CIENCIA
Interaccion electrostatica.
Los primeros experimentos realizados por Tales de Mileto al
frotar ambar mostraban efectos de atraccion y repulsion entre cuerpos.
Gray y Desaguliers: la conduccion electrica.
Stephen
Gray (1666-1736) vivia en una casa de ancianos en
Londres,era un hombre de edad y pobre cuando realizo los experimentos de
electricidad,guardaba materiales simples como hilo de seda,bloques de
resina,bolas de marfil y otros articulos para realizar experimentos de
electricidad estatica. Envio muchos de
sus escritos a la Real Sociedad (Royal Society) y fue elegido miembro de la
misma,continuo sus experimentos hasta su fallecimiento.
Entre
1729 y 1736, Stephen Gray y Jean Desaguliers realizaron una serie de
experimentos que mostraron que el corcho u otro objeto estando alejado a una
distancia de 240 a 270 metros podrian ser electrificados conectandolo por medio
de un alambre de metal con un tubo de vidrio previamente frotado con un paño o bien seco,esto constituye un hito fundamental en
la historia de la ciencia y la tecnologia,la transmision de energia electrica a
traves de una linea conductora,ellos pudieron crear un especie de telegrafo ya
en el siglo 18.Gray establecio que la electricidad como una corriente puede
viajar a traves de un conductor. Encontraron que otros materiales, tales como
la seda, no transportaban el estado electrico,de hecho, descubrieron en sus
primeros experimentos, que el objeto distante no podia ser electrificado si la
linea de transmision hacia contacto con la tierra, pero si podia ser
electrificado,si la misma estaba separada o aislada de la tierra,
suspendiendola por medio de hilos de seda.
De
todos estos experimentos, se establecio claramente que la electrificacion es un
efecto superficial; que la "virtud electrica" o el "fluido"
se mueve libremente entre dos cuerpos a lo largo de algun material metalico
denominado “conductor” por Desaguliers. La tierra, el cuerpo humano, metales, la
humedad son conductores. Los materiales que no conducen electricidad son
llamados no conductores o aisladores.
Una barra o una
esfera del metal cuando esta sostenida en la mano y frotada con un paño
bien seco no muestran ningun signo de electrificacion,pero si cuando estan
montados en un no conductor, el metal es electrificado facilmente y
practicamente cualquier material puede ser electrificado por friccion. Cuando a
un cuerpo metalico cargado se lo conecta a tierra,comparte su carga con la tierra que es un objeto enorme y
por este motivo el cuerpo pierde practicamente toda la carga. El agua es un
conductor de la electricidad y hace a los aisladores conductores cuando las
superficies de los mismos son mojadas o estan humedas. Esto hace comprensible
la rapida perdida de carga por los cuerpos electrificados en dias humedos.
Para aquellos
amantes de la experimentacion les propongo la siguiente pagina EXPERIMENTS
WITH FRICTIONAL ELECTRICITY ,en la misma se describe gran cantidad de experimentos con
la electricidad estatica,los mismos son simples de hacer y se usan materiales
faciles de conseguir.
Charles Dufay (1699-1739) y la atraccion y repulsion
electrica.
Dufay
de nacionalidad francesa,rico,sumamente cultivado, ingenioso, y discreto. El
dedico su corta vida al estudio de los fenomenos electricos. Se entero del
trabajo de Gray y se hizo su rival en Francia. En el trabajo de Gray se
menciona ocasionalmente a la repulsion. El debe haber notado que las pequeñas particulas que primero habian sido atraidas a una
barra de vidrio electrizada,eran fuertemente rechazadas despues de hacer
contacto directo con el mismo o cuando saltan chispas al acercar la barra a una
distancia muy cercana.
Dufay
observo que una de hoja de oro era siempre rechazada fuertemente por un tubo
electrificado de vidrio con el que se habia puesto en contacto, trato de
explicar esto creando una teoria del vortice del efluvio electrico,propongo al
lector consultar Experimentos
en electrostatica ,para comprender este fenomeno.
