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Se tiene un globo o bomba cargada y se acerca a un péndulo conformado por una bola de material conductor que se encuentra descargado, pero en esta ocasión la toca. Prediga que efecto se ve en el péndulo en el momento de acercar la bomba.

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Se tiene un globo o bomba cargada y se acerca a un péndulo conformado por una bola de material conductor que se encuentra descargado. Prediga que efecto se ve en el péndulo en el momento de acercar la bomba.

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Cuando frotamos la bomba contra el cabello o una tela, se transfieren electrones y la bomba queda cargada, en el material conductor los electrones son libres de moverse. El análisis por inducción solo aplica sin contacto; cuando hay contacto, entra en juego la electrización por contacto, y el comportamiento cambia porque ya no hay solo redistribución, sino transferencia de carga.

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Experimento:

Se esperaba que, como la fuerza de atracción entre el globo y las cargas opuestas está más próxima que la repulsión de las cargas iguales, el resultado neto fuera atracción.
Al realizar el experimento se evidenció que la cadena, usada como material conductor, fue atraída por el globo, comprobando el análisis anterior.

Modificación 1:
Se esperaba que la fuerza de atracción entre la barrera polarizada y la cadena tuviera como resultado neto atracción.
Al realizar el experimento se evidenció que, al quedar el globo pegado a la barrera aislante, esta transmitió la polarización a la zona en contacto con la cadena. Como consecuencia, la cadena fue atraída y permaneció adherida a la barrera, confirmando lo esperado.

Modificación 2:
Se esperaba que la fuerza de interacción entre la barrera conductora y la cadena generara un proceso de atracción inicial y repulsión posterior.
Al realizar el experimento se observó que el globo quedó pegado a la barrera conductora y, debido a la transferencia de carga por contacto, la barrera se cargó y atrajo a la cadena. En este caso, la cadena permaneció adherida junto a la barrera y al globo, mostrando un efecto de atracción estable en lugar del rebote esperado.

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Modificación:

Cuando el globo toca la barrera, no hay transferencia de electrones porque en el aislante los electrones están fuertemente ligados. Sin embargo, el campo eléctrico del globo polariza las moléculas del aislante y la cadena del péndulo es atraída hacia esa zona cargada por inducción. El contacto no modifica la carga del globo, por lo que la atracción se mantiene estable y el péndulo queda adherido a la barrera.

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El experimento evidenció que tanto con barrera aislante como conductora la cadena terminó adherida, lo que se explica por la polarización inducida (aislante) y la transferencia de carga descrita por el modelo de Drude (conductor).

El experimento mostró que sin barrera la cadena rebotó al cargarse con el mismo signo del globo, mientras que con barrera aislante se adhirió por polarización y con barrera conductora permaneció pegada por transferencia de carga.

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Se comprobó que los fenómenos electrostáticos dependen del tipo de material (conductor o aislante) y del mecanismo de interacción (inducción o contacto).

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El trabajo permitió relacionar conceptos teóricos de electrostática con fenómenos cotidianos, fortaleciendo la comprensión práctica del tema.

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El experimento evidencia que los aislantes retienen la carga en la zona donde ocurre el contacto, mientras que en los conductores la carga se distribuye rápidamente.

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Se tiene un globo o bomba cargada y se acerca a un péndulo conformado por una bola de icopor que se encuentra descargado. Prediga qué efecto se ve en el péndulo en el momento de acercar la bomba.

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Cuando frotamos la bomba contra el cabello o una tela, se transfieren electrones y la bomba queda cargada, el icopor como material aislante no permite el movimiento libre de cargas, pero sus electrones en la superficie sí pueden reacomodarse ligeramente por inducción electrostática. Esto hace que cada molécula del icopor actúe como un dipolo inducido: El lado más cercano al globo se vuelve un poco positivo, el lado más alejado se vuelve un poco negativo, este efecto se llama polarización por inducción.

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Como modificación colocamos una barrera de material aislante. El campo del globo hace que las moléculas de la barrera se polaricen, por lo que el icopor es atraído hacia la barrera porque percibe la carga inducida negativa en la cara de la barrera que está más lejana al globo que le genera una polarización inducida.

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Experimento:

El icopor siente atracción hacia la bomba, porque sus cargas se polarizan: los electrones se alejan del globo (si está cargado negativamente), quedando la parte más cercana al globo con carga opuesta y el péndulo se mueve hacia el globo.

