El chasquido que suena al quitarse un jersey en invierno se debe a que, entre dos objetos que se frotan, los electrones pasan de uno a otro y ambos quedan con cargas opuestas.
Antes de frotar, los dos objetos son neutros, con la misma cantidad de carga (+) y (−), y solo se mueven los electrones, que son ligeros. Los protones siguen atrapados en el núcleo.
El objeto que pierde electrones queda (+), el que los gana queda (−), y las cargas iguales se repelen mientras que las distintas se atraen.
En el esquema, al aumentar los electrones transferidos aparecen tantos huecos en la varilla de vidrio como electrones de más en el paño.
El chasquido de un jersey
Para entender la electricidad estática hay que decidir primero qué es lo que se mueve. Antes de frotarlos, la varilla de vidrio y el paño tienen cada uno el mismo número de cargas (+) y (−) y son neutros; al frotar, algunos electrones de la superficie de la varilla pasan al paño. La varilla queda con falta de electrones y positiva, el paño con electrones de sobra y negativo, y como el paño ganó justo lo que perdió la varilla, la carga total de los dos es la misma que al principio. No se ha creado carga: los electrones que ya estaban solo cambiaron de sitio.
🧤 Electricidad estática en la vida diaria
①Si frotas un globo contra el pelo, el pelo se levanta hacia el globo
②En un día seco, al tocar el pomo de una puerta se nota un pequeño calambre
③Una regla de plástico frotada en la manga atrae trocitos de papel
④En todos los casos, al frotar, los electrones pasaron de un objeto a otro
Al frotar, los electrones pasan de un lado a otro
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Electrones que pasan de una varilla de vidrio a un paño al frotarlos
Las dos cajas del esquema de arriba empiezan con seis cargas (+) emparejadas con seis cargas (−). Cuando el control fija cuántos electrones se mueven, salen otros tantos (−) de la varilla de vidrio y quedan huecos punteados, mientras que el mismo número de electrones verdes se alinea en la parte baja del paño. Ninguna carga (+) se mueve, y la última línea muestra siempre el +n de la varilla y el −n del paño con el mismo tamaño: el propio dibujo enseña que la carga se conserva. Con el control en 0, las dos cajas vuelven a ser neutras.
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💡 Cómo se carga un objeto al frotarlo
①Antes de frotar, los dos objetos tienen la misma cantidad de carga (+) y (−) y son neutros
②Al frotar solo se mueven los electrones; los protones se quedan dentro del núcleo
③El objeto que pierde electrones queda (+) y el que los gana queda (−)
④Qué objeto pierde electrones depende de los materiales: el vidrio frotado con seda queda (+) y el plástico frotado con piel queda (−)
Fuerzas entre cargas
Como la varilla de vidrio acaba siendo positiva, es fácil pensar que le llegó carga positiva, pero en realidad es positiva porque los electrones la abandonaron. Los protones están bien sujetos en el núcleo y frotar no basta para arrancarlos. En el esquema de abajo, al elegir signos iguales las dos esferas se alejan y con signos distintos se acercan; esa fuerza depende solo del tipo de carga, no de cómo se haya cargado el objeto. Las láminas de un electroscopio se separan por lo mismo: las dos tienen carga del mismo tipo y se repelen.
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Sentido de la fuerza entre cargas iguales y entre cargas distintas
Fuerza entre cargas (fuerza eléctrica)
Cargas del mismo tipo → repulsión, cargas de distinto tipo → atracción
(+) con (+) y (−) con (−) se repelen; (+) con (−) se atraen. Cuanto más cerca están, más intensa es la fuerza
Electrización y electroscopio
🔬 Detectar carga con un electroscopio
①Un electroscopio es una placa metálica, una varilla metálica y dos láminas finas de metal unidas en una sola pieza
②Al acercar un objeto cargado a la placa, los electrones del interior se ven atraídos o empujados y las dos láminas quedan con carga del mismo tipo
③Las cargas iguales se repelen, así que las láminas se separan
④Si se separan hay carga, y cuanto más se abren, mayor es la carga
Formas de cargar un objeto
Frotamiento / contacto / inducción electrostática
Frotamiento: los electrones pasan al frotar | Contacto: los electrones se reparten al tocar un objeto cargado | Inducción: con solo acercar una carga, los electrones del objeto se acumulan en un lado
Resumen
La electricidad estática en una línea
Frotar → los electrones se mueven → el objeto se carga → fuerza eléctrica
Perder electrones da (+), ganarlos da (−), y lo que uno pierde es lo que el otro gana
🎯 Lo que suele preguntarse en el examen
①Al frotar se mueven los electrones (−); los protones (+) no se mueven
②El objeto que pierde electrones queda (+) y el que los gana queda (−)
③Las cargas del mismo tipo se repelen y las de distinto tipo se atraen
④Un objeto sin carga es neutro: tiene la misma cantidad de (+) y de (−)
⑤Si las láminas del electroscopio se separan, hay un objeto cargado cerca o el electroscopio está cargado
Ejemplos y evaluación
Ejemplo 1
Al frotar una varilla de vidrio con un paño, la varilla queda con carga positiva. ¿Hacia dónde se movieron los electrones y qué carga tiene el paño?
1
Al frotar solo se mueven los electrones; perderlos da (+) y ganarlos da (−).
2
La varilla quedó (+), así que perdió electrones, y esos electrones pasaron al paño, que por tanto queda (−).
▸ Los electrones pasaron de la varilla de vidrio al paño, y el paño queda con carga negativa
En el esquema de arriba, sea cual sea el número de electrones elegido, el + de la varilla y el − del paño siempre tienen el mismo tamaño.
Ejemplo 2
¿Qué fuerza actúa entre dos objetos con carga negativa que se acercan, y qué fuerza actúa entre un objeto positivo y otro negativo?
1
Entre cargas del mismo tipo actúa una fuerza que las separa (repulsión).
2
(−) y (−) son del mismo tipo y se repelen; (+) y (−) son de distinto tipo y se atraen (atracción).
▸ Repulsión entre (−) y (−); atracción entre (+) y (−)
El sentido de la fuerza eléctrica depende solo de si las dos cargas son del mismo tipo o de tipos distintos.
tipo prueba de unidad
¿Qué afirmación sobre la generación de electricidad es correcta?
①Al frotar, los protones se mueven y dan carga
②Al frotar, los electrones se mueven y dan carga
③Las cargas del mismo tipo se atraen
④Un objeto que gana electrones queda con carga positiva
⑤Las cargas de distinto tipo se repelen
▸ ② Al frotar, los electrones se mueven y dan carga
1
Lo que se mueve al frotar son los electrones; los protones están fijos en el núcleo y no se mueven.
2
Lo que se mueve son electrones (①), las cargas iguales se repelen (③), ganar electrones da carga negativa (④) y las cargas distintas se atraen (⑤).