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Cómo crear una vela ‘estática’

Para hacer la vela "estática" necesitamos una cerilla, dos monedas, un vaso y un globo. Además te contamos unos cuantos datos sobre la electricidad estática, que es la que propicia este experimento.

Ahora, ponemos una moneda encima de otra y una cerilla. Ahora, ponemos un vaso tapando estos tres elementos. Cargamos un globo de electricidad frotándolo con el pelo y… lo ponemos alrededor del vaso y vemos como la cerilla se mueve. ¡Una vela “estática”! Pero, ¿a qué se debe? Cuando frotamos el globo se encarga de energía negativa. Al acercarlo a la cerilla que tiene carga positiva se atraen. Esto se debe a la electricidad estática, generada por la separación de cargas.

¿Qué es la electricidad estática?

El término electricidad estática se refiere a la acumulación de un exceso de carga eléctrica en una zona con poca conductividad eléctrica, un aislante, por lo que la acumulación de carga persiste. Los efectos de la electricidad estática son familiares para la mayoría de las personas porque pueden ver, notar e incluso llegar a sentir las chispas de las descargas que se producen cuando el exceso de carga del objeto cargado se pone a cerca de un buen conductor eléctrico (como un conductor conectado a una toma de tierra) u otro objeto con un exceso de carga pero de polaridad opuesta. Por ello podemos llevar a cabo este experimento de la vela estática.

Causas de la electricidad estática

Los materiales con los que tratamos en nuestra vida diaria se forman por átomos y moléculas que son eléctricamente neutros porque tienen el mismo número de cargas positivas (protones en el núcleo atómico) que de cargas negativas (electrones alrededor del núcleo). El fenómeno de la electricidad estática requiere una separación sostenida entre las cargas positivas y negativas, después están las principales causas de que esto sea posible.

Inducción de la separación de cargas por contacto

Los electrones pueden intercambiarse entre dos materiales por contacto. Además, los materiales que cuentan con unos electrones débilmente ligados tienen tendencia a perderlos. Sin embargo los materiales que no tienen llenas las capas externas de electrones tienen tendencia a ganarlos. Este fenómeno es conocido como efecto triboeléctrico o triboelectricitat y da como resultado que uno de los objetos que se han puesto en contacto quede cargado positivamente mientras el otro se carga negativamente.

La polaridad y la cantidad de la carga neta que queda cada material cuando se separan dependerá de sus posiciones relativas a la serie triboeléctrica (una lista que clasifica los materiales en función de su polaridad y su capacidad de adquirir carga). El efecto triboeléctrico es la causa principal de la electricidad estática que observamos en nuestra vida diaria. Incluye la que se produce por rozamiento de diferentes materiales.

Separación de cargas inducida por la presión

Algunos tipos de cristales y cerámica tienen la propiedad de generar una separación de cargas en respuesta a la aplicación de un esfuerzo mecánico. Esto es lo que se denomina piezoelectricidad.

Separación de cargas inducida por la temperatura

Algunos minerales, como la turmalina, presentan la capacidad de ser polarizados por efecto del calor, es lo que se conoce como piroelectricidad o efecto piroeléctrico. Todos los materiales piroeléctricos son también piezoeléctricos, las dos propiedades son estrechamente relacionadas entre sí, y así se genera electricidad estática.

Inducción de la separación de cargas por la presencia de un objeto cargado

Un objeto cargado puesto cerca de otro eléctricamente neutro causará la separación de las cargas del otro dado que las cargas de la misma polaridad se repelen mientras que las de diferente polaridad se atraen.

Como la fuerza debida a la interacción entre las cargas eléctricas disminuye rápidamente con el aumento de la distancia, el efecto será mayor si están muy cerca y los objetos serán sometidos a una gran fuerza de atracción para que la presencia del objeto cargado habrá inducido el alejamiento de las cargas del mismo tipo en el otro extremo del objeto que era eléctricamente neutro. Este efecto es mayor cuando el objeto inicialmente neutro es un conductor eléctrico para que las cargas tienen más facilidad para moverse.