Electricidad

Electrostática: experiencias simples para incorporar conceptos básicos
Michelina M. Pincelli
jaimich@infovia.com.ar

La física de la electricidad es un tanto más difícil de aprender que la mecánica clásica ya que los fenómenos eléctricos no son tan intuitivos y fáciles de observar como los mecánicos. Es por eso que, en conjunto con la teoría, es muy importante brindarle al alumno laposibilidad de familiarizarse con los principios fundamentales de la electricidad. En el presente trabajo se recopilan experiencias simples realizables tanto en el aula como en el hogar, con elementos de uso cotidiano como hilo, corcho, frascos, clips, papel de aluminio, acetato, etc. Las nociones básicas que se pueden incorporar con estas prácticas son: • Existencia de cargas eléctricas y de fuerzaselectrostáticas. • Principio de conservación de la carga. • Aislantes y conductores. • Inducción y polarización. • Carga neta y Puesta a tierra. La propuesta consiste en construir un electroscopio con cintas de acetato, un péndulo eléctrico y un electroscopio con cintas de aluminio. La descripción de la primera experiencia está bien pormenorizada pues no se encontraron referencias. En el caso delpéndulo eléctrico y el electroscopio de hojuelas se hace una descripción breve de los dispositivos con algunos comentarios acerca de su construcción, y se remite a distintos vínculos en Internet donde su funcionamiento y utilización están muy bien descriptos.

Conceptos teóricos
Se atribuye a Thales de Mileto (640 a 548 a.C.) el haber descubierto que un trozo de ámbar frotado con un paño o una pieladquiere la propiedad de atraer cuerpos livianos. Posteriormente se encontró que hay muchos otros materiales como el vidrio, el acrílico, el cuero, etc., que pueden ser electrizados o cargados por frotamiento. Por ejemplo, si se toma una lapicera de plástico y se la frota en el cabello o en alguna prenda de vestir seca, la lapicera será capaz de atraer pedacitos pequeños de papel. Se aceptaentonces que ha aparecido en el material frotado cierta carga eléctrica que causa las atracciones. La palabra electricidad proviene del nombre griego del ámbar: elektron.

Carga eléctrica
Como la masa, la carga eléctrica es una propiedad fundamental de la materia. Con la primera está asociada la fuerza gravitatoria (atractiva) y con la segunda las fuerzas eléctricas (atractiva y repulsiva). Lasfuerzas eléctricas poseen una magnitud muy superior a las gravitatorias, sin embargo ambas presentan características similares en cuanto a que varían inversamente con el cuadrado de la distancia entre los cuerpos en cuestión y directamente con la masa (en el caso de la fuerzas gravitatoria) o la carga de los cuerpos (fuerzas eléctricas). Las fuerzas eléctricas provienen de las partículas que componenlos átomos. En el sencillo modelo atómico de Bohr, el átomo consiste en un núcleo (compuesto por protones y
Red Creativa de Ciencia – Curso III – 2003

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neutrones) rodeado de electrones. Los protones del núcleo atraen a los electrones manteniéndolos cerca del mismo y, a su vez, los electrones se repelen unos a otros. Este comportamiento se atribuye a la carga de las partículas, la cual sedefine positiva para los protones y negativa para los electrones. Los neutrones no están cargados. En consecuencia, las fuerzas eléctricas se caracterizan por ser repulsivas para partículas de igual carga y atractivas para partículas de cargas opuestas. Dicho de otra forma, las cargas eléctricas iguales se repelen y las distintas se atraen.

Principio de conservación de la carga
La carga delelectrón y la carga del protón tienen igual magnitud pero poseen signo opuesto, la carga del electrón se toma como la unidad fundamental de carga: el coulomb (C). En un átomo neutro el número de electrones es igual al de protones, tal que la carga neta es cero. Un átomo con carga recibe el nombre de ion, pudiendo tener carga neta positiva (un exceso de protones, o deficiencia de electrones) o...