han pegado a la caja y la tira de papel tiene de longitud unas tres cerillas. A esta hoja se le pegan a cada lado unas tiritas estrechas de papel de fumar lo más fino posible. Una vez construido, se tensa la tira de papel y se toca con una varilla cargada. Todas las tiras de papel de electrizan simultáneamente. Pero si colocamos la tira de tal manera que se curve y repetimos el experimento, las tiras sólo se levantarán en la parte convexa. ¡Et voilà!

Para terminar, hay un pequeño juguete que se puede adquirir y que tiene resultados asombrosos tanto en niños como mayores. Es la siguiente bola, que se basa en que en el momento que tocamos con los dedos los dos extremos de metal cerramos el circuito y emite luz y sonido. Pero si nuestro cuerpo no hace de conductor para cerrar el circuito, no ocurre nada. Como se ve en el siguiente vídeo, también funciona haciendo circuitos con varias personas, cogidas de la mano, por ejemplo. He llegado a hacer cadenas humanas de más de 20 personas con mis alumnos y funciona igual de bien.

[youtube http://www.youtube.com/watch?v=qAIUQSDKxlo]

Y esto es todo, amigos. Espero que os animéis a repetir en casa estos trucos/experimentos y que os resulten entretenidos y útiles. Si conocéis alguno más, os invito a dejarlo en los comentarios. ¡Gracias por la atención!

Las imágenes las he realizado yo y las comparto con licencia CC de reconocimiento de autoría y uso no comercial, salvo algunas que pertenecen a otros autores, a cuya fuente original se puede acceder pinchando en la imagen.

María Diz

NOTA: Esta entrada participa en la XXXII Edición del Carnaval de la Física organizado por el blog Ciencia.

Hablando de Ciencia