Aisladores vs conductores
Cuando un objeto adquiere algún exceso de carga, ¿qué sucede? ¿La carga se queda donde la colocaste o se mueve? Bueno, eso depende del tipo de material del que esté hecho el objeto. Ciertos materiales, llamados conductores , permiten que la carga eléctrica se mueva con bastante libertad a través de ellos. La mayoría de los metales son buenos conductores, por lo que cuando se carga un objeto metálico, es libre de moverse. Otros materiales, como el plástico y el caucho, se llaman aislantes porque no permiten que las cargas eléctricas se muevan a través de ellos.
Echemos un vistazo al interior de un aislante y un conductor para ver qué los hace diferentes. Dentro de los conductores y aislantes, hay muchos átomos diminutos, y dentro de cada átomo, hay protones cargados positivamente y electrones cargados negativamente. Los protones siempre están estrechamente unidos entre sí dentro del núcleo de cada átomo, por lo que no se mueven en conductores O aislantes. Por el contrario, los electrones están en una nube alrededor del núcleo. En los aisladores, todos los electrones están fuertemente unidos a cada átomo y no tienen libertad para moverse de un átomo a otro. En los conductores, algunos de los electrones están débilmente unidos a cada átomo para que puedan moverse fácilmente, permitiendo que la carga fluya y se redistribuya por todo el conductor.
Distribución de carga en un conductor de forma regular
Los conductores permiten que las cargas se muevan porque tienen muchos portadores de carga (electrones) altamente móviles. ¿Cómo saben los cargos adónde ir? Recuerde que las cargas que son iguales siempre se repelerán entre sí, por lo que si hay un exceso de electrones en cualquier lugar de un conductor, se alejarán entre sí hasta que se alejen lo más posible entre sí.
Donde terminarán? Imagine que está atrapado en una habitación con un grupo de personas y todos quieren alejarse lo más posible unos de otros. No pueden salir de la habitación, entonces, ¿adónde van? ¡A las paredes exteriores de la habitación! Se alejan unos a otros hasta que no pueden ir más lejos. El exceso de electrones en un conductor cargado negativamente hace exactamente lo mismo. Se empujan unos a otros hasta que todos terminan en la superficie exterior. No quedarán cargas dentro del conductor una vez que alcance el equilibrio y las cargas dejen de moverse.
Si la superficie del conductor es lisa y regular, como una esfera, las cargas se alejarán entre sí hasta que todas terminen exactamente a la misma distancia entre sí.
Conservación de Carga: Definición y Transferencia de Carga
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Distribución de carga en un conductor de forma irregular
¿Cómo cambia la distribución de carga si la superficie del conductor NO es lisa y regular? En este caso, habrá más carga donde la superficie se curva más bruscamente y una menor acumulación de carga en lugares donde la superficie es menos curva o plana. Esta acumulación de carga en puntos afilados crea grandes campos eléctricos cerca de estos puntos, lo que hace que sea más probable que se generen chispas.
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Distribución de carga en un aislador
Dado que los aisladores no contienen portadores de carga móviles como conductores, las cargas no pueden moverse fácilmente a través de ellos de la misma manera. Sin embargo, eso no significa que no se pueda cargar un aislante. Lo que sí significa es que, en un aislador, las cargas permanecen donde se colocaron inicialmente. Por ejemplo, suponga que tiene una varilla cargada negativamente y toca un extremo de otra varilla de plástico neutral. Dado que el plástico es un aislante, la varilla solo tendrá una carga exactamente en los lugares donde ha sido tocada por la varilla ya cargada. Las cargas no pueden alejarse unas de otras por mucho que se repelan.
A diferencia de los conductores, la distribución de carga en un aislante NO depende de la forma del objeto. Las cargas permanecen donde las coloque, independientemente de la forma o el tamaño del objeto.
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Resumen de la lección
En los conductores , como los metales, los electrones no están estrechamente ligados a los átomos individuales y pueden moverse libremente. Si la superficie del conductor es lisa y regular, entonces todas las cargas terminarán a la misma distancia entre sí en la superficie exterior del conductor. Si la superficie NO es lisa y regular, habrá más carga en las áreas donde la superficie se curva más pronunciadamente.
En los aisladores , como el plástico y el caucho, los electrones no tienen libertad para moverse. Cuando se carga un aislante, las cargas permanecen donde se colocan y NO se mueven.
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