Electricidad estática y dinámica

Electricidad estática y dinámica

La electricidad o corriente estática o simplemente estática es, como su nombre lo indica, estática (no se mueve), pues a diferencia de la corriente que todos conocen es una corriente que no va a ninguna parte.

Tanto la corriente continua como la corriente alterna fluyen en algún sentido, la corriente estática no.

La corriente estática aparece principalmente por el efecto de la fricción entre dos cuerpos.

Este efecto se da, por ejemplo, cuando se camina sobre una alfombra, cuando una persona se peina, el roce entre el peine y el cabello causa que un cuerpo pierda y el otro gane electrones, etc.

Cuando hay contacto entre dos cuerpos hay electrones de un cuerpo que pasan al otro, de manera que un cuerpo queda con más electrones y en consecuencia más negativo y otro con menos electrones (los electrones que acaba de perder) y en consecuencia más positivo.

Como no existe un camino para que los electrones regresen al cuerpo original, este desbalance se mantiene. En caso de que el rozamiento no se mantuviera, la electricidad estática desaparecería poco a poco.

Si este proceso (de carga eléctrica), de que un cuerpo pierda electrones para que otro lo gane, continúa el desbalance se hace mayor y mayor hasta que llegará un momento en que la descarga se produce y estos electrones buscan el camino de regreso a su estado anterior.

Un caso por todo conocido son los rayos que saltan de una nube a otra o que saltan a la tierra. Esta diferencia de voltaje (diferencia de potencial) creada por el roce entre nubes se hace muy grande al punto que se crea un arco de corriente que todos llamamos rayo.

La electricidad dinámica

Las cargas eléctricas transmitidas por conductores en forma de corriente eléctrica es la electricidad dinámica. La electricidad dinámica puede ser producida por una energía química y se logra almacenar. Las pilas un buen ejemplo de este almacenamiento de energía eléctrica. Eso es lo que se hace con las pilas y la batería. Las pilas que se usan en los radios y linternas, por ejemplo, y también las baterías de vehículos, son almacenamientos de electricidad dinámica.

Pilas y baterías

Las pilas y baterías están compuestas por dos materiales diferentes: cobre y zinc o carbón y zinc. Estos metales se encuentran dentro de una solución de agua con un ácido o con sal, llamada electrolito, que puede ser líquido o sólido. Al unir los dos extremos, uno positivo y el otro negativo, llamados polos en la pila o bornes en las baterías, con un cable conductor, se genera una corriente eléctrica por el proceso electroquímico. La energía eléctrica que se genera dentro de la pila enciende o pone a funcionar un aparato eléctrico conectado a ella.

La electricidad puede ser medida en amperios, culombio, kilovoltios o voltios. La potencia de las pilas se mide en voltios. En el comercio hay pilas de diferentes tamaños, pero casi todas tienen 1.5 voltios, las cuadradas tienen mayor potencia. Las pilas son muy útiles porque se usan en aparatos eléctricos portátiles y son livianas, algunas especiales son recargables. Las baterías poseen mayor voltaje ya que deben alimentar equipos de mayor exigencia, tienen 6 ó 12 voltios. Las baterías usadas en los vehículos son recargables.

Las pilas y baterías generan son contaminantes, porque el electrolito utilizado es muy corrosivo y despide gases venenosos que contaminan el ambiente. Para evitar la contaminación, los científicos han creado las pilas recargables, pero no son muy utilizadas porque son más costosas. No obstante es importante crear conciencia ambiental y utilizar materiales y artefactos que no provoquen daños ambientales porque a medida que se contamina más el ambiente, la vida en el planeta se hace más difícil y menos duradera.

Materiales conductores

Un material conductor es el que permite el paso de la corriente eléctrica. Los más conocidos son los cables, aunque no es el cable el conductor, sino el material del cual esta hecho la parte interna del cable lo que es el conductor de la energía eléctrica. En la naturaleza hay muchos materiales que son buenos conductores de electricidad y otros, malos conductores. Por ejemplo, el agua es un buen conductor de electricidad, y como los seres humanos y los animales tienen un gran porcentaje de agua en sus cuerpos, estos los hace buenos conductores de electricidad. Por eso en ocasiones se sienten los llamados corrientosos.

Electricidad estática y dinámica

De acuerdo a la actividad de las cargas eléctricas, la electricidad puede clasificarse en dos grandes grupos: como electricidad estática o como electricidad dinámica.

¿Qué es la electricidad estática?

Recibe también el nombre de electrostática.

Como su nombre lo indica, se refiere a los electrones estáticos o en reposo, es decir sin movimiento, aunque hablar de electrones en reposo no es muy común porque estos siempre se visualizan como partículas inquietas que van de un lugar a otro. La electricidad estática se produce por la acumulación de cargas en un punto de un material.

