Electricidad estática para niños
Para la ciencia que estudia las cargas estáticas, véase Electrostática
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La electricidad estática es cuando se acumula un exceso de carga eléctrica (positiva o negativa) en un material. La mayoría de las personas conocen los efectos de la electricidad estática porque pueden ver, sentir o incluso escuchar las pequeñas chispas que se producen. Esto ocurre cuando un objeto con mucha carga se acerca a un buen conductor eléctrico (como algo conectado a tierra) o a otro objeto con carga opuesta.
Contenido
¿Qué es la Electricidad Estática?
La electricidad estática es un desequilibrio de cargas eléctricas en la superficie de un material. Esto significa que hay más cargas positivas que negativas, o viceversa. Cuando tocamos algo, estas cargas pueden moverse y causar una pequeña descarga.
¿Cómo se descubrió la electricidad estática?
El fenómeno de la electricidad estática se conoce desde hace mucho tiempo, ¡aproximadamente desde el siglo VI antes de Cristo! Los antiguos griegos ya notaban que al frotar ámbar, este podía atraer objetos pequeños.
La investigación científica más profunda comenzó cuando se pudieron construir máquinas que generaban electricidad estática. Por ejemplo, en el siglo XIX, William Thomson creó un generador electrostático. Más tarde, en 1850, Michael Faraday demostró que la electricidad estática estaba relacionada con las nubes de tormenta.
En 1832, Michael Faraday publicó sus experimentos. Demostró que la electricidad generada por un imán, la electricidad de una pila voltaica y la electricidad estática eran todas el mismo tipo de energía. Desde entonces, el estudio de la electricidad estática se convirtió en parte del estudio general de la electricidad.
¿Por qué se produce la electricidad estática?
Los materiales que usamos a diario están hechos de átomos y moléculas. Normalmente, estos son eléctricamente neutros, lo que significa que tienen la misma cantidad de cargas positivas (protones en el centro) y cargas negativas (electrones alrededor). Para que haya electricidad estática, las cargas positivas y negativas deben separarse y mantenerse así. Aquí te explicamos las principales formas en que esto sucede:
Separación de cargas por contacto
Cuando dos materiales se tocan, los electrones pueden pasar de uno a otro. Algunos materiales tienen electrones que se desprenden fácilmente, mientras que otros tienden a ganar electrones. Este proceso se llama triboelectricidad. Como resultado, uno de los objetos queda con carga positiva y el otro con carga negativa. La cantidad de carga depende de los materiales. Este efecto triboeléctrico es la causa más común de la electricidad estática que sentimos, como cuando frotamos un globo en el cabello.
Separación de cargas por presión
Algunos cristales y cerámicas tienen una propiedad especial: cuando se les aplica presión, generan una separación de cargas. Esto se llama piezoelectricidad. Es como si la presión "exprimiera" las cargas para que se separen.
Separación de cargas por temperatura
Ciertos minerales, como la turmalina, pueden polarizarse (separar sus cargas) cuando se calientan. Esto se conoce como piroelectricidad. Todos los materiales piroeléctricos también son piezoeléctricos, lo que muestra que estas propiedades están relacionadas. La piroelectricidad es la capacidad de un material de cambiar su polarización eléctrica cuando su temperatura cambia.
Separación de cargas por un objeto cargado cerca
Si un objeto cargado se acerca a otro que es eléctricamente neutro, las cargas del objeto neutro se separarán. Esto ocurre porque las cargas iguales se repelen y las cargas opuestas se atraen. Cuanto más cerca estén los objetos, mayor será el efecto. Este efecto es más fuerte si el objeto neutro es un conductor eléctrico, ya que las cargas pueden moverse con más facilidad.
Un ejemplo de esto es el generador de Van de Graaff, un aparato que se usa para demostrar los efectos de la electricidad estática.
¿Qué es una descarga electrostática?
La chispa que vemos con la electricidad estática es una descarga electrostática. Esto sucede cuando el exceso de carga se neutraliza. Las cargas se mueven desde el objeto cargado hacia su entorno, o viceversa.
Una gran acumulación de cargas solo puede durar en lugares donde la conductividad eléctrica es baja, es decir, donde pocas cargas pueden moverse libremente. El aire, por ejemplo, puede "romperse" eléctricamente a unos 30,000 voltios por centímetro, dependiendo de la humedad. Cuando esto ocurre, el aire alrededor se calienta mucho, produciendo una chispa brillante y una onda de choque que causa el sonido que escuchamos.
El pequeño "choque" que sentimos al recibir una descarga electrostática se debe a la estimulación de nuestros nervios cuando la corriente pasa por nuestro cuerpo. Como nuestro cuerpo tiene mucha agua, las acumulaciones de carga no suelen ser lo suficientemente grandes como para causar corrientes peligrosas.
Por ejemplo, una persona que camina sobre una alfombra puede cargarse fácilmente con hasta 5000 voltios. Si toca un aparato electrónico sensible, podría causar una descarga que lo dañe.
El rayo: una descarga natural
El rayo es un gran ejemplo de descarga electrostática que ocurre en la naturaleza. Aunque no se conocen todos los detalles, se cree que la separación de cargas en las nubes de tormenta está relacionada con el contacto entre las partículas de hielo que las forman.
El rayo es una versión gigante de las chispas que vemos en casa. La luz del rayo se produce porque la descarga calienta el aire a su alrededor a una temperatura tan alta que brilla. El sonido del trueno es el resultado de la onda de choque creada por la rápida expansión del aire sobrecalentado.
¿Puede ser peligrosa la electricidad estática?
Aunque en nuestra vida diaria la electricidad estática parece inofensiva, puede ser peligrosa en situaciones donde se acumulan grandes cargas cerca de materiales o dispositivos sensibles.
Daño a componentes electrónicos
Muchos componentes electrónicos, especialmente los dispositivos semiconductores, son muy sensibles a la electricidad estática. Una descarga electrostática puede dañarlos fácilmente. Por eso, las personas que trabajan con estos componentes a menudo usan pulseras antiestáticas.
Peligros en la industria química
Las descargas electrostáticas pueden ser muy peligrosas en lugares donde se manejan sustancias inflamables. Una pequeña chispa puede encender mezclas explosivas, lo que podría tener consecuencias graves. Esto es un riesgo en fábricas que trabajan con polvos o materiales combustibles o explosivos.
Riesgos en la exploración espacial
En el espacio, la humedad es extremadamente baja, lo que puede causar grandes acumulaciones de cargas estáticas. Esto es un peligro importante para los dispositivos electrónicos de las naves espaciales. También es un riesgo para los astronautas. Caminar sobre terrenos muy secos, como los de la Luna o Marte, puede hacer que los astronautas acumulen mucha electricidad estática, lo que podría dañar sus equipos.
Operaciones de repostaje
Si ocurre una descarga electrostática cerca de combustible y el voltaje es lo suficientemente alto, puede encender los vapores que se desprenden del combustible. Este es un peligro en las estaciones de servicio, por eso se recomienda apagar el motor al cargar gasolina. Este riesgo también existe en los aeropuertos durante el repostaje de aviones.
Ver también
- Campo electrostático
- Carga eléctrica
- Descarga electrostática
- Electrostática
Véase también
En inglés: Static electricity Facts for Kids