Dufay
publico sus investigaciones en 1733,estableciendo que existe dos tipos de
electricidad,la vitrosa que se produce al frotar una barra de vidrio con
seda y la resinosa que se produce frotando una piel en una barra de
goma, Benjamin Franklin las llamaria luego electricidad positiva y negativa
respectivamente.
La botella de Leyden es lo que se denomina capacitor en electricidad,esta puede acumular una carga electrica que se obtuvo de una maquina electrostatica.La carga puede ser utilizada luego en cualquier experimento de electricidad,como un generador para obtener una fuerte descarga en forma de chispa.
Pieter van Musschenbroek,profesor de matematica y fisica de la Universidad de Leyden en Holanda,experimentaba con la electricidad con un una maquina de friccion construida con una esfera de vidrio como la mostrada a continuacion,observe el lector que mientras la esfera gira en la parte inferior hay una tela que hace friccion contra la misma generando una carga electrica.
Conecto dicha maquina como se indica en la siguiente figura a una botella con agua,el electrodo metalico central lo introdujo en el agua,mientras que su asistente Cuneaus la sostenia con la mano,en el dibujo de la izquierda se cubre a la botella con una lamina metalica en lugar de la mano,de hecho tanto la mano como la lamina son conductores de la electricidad,mientras se apreta contra la esfera que gira un cuero,se generan cargas electricas positivas,que son recogidas por el cuerpo metalico que se apoya en la esfera,este sede las cargas negativas a la esfera,quedando con una carga positiva que se reparte por todo el y el agua que es conductora,esta carga positiva induce una carga negativa en el lado externo de la botella,que puede ser la mano o un metal conectados a tierra. Cuneaus,preocupado porque la maquina no producia una chispa,toco el alambre y recibio una descarga de la carga acumulada en la botella.
Coulomb
En el siglo XVIII, el fisico frances Coulomb
demostro que dos cuerpos electricamente cargados ejercen una fuerza de
atraccion o repulsion entre si similar a la fuerza gravitacional: proporcional
a la magnitud de la carga e inversamente proporcional al cuadrado de la
distancia entre ellas,midio
con un pendulo de torsion la fuerza entre particulas electricamente cargadas y
establecio una ley
F ~ q1q2/r2
Donde q1 y q2 son las cargas y r es la
distancia entre ellas, ademas, la fuerza
electrica es, como toda fuerza, un vector que tiene direccion; esta apunta a lo
largo de la linea que une las dos cargas.
La balanza de
torsion es un aparato muy simple,
consiste de una barra que cuelga de un hilo que puede
torcerse. Si la barra gira, el hilo tiende a regresarla a su posicion original.
Cuando llegamos a conocer la fuerza de torsion que el alambre ejerce sobre la
barra, tenemos un mecanismo muy sensible para medir fuerzas. Podemos, por
ejemplo, colocar un cuerpo cargado en uno de los extremos de la barra y acercar
al mismo otro cuerpo cargado,produciendose un movimiento de la barra. Coulomb coloco una pequeña esfera
cargada en la barra de la balanza y luego, a diferentes distancias, otra
esferita igualmente cargada. Entonces midio la fuerza entre ellas, fijandose en
el angulo en que la barra giraba.
A diferencia de la
fuerza gravitacional, que siempre es atractiva la fuerza electrica puede ser
repulsiva si las cargas de los cuerpos son del mismo signo o atractiva, de
signo contrario. (Existen en la naturaleza cargas electricas positivas y
negativas: por ejemplo, un atomo esta constituido por un nucleo con carga
positiva, rodeado de electrones de carga negativa; en condiciones normales, las
dos cargas se compensan exactamente entre si y la carga total de un atomo es
cero.)
Aproximadamente, por la misma epoca, Benjamin Franklin, en
Estados Unidos, demostro que los rayos que se producen durante las tormentas
son gigantescas chispas electricas que saltan entre las nubes y el suelo. El
estudio de la electricidad cobro un auge muy especial cuando se inventaron las
pilas, que en un principio se consideraron botellas que contienen un misterioso
"fluido electrico". Las pilas producen una corriente electrica en un
cable de metal; hoy en dia, sabemos que la corriente electrica es efectivamente
un flujo de particulas llamadas electrones.
Eduardo Ghershman,5.8.2001
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