Al realizar el experimento evidenciamos como el icopor se pega al globo cuando este se acerca, comprobando el análisis anterior.

Modificación:

Se espera que como la fuerza de atracción entre la barrera y el icopor de como resultado neto atracción, pues la carga de la barrera polariza la del icopor.

Al realizar el experimento evidenciamos como el icopor se pega a la barrera cuando el globo se acerca, comprobando el análisis anterior.

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El experimento muestra que el péndulo de icopor, aunque es aislante, puede polarizarse y ser atraído por el globo cargado. Con la barrera aislante se observa el mismo efecto, pues esta se polariza primero y transmite la atracción al icopor. Esto confirma que la interacción electrostática se da a través del campo eléctrico, incluso sin contacto directo.

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Cuando frotamos la bomba contra el cabello o una tela, se transfieren electrones y la bomba queda cargada, en el material conductor los electrones son libres de moverse. Al acercar el globo, los electrones en el conductor son repelidos y se acumulan en el lado opuesto, mientras el lado más cercano al globo queda con exceso de cargas positivas inducidas.

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Modificación 1: Como modificación colocamos una barrera de material aislante. El campo del globo hace que las moléculas de la barrera se polaricen, por lo que la cadena del péndulo es atraída hacia la barrera porque percibe la carga inducida negativa. En otras palabras, la cadena no se pega directamente al globo, sino a la superficie polarizada del aislante.

Modificación 2: Como modificación colocamos una barrera de material conductor. Al acercar el globo, los electrones en la barrera son repelidos y se acumulan en el lado opuesto, mientras el lado más cercano al globo queda con exceso de cargas positivas inducidas. El péndulo primero es atraído hacia la barrera (por inducción), tras tocarla, adquiere la misma carga y se repelerá generando ese “rebote” característico.

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Experimento:

Se espera que como la fuerza de atracción entre el globo y las cargas opuestas está más próxima que la repulsión de las cargas iguales, el resultado neto es atracción.

Al realizar el experimento se evidenció que la cadena usada como material conductor era atraída por el globo comprobando el análisis anterior.

Modificación 1:

Se espera que como la fuerza de atracción entre la barrera y la cadena de como resultado neto atracción.

Al realizar el experimento se evidenció que la cadena usada como material conductor era atraída por la barrera comprobando el análisis anterior.

Modificación 2:

Se espera que como la fuerza de atracción entre la barrera y la cadena de como resultado neto repulsión.

Al realizar el experimento se evidenció que la barrera era atraída por el globo pero las condiciones no permiten que la cadena perciba el fenómeno esperado. Ya sea por el tamaño de la barrera, o el maltrato del material, entre otros factores.

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El experimento evidencia cómo en los conductores los electrones se mueven libremente y permiten la inducción electrostática, generando atracción hacia el globo. La barrera aislante muestra el efecto de la polarización dieléctrica, mientras que la barrera conductora hace una redistribución de cargas provoca primero atracción y luego repulsión.

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En una impresora láser: Un rodillo metálico se carga eléctricamente y atrae el polvo de tóner justo donde se necesita para formar la imagen. En ambos casos, lo importante es que el material conductor permite que las cargas se desplacen y se acomoden para generar atracción.

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En un purificador de aire: Las partículas de polvo, que en principio son neutras, se polarizan frente al campo eléctrico y son atraídas hacia placas cargadas, quedando atrapadas. Es el mismo fenómeno de atracción por cargas inducidas en un aislante.

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En los pararrayos: Cuando hay exceso de carga en la atmósfera, el pararrayos la recibe y la distribuye hacia la tierra, evitando que se acumule en un solo punto.

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Se tiene un globo o bomba cargada y se acerca a un péndulo conformado por una bola de material aislante que se encuentra descargado, pero esta vez la toca. Prediga que efecto se ve en el péndulo en el momento de acercar la bomba.

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Cuando la bomba cargada toca el péndulo de material aislante, las cargas quedan atrapadas en la zona de contacto. Como en los aislantes no hay electrones libres para redistribuirse, el péndulo adquiere carga localizada y se mantiene atraído hacia la bomba, quedando pegado a ella.

