BOLSA VOLADORA - ELECTRICIDAD ESTATICA

¡Carga un globo frotándolo con una tela o el cabello y usa la electricidad estática para crear objetos voladores!

La electricidad estática está muy extendida en la vida cotidiana.

  • Rozamiento con una alfombra de lana; si una alfombra de lana está extendida en el piso, entonces al frotar, el cuerpo humano puede recibir una carga eléctrica negativa.
  • Electrificación de un peine de plástico; con el rozamiento del peine con el cabello hay una transferencia de electrones. La diferente carga entre uno y otro hace que el peine atraiga las moléculas del pelo.
  • Rozamiento de un globo con un jersey de lana. Si frotamos un globo inflado sobre un jersey de lana queda cargado estáticamente que si lo acercamos al techo, se queda pegado debido a que si atraen por la diferencia de cargas.
  • Si rozamos un globo con el pelo parecerá que el pelo cobra vida propia de una forma parecida a lo que pasaba con el peine.
  • Las nubes de tormenta son portadoras de electricidad estática. Las descargas eléctricas se forman entre nubes con carga opuesta o con el suelo. Cuando la acumulación de cargas es insostenible se produce un rayo.
  • La descarga electrostática pasa a muy alto voltaje e intensidades de corrientes extremadamente bajas.

    MATERIALES

    No necesitas una varita mágica para crear objetos que levitan, simplemente un globo y una bolsa de nylon. Bueno, si sabes cómo funciona la electricidad estática, ¡no necesitarás una varita! En el siguiente experimento te enseñaremos cómo comprender las cargas eléctricas para realizar este interesante truco.

    COMO SE HACE

    1.- Usaremos un par de tijeras para cortar una tira del extremo abierto de la bolsa de nylon.

    Una vez que se corta la tira, te quedarás con una banda o anillo de plástico.

    2.- Inflamos un globo grande a su tamaño completo y atamos el extremo.

    3.- Frota un paño o toalla de algodón sobre la superficie del globo durante 30-45 segundos. En caso de no tener a mano ninguno de éstos se puede frotar en el cabello de una persona.

    4.- Aplana la banda de nylon sobre una superficie dura y frota suavemente con la toalla o paño sobre la banda durante 30-45 segundos. Nuevamente a falta de éstos se lo hace sobre el cabello.

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    7.- Sosten la banda de nylon alrededor de 30 centímetros sobre el globo y suéltala. ¡La banda de nylon está levitando!

    COMO FUNCIONA

    Frotar la toalla contra el globo y la banda de nylon transfiere una carga negativa a ambos objetos. La banda flota sobre el globo porque las cargas iguales se repelen entre sí. Si realmente quieres impresionar al profesor en la feria de ciencias, dile que es una demostración de "propulsión electrostática y la repulsión de una carga similar".

    Cuando frotas un globo en el cabello de alguien, el globo recoge electrones, dejándolo cargado negativamente y el cabello cargado positivamente. Debido a que las cargas opuestas se atraen, acercar el globo al cabello hace que el cabello se erice.

    Cuando acercas un globo cargado cerca de pedazos de papel, el papel no se carga, por lo que es de esperar que no suceda nada. Pero el papel se siente atraído por el globo. ¿Por qué? La carga negativa en el globo repele los electrones en el papel, haciéndolos (en promedio) más lejos de la carga del globo que las cargas positivas en el papel. Debido a que las fuerzas eléctricas disminuyen en fuerza con la distancia, la atracción entre lo negativo y lo positivo es más fuerte que la repulsión entre lo negativo y lo negativo. Esto conduce a una atracción general. Se dice que el papel tiene una carga inducida. Esta explicación se aplica a un globo cargado que se pega a una pared y un globo cargado que atrae a otros objetos sin carga.

    PARA LA FERIA DE CIENCIAS

    Hacer flotar un anillo de plástico sobre un globo es genial, pero no es un proyecto de feria de ciencias. Puedes crear un proyecto de feria de ciencias identificando una variable, o algo que cambie, en este experimento. Echemos un vistazo a algunas de las opciones de variables que podrían funcionar:

    Intenta usar otros objetos para hacer levitar la banda de plástico. ¿Funcionan algunos mejor que otros? ¿Qué te dice esto sobre su carga?

    Intenta levitar otros objetos o formas además de la banda de plástico.

    Son solo un par de ideas, ¡pero no estás limitado a ellas! Intenta pensar en diferentes ideas de variables y pruébalas. Recuerda, solo puedes cambiar una cosa a la vez. Si estás probando diferentes objetos para levitar, asegúrate de que los otros factores sigan siendo los mismos.

    QUE ES LA ELECTRICIDAD ESTATICA

    La electricidad estática puede ser una molestia o incluso un peligro. La energía que hace que tu cabello se pare también puede dañar los dispositivos electrónicos y provocar explosiones. Sin embargo, si se controla y manipula adecuadamente, también puede ser de gran ayuda para la vida moderna.

