La energía eléctrica o electricidad es un fenómeno físico que se origina a raíz de las cargas eléctricas y de la interacción entre ellas. Así, son los electrones y los protones las dos partículas subatómicas principales que pueden originar la aparición de energía eléctrica.
La rama que estudia la interacción de las cargas eléctricas cuando estas están en reposo se denomina electricidad estática, y en este blog hemos propuesto una serie de experimentos relacionados con ésta, como el estudio de las cargas eléctricas, el efecto triboeléctrico o el motor electrostático.
Hoy nos centraremos en la construcción de un instrumento que nos permita saber si un cuerpo está cargado eléctricamente, y cuánto: el electroscopio.
Os proponemos que construyáis este instrumento y que experimentéis con los máximos materiales posibles para ver lo que sucede en cada caso y entender así los fenómenos relacionados con el principio de funcionamiento del electroscopio.
¿Qué necesitamos para construir un electroscopio?
Los materiales para realizar este experimento en clase son realmente accesibles:
- Un bote de cristal de boca ancha con tapa de plástico.
- Un alambre grueso.
- Papel de aluminio.
- Un tapón de corcho.
- Distintos materiales, como un globo, papel, lana, teflón, vidrio…
¿Cómo se construye un electroscopio?
Para empezar necesitamos hacer un agujero en la tapa del bote, de la medida del tapón de corcho. Así, el corcho quedará bien encajado y el interior del bote aislado. Una vez comprobado que queda bien aislado, abriremos el bote y trabajaremos con el corcho y la tapa.
Posteriormente, pasaremos el alambre a través del tapón de corcho, dando forma de gancho al extremo del alambre que quedaría en el interior del bote.
A continuación, con un trozo grande de papel de aluminio haremos un bola, que la clavaremos en el extremo recto del alambre. Además, con otro trozo pequeño de papel de aluminio haremos una tira de aproximadamente 1 cm de ancho y 10 cm de largo y la doblaremos por la mitad, colgándola en el gancho.
Finalmente, ya podremos cerrar el bote, de manera que la bola de aluminio quede en la parte exterior y el gancho con las tiras en el interior. Ya tenemos nuestro electroscopio listo para hacerlo funcionar.
¿Cómo se experimenta con el electroscopio y cómo lo explicamos?
Inicialmente, el electroscopio está cargado de manera neutra: las cargas positivas y negativas se encuentran repartidas de manera equilibrada en todo el conjunto. Es por esta razón que las láminas de papel de aluminio se encuentran unidas.
Es momento de ir comprobando la carga eléctrica de diferentes materiales.
Por ejemplo, podemos inflar un globo y frotarlo para cargarlo eléctricamente. Al tocar con el globo la bola de aluminio del electroscopio, veremos como las dos láminas del electroscopio se separarán entre ellas.
¿Qué ha ocurrido en el electroscopio? Las cargas negativas que se habían acumulado en la cara superficial del globo se han desplazado hacia el material conductor, compuesto por la bola de aluminio, el alambre y las láminas. Así, todo el conjunto se carga eléctricamente como el globo. Y al estar los dos extremos de la lámina cargados con el mismo signo (negativo), éstos se repelen.
Si, después de esto, tocamos el electroscopio con algún cuerpo conductor, como el dedo, se pierde la carga y las dos láminas se vuelven a juntar, volviendo a estar cargado el conjunto de manera neutra.
Si ahora frotamos una vara de vidrio con papel y cargamos el electroscopio, en este caso con cargas positivas debido al material, las láminas de aluminio se volverán a separar, igual que en el caso del globo, porque las dos tienen la misma carga positiva.
Pero si una vez cargado positivamente, volvemos a frotar el globo y lo acercamos a la bola de aluminio sin tocarla, podremos ver que las láminas se van acercando entre ellas a medida que el globo está más cerca. Esto es debido a que las cargas positivas que se mantienen en el electroscopio se sienten atraídas por el globo y son conducidas hacia la bola de aluminio, perdiendo las láminas carga eléctrica.
Así pues, la distancia a la que las láminas se repelen nos indica la cantidad de carga eléctrica que posee el cuerpo que ha tocado la bola de aluminio.