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Modificación 1: Como modificación colocamos una barrera de material aislante. El campo del globo atraviesa la barrera aislante y el péndulo se polariza y es atraído, aunque la fuerza podría disminuir si el material es dieléctrico (porque se polariza él mismo y reduce el campo que atraviesa)

Modificación 2: Como modificación colocamos una barrera de material conductor. Al acercar el globo la barrera conductora se polariza por inducción; en la cara cercana al globo aparecen cargas opuestas y en la cara opuesta aparecen cargas del mismo signo

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Experimento: El experimento muestra que, al acercar el globo cargado a la lana, esta se atrae por polarización inducida pero no se pega, ya que al ser un aislante no permite el movimiento libre de electrones ni la transferencia de carga como ocurriría en un conductor.

Al realizar el experimento evidenciamos que la lana se acerca al globo pero no se pega.

Por otro lado cuando se realizó la modificación con la barrera aislante el globo si se quedó pegado, el campo del globo genera dipolos estables en la lana. Así, la atracción se mantiene y la lana queda adherida al globo.

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Sin barrera, la lana solo mostró una atracción momentánea sin quedar adherida, lo que se aparta de la teoría ideal. Con barrera, el globo conservó su carga y la polarización de la lana fue estable, logrando que se pegara. Así, se confirmó que la barrera favorece la conservación de carga y la evidencia práctica de la teoría electrostática.

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Aplicación: Globos que se pegan a las paredes después de frotarlos

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Aplicación: Globos que se pegan a las paredes después de frotarlos

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Cuando el globo toca el aislante, le pasa un poco de carga, pero como este material no conduce bien, la carga queda concentrada en un punto. Eso hace que después se repelan entre sí. Es lo mismo que pasa cuando frotamos un globo y lo pegamos en la pared: queda cargado y esa carga atrae a la pared, haciendo que se quede pegado.

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Cuando dos objetos se frotan o simplemente se tocan, en la zona de contacto, algunos electrones o iones se transfieren de un material al otro. Al separarse, un objeto queda con exceso de electrones (carga negativa) y el otro con deficiencia de electrones (carga positiva). Esta carga eléctrica recibe el nombre de carga triboeléctrica, también conocida como carga estática o de contacto. El estudio de la triboelectricidad se remonta a los experimentos del filósofo griego Tales de Mileto, quien la

descubrió al frotar ámbar contra lana.

→ Ejemplo: Un globo contra el cabello

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No permite el movimiento libre de electrones por qué sus electrones están fuertemente ligados a los átomos.

→ Ejemplo: Plástico, vidrio, madera seca, caucho, icopor (poliestireno expandido).

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Permite el movimiento libre de electrones ya que sus átomos tienen electrones en la capa externa poco ligados, que pueden desplazarse fácilmente.

→ Ejemplo: Metales como cobre, aluminio, plata, hierro.

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Es el reacomodo de cargas debido a la presencia de una carga externa cercana, sin necesidad de tocarlo dando como resultado que el objeto se polariza globalmente y puede atraer o repeler.

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Es el fenómeno por el cual las cargas eléctricas libres dentro de un material conductor se redistribuyen cuando se expone a un campo eléctrico externo. Al acercar un cuerpo cargado, los electrones del conductor se mueven hacia un lado, dejando el extremo más próximo con carga opuesta inducida y el extremo más alejado con carga del mismo signo que el cuerpo externo.

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Es el fenómeno por el cual, al aplicar un campo eléctrico externo, las cargas en cada átomo o molécula de un material aislante se desplazan ligeramente de su posición de equilibrio. Esto genera pequeños dipolos eléctricos alineados con el campo, de modo que el material sigue siendo neutro globalmente, pero presenta regiones con ligera carga positiva y negativa en direcciones opuestas.

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Es un modelo propuesto por Niels Bohr en 1913 que describe al átomo como un núcleo central con carga positiva, alrededor del cual los electrones giran en órbitas circulares fijas y cuantizadas. Según este modelo, los electrones solo pueden ocupar ciertos niveles de energía y al saltar entre ellos emiten o absorben radiación en forma de fotones.

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Es un modelo propuesto por Paul Drude en 1900 para explicar las propiedades eléctricas y térmicas de los metales. Considera a los electrones de valencia como un "gas de electrones libres" que se mueven entre los iones positivos fijos de la red metálica, chocando ocasionalmente con ellos. Este enfoque permite describir fenómenos como la conductividad eléctrica y la ley de Ohm.

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Se recomendaría para la recreación perfecta de los experimentos mejores condiciones ambientales y de sanidad, ya que al tener objetos sin intervenciones como polvo, suciedad, entre otros permitiría una mejor evidencia de lo que sucede durante el experimento