    La carga eléctrica es una propiedad fundamental de la materia". Casi toda la carga eléctrica del universo es transportada por protones y electrones. Se dice que los protones tienen una carga de +1 unidad electrónica, mientras que los electrones tienen una carga de -1, aunque estos signos son completamente arbitrarios. Debido a que los protones generalmente están confinados a núcleos atómicos, que a su vez están incrustados dentro de los átomos, no son tan libres para moverse como los electrones. Por lo tanto, cuando hablamos de corriente eléctrica, casi siempre nos referimos al flujo de electrones, y cuando hablamos de electricidad estática, generalmente nos referimos a un desequilibrio entre cargas negativas y positivas en los objetos.

    COMO SE GENERA LA ELECTRICIDAD ESTATICA

    Cuando dos objetos se frotan para crear electricidad estática, un objeto cede electrones y se carga más positivamente mientras que el otro material recoge electrones y se carga más negativamente. Esto se debe a que un material tiene electrones unidos débilmente y el otro tiene muchas vacantes en sus capas externas de electrones, por lo que los electrones pueden moverse del primero al último creando un desequilibrio de carga después de que los materiales se separan. Los materiales que pueden perder o ganar electrones de esta manera se denominan triboeléctricos. Un ejemplo común de esto sería arrastrar los pies por la alfombra, particularmente con poca humedad, lo que hace que el aire sea menos conductor y aumenta el efecto. Tal como se puede ver en el video de abajo

    Debido a que las cargas iguales se repelen entre sí, tienden a migrar a las extremidades del objeto cargado para alejarse unas de otras. Esto es lo que hace que tu cabello se erice cuando su cuerpo adquiere una carga estática. Cuando luego toca una pieza de metal conectada a tierra, como un tornillo en la placa de un interruptor de luz, esto proporciona un camino a tierra para la carga que se ha acumulado en su cuerpo. Esta descarga repentina crea una chispa visible y audible a través del aire entre su dedo y el tornillo. Esto se debe a la gran diferencia de potencial entre su cuerpo y el suelo, que puede llegar a los 25.000 voltios.

    APLICACIONES DE LA ELECTRICIDAD ESTATICA

    Si bien la electricidad estática puede ser una molestia o incluso un peligro, como en el caso de adherencia estática o descarga estática, en otros casos puede ser bastante útil. Por ejemplo, la corriente eléctrica puede inducir cargas estáticas. Un ejemplo de esto es un condensador o capacitor, llamado así porque tiene la capacidad de almacenar carga eléctrica, de forma parecida a cómo un resorte almacena energía mecánica. Un voltaje aplicado al capacitor crea una diferencia de carga entre las placas. Si el condensador está cargado y el voltaje está apagado, puede retener la carga durante algún tiempo. Esto puede ser útil, como en el caso de los supercondensadores que pueden reemplazar las baterías recargables en algunas aplicaciones. Pero también puede ser peligroso. Los equipos electrónicos, como los televisores y los monitores de computadora CRT más antiguos, contienen condensadores grandes que pueden retener una carga de hasta 25.000 voltios, lo que puede causar lesiones o la muerte incluso después de que el dispositivo haya estado apagado durante varios días.

    Otra forma de crear una carga estática útil es mediante tensión mecánica. En los materiales piezoeléctricos , los electrones literalmente se pueden sacar de su lugar y forzarlos a moverse desde la región que está bajo tensión. El voltaje debido al desequilibrio de carga resultante se puede aprovechar para realizar el trabajo. Una aplicación es la recolección de energía, mediante la cual los dispositivos de baja potencia pueden operar con energía producida por vibraciones ambientales.

    Otra aplicación es para micrófonos de cristal. Las ondas sonoras en el aire pueden desviar un diafragma conectado a un miembro piezoeléctrico que convierte las ondas sonoras en una señal eléctrica. En la operación inversa, la señal eléctrica puede hacer que un transductor piezoeléctrico en un altavoz se mueva, reproduciendo así el sonido.

    Las cargas estáticas localizadas también pueden verse afectadas por una luz intensa. Este es el principio detrás de las fotocopiadoras e impresoras láser. En las fotocopiadoras, la luz puede provenir de una imagen proyectada de una hoja de papel; en las impresoras láser, la imagen se traza en el tambor mediante un rayo láser de escaneo. Todo el tambor se carga inicialmente mediante un cable de descarga coronal que emite electrones libres a través del aire, explotando el mismo principio que causa el "Fuego de San Telmo". Los electrones del cable luego son atraídos por un tambor cargado positivamente. Luego se proyecta una imagen en el tambor fotoconductor y la carga se disipa de las áreas iluminadas, mientras que las áreas oscuras de la imagen permanecen cargadas. Las áreas cargadas en el tambor pueden atraer partículas de tóner con carga opuesta que luego se enrollan sobre el papel, que está respaldado por un rodillo cargado positivamente y fundido en su lugar por un elemento de calentamiento eléctrico.

    Video con un experimento de electricidad estática y cómo detectarla.