TORMENTAS ELÉCTRICAS, RAYOS Y PARARRAYOS

FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS, INGENIERÍA Y
AGRIMENSURA – UNR
ESCUELA DE CIENCIAS EXACTAS Y NATURALES
DEPARTAMENTO DE FÍSICA
F Í S I C A III

TORMENTAS ELÉCTRICAS, RAYOS Y
PARARRAYOS

Realizado por:
Geraldina T. Golup

2002

INTRODUCCIÓN
Los rayos han sido temidos y venerados desde los principios de la historia. Los griegos creían
que eran producidos por Zeus, los vikingospensaban que el causante era Thor y en la Biblia
se menciona en varias ocasiones al rayo y al trueno como hechos divinos.
Recién a mediados del siglo XVIII, Benjamin Franklin (1706-1790) realizó los primeros
experimentos que mostraron la semejanza entre el rayo y las chispas eléctricas observadas en
laboratorios. Franklin probó la naturaleza eléctrica de los rayos y también concluyó que la
partebaja de las células de tormenta eléctrica están generalmente cargadas negativamente.
Demostró la influencia de la conexión a tierra de un conductor y del aislamiento. Analizó lo
que sucedía en un conductor en forma de punta conectado a tierra, creando el pararrayos.
En 1823, una comisión de “notables” de la Academia de Ciencias de Francia, formada por
Poisson, Lefevre-Gineau, Girard, Dulong,Fresnel y Gay-Lussac, fue creada con el objetivo
de mejorar el pararrayos de Franklin y escribir un informe con recomendaciones sobre la
protección de edificios contra descargas eléctricas. Éste fue utilizado como standard hasta la
aparición en 1879 del libro de Anderson titulado “Pararrayos, su historia, naturaleza y modo
de aplicación”, que se utiliza como referencia hasta en la actualidad.También durante el siglo XIX, Pockels, en Alemania, midió las corrientes de los rayos
analizando el campo magnético inducido. En el siglo XX, Charles Thomson Rees Wilson
(1869-1959) ganó el premio Nobel de Física en 1927 por su método de hacer visibles las
trayectorias de las partículas cargadas eléctricamente por condensación de vapor y postuló
una teoría sobre la separación de cargas entormentas eléctricas.
Aunque se ha avanzado mucho desde la época de Franklin todavía no se conoce totalmente
qué pasa dentro de una tormenta eléctrica. El siguiente informe intenta resumir los
conocimientos actuales sobre tormentas eléctricas, rayos y pararrayos.

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CAPÍTULO I: Tormentas eléctricas y rayos
1. La electricidad en la atmósfera
Existe un campo eléctrico vertical de 100 volt/metroen el aire durante un día normal a nivel
del mar aproximadamente (la superficie de la tierra se considera cargada negativamente). Pero
a medida que la altitud es mayor el campo se vuelve cada vez más débil. La diferencia total de
potencial desde el nivel del mar hasta la parte superior de la atmósfera (50.000 metros) es
alrededor de 400.000 volts. Se podría decir que la tierra actúa como uncapacitor esférico con
carga neta negativa de un millón de coulombios y con una carga positiva igual en la
atmósfera.

Condiciones eléctricas normales en atmósfera despejada.
Fuente: FEYNMAN, LEIGHTON, SANDS , “Física” Vol II, Addison- Wesley- Longman.

La densidad de corriente eléctrica en la atmósfera es alrededor de 10 microamperes por metro
cuadrado paralelo a la tierra. Ésta esproducida por el campo eléctrico y dado que el aire es
conductor esta corriente pasa del cielo a la tierra.
La conductividad de la atmósfera se debe a que existen iones que se desplazan en el campo
produciendo la corriente. Esta ionización, que aumenta por unidad de volumen con la altitud,
es producida fundamentalmente por rayos cósmicos. También existen, por ejemplo, partículas
de polvo que flotanen el aire y se cargan (llamadas “núcleos”) y cristales de NaCl,
producidos por el choque de olas marinas, que captan cargas formando los llamados “grandes
iones”. Por lo tanto la conductividad del aire es variable y como consecuencia también varía
el potencial.
Existe una variación de la corriente del ± 15% y es máxima a las 19:00 horas de Greenwich
cualquiera sea el lugar del mundo donde...