Un cuerpo cargado siempre afecta a los demás cuerpos que lo rodean ya sea atrayendo o repeliendo sus electrones. Todo material cargado positivamente tiene en él escasez de electrones, mientras que todo material con carga negativa tiene exceso de electrones.

Los materiales cargados tienden a volver a su estado de equilibrio y para lograrlo necesitan descargase. Al hacer esto, lo consiguen desprendiendo energía la cual se manifiesta generalmente por medio de acciones mecánicas o por simples chispas. El proceso por el que adquiere carga el material contiguo se le llama inducción electrostática.

Como crear electricidad estática

Cuando cargamos un material estamos acumulando partículas eléctricas en un punto del mismo. Para lograr esto es necesario mover electrones libres de un átomo a otro, de tal forma que un material pierda electrones y el otro los gane. El método más sencillo para cargar un material es por frotamiento.

En las maquinas que se empleaban antiguamente para imprimir los periódicos, se generaba electricidad estática debido a la fricción entre los rodillos de la impresora y el papel que pasaba entre ellos; por esta razón los operarios debían usar accesorios de protección especial conectados a tierra que ofrecían una vía expresa a los electrones de manera que las cargas se neutralizaran; tal como se muestra en la figura 1.18.

La acumulación de electrones, resultado de la fricción, puede ser excesivamente peligrosa en ciertos casos, por ejemplo, los carros-tanques que transportan combustibles constituyen uno de ellos. A medida que el carro-tanque se desplaza, la fricción con el aire acumula electricidad estática en él. Si la tensión entre éste y cualquier objeto a su alrededor se hace muy grande, puede generarse una descarga eléctrica que podría causar un incendio y la explosión del combustible. Para prevenir esto, la gran mayoría de estos vehículos poseen en la parte inferior una cadena de metal que se arrastra constantemente por el camino para provocar un contacto con la tierra; de esta forma se descarga el vehículo y se previene algún accidente. Este fenómeno se hace visible ya que se produce chispas contra el pavimento a medida que el vehículo se descarga.

Cuando los materiales se encuentran muy cargados, los electrones saltan de un material a otro antes de que se establezca un contacto real entre ellos. En estos casos la descarga se ve en forma de arco luminoso. Un claro ejemplo son las cargas que se producen en las nubes al frotarse con las moléculas del aire; la gran cantidad de electricidad acumulada en éstas puede descargarse a través de grandes espacios provocando arcos de muchos metros de longitud llamados rayos, tal como se muestra en la siguiente figura el poder destructivo de ellos es un claro ejemplo de la cantidad de energía que pueden transportar los cuerpos cargados eléctricamente. La protección contra los rayos se obtiene solamente proporcionando a los electrones un camino fácil hacia la tierra por medio de pararrayos los cuales son muy efectivos.

¿Podemos emplear la electricidad estática?

La electricidad estática es de gran utilidad en la industria, por ejemplo:

. Se emplea para aplicar pinturas a objetos fabricados en serie; este proceso es conocido como pintura por aspersión o pintura electrostática. Durante este procedimiento se comunica una carga electrostática a las partículas pulverizadas de pinturas después de que salen de la boquilla del aspersor; dichas partículas son atraídas por el objeto que se está pintando, obteniendo así una capa informe y sin desperdicio de pintura.

. En la fabricación de papel abrasivo (de lija) para metales.

. En la fabricación de fibras para tejer alfombras y telas especiales.

. En los llamados precipitaciones que cargan las partículas de humo de las grandes chimeneas para luego llevarlas a unas pantallas donde no pueden contaminar la atmosfera.

Experimento de electricidad electrostática

¿Qué es la electricidad dinámica?

Para que la electricidad sea realmente útil, esta debe permanecer en movimiento, es decir, debe ser dinámica o activa y la fuente que la genere debe estar en constante renovación de sus cargas eléctricamente para que no pierda su capacidad en pocos segundos de trabajo.

El conde italiano Alessandro Volta (1745-1872) inventó la pila eléctrica en 1799, lo que originó una revolución científica en ese tiempo; se dio cuenta que mediante la acción química pueden restituirse constantemente las cargas eléctricas y que a medida que circula la corriente por el circuito los electrones que salen del terminal negativo de la batería, son sustituidos por la misma cantidad de estos (pertenecientes al conductor) que entran por el terminal positivo de la misma.

Solo después de que volta descubrió una fuente de electricidad constante, se pudo conocer lo que es en realidad un circuito eléctrico, y, por consiguiente, lo que es la electricidad dinámica.