Electróforo para niños
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En el mundo de la física experimental, el electróforo es un aparato que sirve para crear electricidad estática. Funciona como un tipo de condensador sencillo y se usa a mano. Produce cargas eléctricas estáticas mediante un proceso llamado inducción electrostática.
El primer electróforo fue inventado en 1762 por el físico sueco Johan Carl Wilcke (1732-1796). Más tarde, el científico italiano Alessandro Volta mejoró y dio a conocer este aparato en 1775. Por eso, a veces se le atribuye erróneamente su invención. Volta fue quien le dio el nombre de electróforo, que viene del griego y significa "portador de electricidad".
Otros aparatos que generan electricidad estática usando el mismo principio de inducción electrostática son la máquina de Wimshurst y el generador de Van de Graaff.
Contenido
¿Qué es un electróforo y para qué sirve?
El electróforo tiene como objetivo cargar positivamente un disco hecho de un material que conduce la electricidad.
Está formado por:
- Un disco de material conductor, usualmente metal, con un mango aislante para sujetarlo.
- Una lámina de material aislante. Originalmente era una torta de resina.
- Un trozo de lana bien seco, o piel, para frotar.
¿Cómo funciona el electróforo?
El electróforo funciona siguiendo estos pasos:
- Primero, se frota la superficie de la lámina aislante con un trozo de lana. Esto hace que la superficie se cargue negativamente por fricción. Una vez que el aislante está cargado, se acerca el disco metálico sujetándolo por el mango aislante (figura 1). Esto hace que las cargas negativas del disco conductor se muevan hacia la parte superior, alejándose de las cargas negativas del aislante.
- Luego, se apoya el disco conductor sobre el aislante, haciendo contacto. Como el aislante tiene una carga negativa, su potencial es negativo. Al estar cerca, el potencial del disco metálico también se vuelve negativo.
- Se conecta el disco conductor a tierra (puedes tocarlo con un dedo). Como la tierra tiene un potencial de 0 voltios y el disco tiene un potencial negativo, el disco pierde cargas negativas. Esto crea una pequeña corriente eléctrica de electrones desde el disco hacia la tierra. Esta corriente se detiene cuando el disco queda cargado positivamente y su potencial se vuelve 0 voltios.
- Se desconecta el disco metálico de la toma de tierra. Su potencial eléctrico sigue siendo de 0 voltios.
- Finalmente, se separa el disco metálico del aislante, sujetándolo siempre por el mango. Si se tocara el disco con la mano, se descargaría. Al alejar el disco del material aislante cargado, el disco metálico adquiere una carga de miles de voltios.
Ahora el disco metálico tiene una carga positiva. Si la carga es suficiente y acercas un dedo al disco sin tocarlo, verás una pequeña chispa entre tu dedo y el disco. Esto descarga el disco.
La carga del disco metálico se puede usar para diferentes experimentos. Por ejemplo, si pones el disco en contacto con otro conductor aislado, la carga puede ser transportada. La carga estática de la base aislante no se gasta al cargar el disco. Por eso, el disco se puede cargar muchas veces sin frotar de nuevo la base. La energía para cargar el disco viene del trabajo mecánico de separar el disco de la base. Por esta razón, Volta lo llamó electróforo perpetuo. Sin embargo, con el tiempo, la carga de la base aislante se pierde lentamente, especialmente si hay mucha humedad ambiental.
El científico alemán Georg Christoph Lichtenberg construyó en 1777 uno de los electróforos más grandes. Tenía casi dos metros de diámetro y el disco metálico se subía y bajaba con poleas. Se reportaron chispas de hasta 38 cm, lo que equivale a casi 400.000 voltios. Lichtenberg usó estas descargas para crear dibujos ramificados, conocidos como Figuras de Lichtenberg.
¿Cómo construir un electróforo casero?
Puedes construir un electróforo con materiales fáciles de conseguir. Para el disco metálico, puedes usar una tapa de un recipiente de metal (que sea plana). Como mango aislante, puedes usar un tubo de plástico, como el de un bolígrafo, y pegarlo al centro del disco con un adhesivo fuerte.
El material aislante original era una torta de resina, pero también puedes usar un trozo grande de azufre con una superficie plana y más grande que el disco metálico. Las tensiones que se generan así pueden ser de ocho o diez mil voltios. Estas tensiones no son peligrosas porque la corriente que el electróforo puede generar es muy pequeña. El largo de la chispa te permite calcular la tensión eléctrica: aproximadamente mil voltios por cada milímetro de chispa.
En lugar de resina o azufre, puedes usar una lámina de plástico, como acrílico, mylar o poliestireno, aunque las tensiones generadas pueden ser menores. En vez de piel, puedes usar un trozo de lana bien seco, que funciona igual de bien.
Es mejor hacer este experimento en días con poca humedad en el ambiente (menos del 50% o 60%). Para que funcione, es importante seguir con cuidado los cinco pasos de funcionamiento que te explicamos antes.
Véase también
En inglés: Electric eel Facts for Kids
