Los efectos de la electricidad estática son familiares para la mayoría de las personas: podemos ver, notar e incluso llegar a sentir las chispas de las descargas que se producen.
Sin embargo, la explicación de este fenómeno en el aula se hace compleja por la necesidad de explicar previamente las cargas eléctricas.
La posibilidad de realizar experimentos sencillos sobre cargas eléctricas es una opción que el profesorado puede valorar, ya que permiten a sus alumnos observar qué es la electricidad estática con sus propios ojos, contextualizando este fenómeno para posteriormente entender la existencia de los electrones y los protones.
¿Qué necesitamos para hacer el experimento sobre electricidad estática?
- Dos globos.
- Dos cuerdas.
¿Cómo se experimenta con las cargas eléctricas y cómo lo explicamos?
La preparación del experimento es realmente sencilla. Inflamos los dos globos y los atamos (de manera independiente) a dos cuerdas, que posteriormente uniremos con un nudo.
Ahora frotaremos uno de ellos con nuestro cabello. Al acabar, apreciamos como los globos se atraen. Sin embargo, si frotamos también el otro, veremos el efecto contrario: los dos globos frotados se repelen entre sí.
Finalmente, pasando nuestra mano entre los dos globos observaremos como los dos globos se aproximan a ella.
¿Por qué aparecen estas fuerzas de atracción y repulsión en los globos?
Toda la materia está formada por átomos, que tienen protones (cuya carga eléctrica es positiva) electrones (con carga eléctrica negativa) y neutrones (sin carga eléctrica).
En este punto es importante hacer ver que, como sucede con los imanes y sus polos, se puede establecer una ley muy sencilla en relación a las fuerzas de atracción y repulsión entre partículas: las cargas de diferente símbolo se atraen y las del mismo signo se repelen.
Normalmente, los átomos tienen los mismos protones que electrones, por lo que las cargas positivas y negativas se compensan. Por lo tanto, el átomo es eléctricamente neutro. Es por eso que los globos, en su estado natural, no se alteran ante la presencia de otros cuerpos a su alrededor.
Cuando frotamos un globo (que llamaremos A) con nuestro cabello, éste último le cede electrones al globo, debido a que el cabello tiene más tendencia a cargarse positivamente cuando entra en contacto con la goma. Por ello, el globo A queda cargado negativamente: tiene más electrones que protones.
Al acercar A a otro globo (que llamaremos B) las cargas eléctricas de este último se alteran. Aunque sigue siendo eléctricamente neutro, las cargas negativas se alejan lo máximo posible de A, desplazándose hacia la otra cara del globo B. Como consecuencia, las cargas positivas de B se quedan en la cara más cercana al globo A, cargado negativamente. Al ser cargas de signo contrario los globos se atraen.
Este fenómeno es idéntico al que sucede cuando acercamos la mano: los electrones se desplazan hacia zonas más favorables, por lo que la zona más próxima al globo tiene más cargas positivas (protones), generando la fuerza que desplaza el globo.
Sin embargo, si frotamos los dos globos, ambos quedan cargados negativamente. Por lo tanto, los globos se repelen por tener los dos más cargas eléctricas negativas que positivas.
Entonces… ¿Qué es la electricidad estática?
Mientras que la electricidad es el fenómeno físico que estudia el movimiento de cargas eléctricas, la electricidad estática se centra específicamente en la acumulación de estas cargas eléctricas en materiales aislantes, como la lana y la goma. Tienes más información sobre cargas eléctricas en el recurso educativo de nuestro portal.
Sin lugar a dudas, el fenómeno natural más identificado con la electricidad estática es el rayo, cuya relación fue descubierta por Benjamin Franklin y que puedes descubrir aquí.
Posteriormente al experimento, y con el fin de reforzar los conceptos explicados, todo el alumnado puede manipular un globo, observando como, al frotarlo y acercarlo a su cabello, este se queda enganchado. Lo mismo sucede si acercan el globo a la pared del aula: el globo se quedará pegado durante un periodo de tiempo.