¿Qué es la electricidad estática? – Definición, causas y usos

Definición de electricidad estática

Probablemente haya experimentado los efectos de la electricidad estática. Si caminas sobre un piso alfombrado y luego agarras un pomo de metal, es posible que sufras un golpe rápido. Eso es electricidad estática en acción. La mayoría de los objetos, como una mesa, una silla y una persona, son eléctricamente neutrales. Esto significa que tienen el mismo número de cargas positivas y negativas.

Los objetos están formados por átomos, con el núcleo en el centro (compuesto por protones positivos y neutrones neutros) y una nube de electrones rodeando el núcleo. Eso significa que la nube de electrones se asienta sobre la superficie de cada objeto. Cuando los objetos se frotan entre sí, algunos objetos son propensos a perder algunos electrones, mientras que otros objetos son propensos a ganar electrones. Esta acumulación de exceso de carga se denomina electricidad estática . La acumulación de carga estática es temporal. El exceso de carga generalmente se pierde a través de una descarga (choque), particularmente cuando el objeto está cerca de un conductor (como el pomo de una puerta de metal).

El efecto triboeléctrico

Hay diferentes formas de separar la carga de un objeto neutro: por calor (efecto piroeléctrico), por presión (efecto piezoeléctrico), por inducción de carga (inducción electrostática) y la forma más común, por fricción (efecto triboeléctrico).

En esta lección, nos centraremos en la forma más común de acumular carga: el efecto triboeléctrico . El efecto triboeléctrico es un proceso simple en el que un objeto se carga eléctricamente al frotar contra otro objeto. Cuando los objetos se frotan entre sí, es más probable que algunos objetos pierdan electrones, mientras que otros tienen más probabilidades de ganar electrones. Esta tabla enumera una variedad de materiales listados como positivos (perder electrones) o negativos (ganar electrones).

Tabla de triboelectricidad

¿Cómo funciona la mesa? Si dos de estos objetos se frotan entre sí, el objeto más alto en la lista perderá electrones y el que está más abajo en la lista ganará electrones. Entonces, ¿cómo se puede prevenir o eliminar la electricidad estática?

Es posible que esté familiarizado con una tarea diaria que elimina la electricidad estática. Cuando lavas la ropa, pones un suavizante de telas. El suavizante de telas reduce o elimina por completo la adherencia estática de su ropa. Cuando la ropa está en la secadora, se frota entre sí, y la fricción debido a este contacto provoca una acumulación de electrones en la ropa, lo que le da carga a la ropa. Si alguna vez olvidó usar suavizante de telas, sabrá que la ropa se pegaría entre sí e incluso se descargaría (le daría un shock) cuando se la pusiera. Lo que hace el suavizante de telas es cubrir la ropa con una fina capa de productos químicos que suaviza la ropa (reduciendo la fricción), evitando la acumulación de carga en la ropa.

La humedad también es un remedio para la acumulación de estática. La humedad hace que el aire sea conductor, lo que permite que el exceso de carga se mueva del objeto al aire. Puede notar que es más probable que reciba una descarga estática en invierno que en verano. Esto se debe principalmente a que el aire de verano es más húmedo y el aire de invierno es más seco en muchas regiones. La ausencia de humedad en el aire provoca una acumulación de estática.

La eliminación de la electricidad estática es importante para los dispositivos microelectrónicos, por lo que siempre se empaquetan en bolsas conductoras. En estas bolsas, se permite que la carga se aleje del dispositivo.

Datos sobre la electricidad estática

Cubramos algunos hechos sobre la electricidad estática.

Los rayos son uno de los ejemplos más dramáticos de electricidad estática. Durante una tormenta, la turbulencia del viento hace que el aire suba y baje rápidamente. Este movimiento de aire es justo lo que se necesita para provocar una separación de carga en las nubes y en el suelo. La parte superior de la nube se carga positivamente, al igual que el suelo. La parte inferior de la nube se carga negativamente. Esta figura muestra la carga que se produce durante una tormenta.

Esta separación de carga provoca descargas dentro de la nube en forma de relámpagos, como habrás notado durante las tormentas eléctricas. Las condiciones adecuadas pueden provocar una descarga entre el fondo de la nube y el suelo. Esto suele ser lo que vemos durante una tormenta eléctrica.

La electricidad estática también se utiliza en la impresión láser. El tambor de la impresora está cargado positivamente, el papel está cargado negativamente y las cargas se atraen entre sí cuando entran en contacto entre sí, lo que obliga al tóner cargado positivamente a unirse al papel cargado negativamente. El calor dentro de la impresora asegura que la tinta permanezca en el papel. La impresión en color utiliza el mismo proceso, uniendo capas de tinta de diferentes colores sobre el papel cargado negativamente. El mismo principio se utiliza para pintar coches. El automóvil recibe una carga negativa para unirse con la pintura con carga positiva. El resultado es una distribución uniforme de la pintura que se adhiere mejor al automóvil.

Un ejemplo divertido de electricidad estática es la máquina Van De Graaff. Un generador Van De Graaff contiene una cinta transportadora y un cepillo de metal. En términos simples, el cepillo carga la cinta transportadora y la cinta transporta el exceso de cargas al domo. El interior de una máquina Van De Graaff se muestra aquí:

El interior de una máquina Van De Graaff

La carga que se acumula en el domo está esperando a descargarse. Poner la mano en la cúpula puede hacer que el exceso de carga fluya a través de usted y haga que su cabello se erice en sus puntas. Esta experiencia espeluznante se debe a que las fibras de su cabello se cargan con el mismo tipo de carga. Sabemos que las cargas iguales se repelerán y, dado que todas las fibras de su cabello tienen la misma carga, se repelerán de la única manera que pueden.

Resumen de la lección

La electricidad estática es la acumulación de carga en un material debido al contacto por fricción entre objetos. La triboelectricidad determina qué material se carga positivamente o negativamente como resultado de este contacto por fricción. El exceso de carga no dura mucho. Algo tan simple como tocar un material conductor descargará el exceso de cargas. Ésta es la razón por la que a veces sufre una descarga cuando toca su automóvil u otra persona. La humedad también es una cura contra la electricidad estática. Las moléculas de agua, que son conductoras, pueden evitar la acumulación de carga excesiva en un objeto. El ejemplo más dramático de descarga estática es un rayo.