Serie reeditemos conocimientos / Materia y electricidad

(29/12/10 – Agencia CyTA-Instituto Leloir. Por María Cristina Chaler)-.Que la  materia, formada por moléculas, que son combinaciones de átomos y estos están constituidos por  vacío lleno de electricidad hay que verificarlo experimentalmente.

La duda en la ciencia es parte de su progreso, no debemos creer  todo lo que se nos dice y sólo cuando lo verificamos experimentalmente podemos decir con  cierta seguridad que nos estamos acercando a la verdad.

El experimento nos permite afirmar que nos encontramos frente a una verdad científica del momento, que quizás cambiará en el futuro con los avances tecnológicos, y se darán  nuevos descubrimientos ya que nada es absoluto y todo varía en el tiempo.

El núcleo del átomo formado por cargas positivas, es bastante estable pues a pesar de  de la tendencia a rechazarse de los protones, los neutrones (partículas neutras) ejercen una fuerza nuclear fuerte que “empasta” y lo estabiliza. Si esta fuerza no estuviera presente la materia se desintegraría.

Los electrones prácticamente no poseen masa y orbitan vertiginosamente alrededor del núcleo, en un gran espacio vació, neutralizando la carga nuclear.

No siempre la materia es neutra

La materia mantiene su neutralidad, siempre que no haya fenómenos físicos que produzcan movimientos de electrones de un lado a otro y modifiquen en forma transitoria esa neutralidad. Si esto no se pudiese lograr no gozaríamos de los beneficios que nos reporta la existencia de la corriente eléctrica, que no es más que millones de electrones en movimiento a través de sustancias conductoras que lo permiten.

El núcleo no es fácil de modificar, pero a los electrones de alrededor  los podemos mover de un lado a otro y este tipo de fenómenos los estudia la electrostática.

Supongamos que por algún motivo la materia pierde parte de sus electrones, entonces resultaría cargada positivamente por el predominio de la carga nuclear. Aquella donde los electrones prevalecen sobre los protones, será materia negativa.

Vamos a realizar una pequeña experiencia:

Tomamos un papelito, no muy grueso y lo cortamos en pequeños trozos, luego frotamos contra la ropa o con un paño una  regla de plástico y finalmente la acercamos al papel. Vamos a observar que éstos flotan en el aire para acercarse a la regla y se pegan unos a otros formando una cadena de papelitos.

¿Cómo explicamos lo que acabamos de observar?

El frotamiento de la regla de plástico con el paño arranca electrones de un cuerpo y los traspasa al otro, de modo que el que recibe electrones se cargará negativamente y el que los pierde quedará cargado positivamente.
La regla por el frotamiento, se cargará de electricidad positiva o negativa según sea su facilidad de perder o ganar electrones y al acercarla a los papelitos pasara lo siguiente:

Si llegase a estar cargada positivamente atraerá electrones de ellos de modo que inducirá un polo negativo en el extremo del papel cercano a la regla y un polo positivo en el extremo contrario (dos polos transitorios).Trasformándose los papelitos en pequeños imanes que a su vez inducirán cargas los unos a los otros y se pegarán entre sí formando cadenitas.

Si la regla estuviese cargada negativamente, rechazaría a los electrones del extremo del papel más cercano induciendo un polo positivo en el lugar del rechazo y uno negativo en el extremo contrario.

Este fenómeno de atracción de cargas opuestas, al acercar un material eléctricamente cargado se denomina inducción eléctrica.
 
Según la facilidad que tenga el material de tomar a perder electrones el cuerpo se  cargará  positivamente o negativamente.

El vidrio tiene tendencia a ceder sus electrones al ser frotado por un  paño por lo que se cargará positivamente, el plástico, a diferencia del vidrio, absorbe electrones por lo que se carga negativamente.

Hagamos otro experimento:

Si tomamos un cuerpo ya electrizado positivamente por frotamiento   y con él tocamos a otro cuerpo neutro, esté le quitará electrones por atracción y el cuerpo se cargará positivamente, es decir con la carga de igual signo del cuerpo que lo tocó. Vulgarmente  se dice  que le transfirió carga positiva pero en realidad le quitó carga negativa.  Las cargas positivas que pertenecen al núcleo atómico no son transferibles por simples experimentos de laboratorio, para explicar estos fenómenos debemos pensar en transferencia de electrones.
 
Si pasara lo contrario, es decir si contactamos  a un cuerpo neutro con otro cargado de electricidad negativa (-), es decir,  con exceso de electrones, éstos se transferirán a lo largo de la materia y el cuerpo quedará cargado negativamente (-).

Como regla general: al electrizar un cuerpo por contacto con otro, éste queda cargado con carga  de igual signo que el cuerpo que lo contacta.

Sacamos como conclusión que:

Los cuerpos se cargan electrostáticamente  por frotamiento, inducción o contacto.
 
¿Cuáles son los fenómenos que vivimos cotidianamente que verifican que la materia tiene electricidad?

-Los días secos es muy probable que al pasarnos el peine queden nuestros cabellos erizados. El peine frota al cabello y éstos se cargan de electricidad de   igual signo de modo que se repelen entre sí y se erizan por el rechazo de las cargas de igual signo.

-Muchas veces al darle la mano a otra persona muchos hemos sentido un golpe de electricidad, que nos indica que veníamos cargados estáticamente. Seguramente, al caminar, el roce de los zapatos contra el piso,  nos transmite o quita electrones cargándonos eléctricamente Cuando damos la mano nos descargamos bruscamente y lo sentimos.

-La cinta del gimnasio genera en el material adyacente, por el roce del movimiento, cargas eléctricas por ello se protege al aparato con coberturas para evitar las descargas

-El auto en la ruta por el frotamiento del aire se carga también de electricidad. Las colitas ruteras o cadenas sirven para descargar ésta hacia la tierra.

-Los días de tormenta y viento las nubes por   frotamiento con el aire se cargan de electricidad  a veces positiva y otras negativas según hayan perdido o ganado electrones, al acercarse se descargarán mutuamente. Escuchamos tronar y observamos relampaguear. Esto da origen a los rayos.

-Muchas veces sentimos crujidos cuando nos sacamos un pulóver  o una blusa y hasta podemos llegar a ver luces si lo hacemos en la oscuridad. Nuestra ropa se encontraba cargada eléctricamente.

-Al encender la computadora o la televisión si acercamos al monitor nuestro brazo, el bello se eriza por la inducción eléctrica y si frotamos la pantalla sentimos un crujido producto de su descarga. 

Verificamos experimentalmente que en la materia hay cargas eléctricas. Otros experimentos prueban que la materia es sólo electricidad combinada de modo tal que se manifiesta contundente.