Ads-728

Ads-728

Psicología

Astrofísica

Genética

Neurociencia

» » » ¿Qué es la electricidad estática?


Referencia: LiveScience.com .
“What Is Static Electricity?”
por Jim Lucas, 24 de julio
*******
 La electricidad estática puede ser una molestia o incluso un peligro. Esa misma energía que hace que su cabello ponerse de punta también puede dañar los componentes electrónicos y causar explosiones. Sin embargo, adecuadamente controlada y manipulada, puede resultar una gran bendición para la vida moderna.

Rayos cayendo en la Torre CN de Toronto, Canadá.
La torre, de 553 metros es golpeada cerca
de 80 veces al año, pero unas tiras de cobre que
van desde la parte superior de su antena
hasta las 52 varillas enterradas bajo tierra
canalizan las descargas.
"La carga eléctrica es una propiedad fundamental de la materia", según Michael Richmond, profesor de física del Instituto de Tecnología de Rochester. Casi toda la carga eléctrica en el universo es transportada por los protones y electrones. Los protones se dice que tienen una carga de +1 electrón, mientras que los electrones tienen una carga de -1, aunque estos signos son completamente arbitrarios. Debido a que los protones están generalmente confinados en los núcleos atómicos, que a su vez están embebidos dentro de los átomos, y no son tan libres para moverse como los electrones. Por lo tanto, cuando hablamos de corriente eléctrica, casi siempre significa un flujo de electrones, y cuando hablamos de la electricidad estática, por lo general significa un desequilibrio entre las cargas negativas y las positivas en los objetos.

Causas de la acumulación de carga estática

Una causa común de acumulación de carga estática es el contacto entre los materiales sólidos. Según la Universidad de Hawai: "Cuando dos objetos se rozan entre sí crean electricidad estática, un objeto cede electrones cargándose de manera más positiva, mientras que el otro material asume los electrones y su carga se vuelve más negativa". Esto se debe a que un material tiene electrones enlazados más débilmente, y el otro tiene muchas vacantes en sus capas electrónicas externas, de esta manera los electrones pueden pasar de la primera capa a la última creando un desequilibrio de carga cuando se separan los materiales. Los materiales, los cuales pueden perder o ganar electrones de esta manera, se llaman triboeléctricos, de acuerdo con la Universidad de Northwestern. Un ejemplo típico de esto se estaría dando bajo sus pies a través de la alfombra, sobre todo por la baja humedad que hace que el aire, menos conductor, aumente el efecto.

 Debido a que las cargas iguales se repelen entre sí, éstas tienden a migrar a las extremidades del objeto cargado, a fin de alejarse la una de la otra. Esto es lo que hace que tu cabello se enerve cuando tu cuerpo adquiere una carga estática. Cuando tocas entonces una pieza aislada de metal, como un tornillo en la placa del interruptor de la luz, le estás proporcionando, a la carga que se ha acumulado en tu cuerpo, un camino al suelo. Esta descarga repentina crea una chispa visible y audible a través del aire entre el dedo y el tornillo. Esto se debe a la gran diferencia de potencial entre tu cuerpo y el suelo que puede llegar a 25.000 voltios.

Peligros de la acumulación de carga estática

 Además de causar un impacto doloroso, estas descargas repentinas de alta tensión pueden ser una fuente de ignición de sustancias inflamables, de acuerdo con la Occupational Safety and Health Administration (OSHA). Las descarga estática puede dañar los componentes electrónicos delicados. De acuerdo con la NASA, una simple chispa desde un dedo puede dañar componentes sensibles y hacerlos inservibles, así pues, se deben tomar precauciones a la hora del mantenimiento de placas de circuitos en bolsas plásticas conductoras, y usar correas de conexión a tierra para disipar la continua carga estática de tu cuerpo.


Otra fuente de carga estática es el movimiento de fluidos a través de un tubo o manguera. Si ese líquido es inflamable --como la gasolina--, una chispa por descarga repentina podría dar lugar a un incendio o una explosión. Las personas que manejan combustibles líquidos deben tener mucho cuidado de evitar la acumulación de carga y descarga súbita. En una entrevista, Daniel Marsh, profesor de física en la Universidad Estatal de Missouri Sur, advirtió que al poner gasolina en tu coche, siempre hay que tocar una parte metálica del automóvil después de hacerlo, para disipar cualquier carga que podría haberse desarrollado por deslizamiento a través del asiento. Además, al comprar gas para tu cortadora de césped, siempre debes cogerla de tu coche y colocarla en el suelo mientras la llenas. Esto disipa la carga estática continua y evita crear una chispa.

Los grandes parques de depósitos presentan un mayor peligro de incendios y explosiones, por lo que la National Transportation and Safety Board (NTSB) ha emitido directrices que incluyen minimizar la generación de carga estática, previniendo la acumulación de carga, evitando la descarga de la chispa, y controlando el medio ambiente en el interior del depósito.

El gas y vapor en movimiento, también puede generar carga estática. El caso más conocido de esto es el rayo. Según Martin A. Uman, autor de "Todo sobre los rayos" (Dover, 1987), Benjamin Franklin demostró que el rayo era una forma de electricidad estática cuando él y su hijo volaban una cometa durante una tormenta eléctrica. Ataron una llave a la cuerda de la cometa, y la cuerda húmeda condujo la carga de la nube hasta la llave que despidió chispas cuando él la tocó. (Contrariamente a algunas versiones de la leyenda, la cometa no fue alcanzada por un rayo. Si así hubiera sido, los resultados podrían haber sido desastrosos.)

Franklin, de hecho, dio forma a la manera en que pensamos acerca de la electricidad. Se interesó en el estudio de la electricidad en 1742. Hasta entonces, la mayoría de la gente pensaba que los efectos eléctricos eran el resultado de la mezcla de dos fluidos eléctricos diferentes. Sin embargo, Franklin se convenció de que sólo había un fluido eléctrico y que los objetos podían tener un exceso o deficiencia de este fluido. Inventó los términos "positivo" y "negativo", en referencia al exceso o la deficiencia, según la Universidad de Arizona. Hoy en día, sabemos que el "fluido" son en realidad electrones, pero estos no fueron descubiertos hasta pasados unos 150 años.

Según el Laboratorio de Propulsión Jet, las nubes desarrollan zonas de carga estática debido a las gotas de agua caliente de las corrientes ascendentes, que intercambian electrones de los fríos cristales de hielo con las corrientes descendentes. De acuerdo con la NASA, el potencial entre estas cargas atmosféricas y el suelo puede exceder de 300 000 voltios, por lo que las consecuencias de ser alcanzado por un rayo pueden ser letales. En un rayo, la corriente tiende a moverse sobre la superficie del cuerpo en un proceso llamado "external flashover" [combustión súbita externa], lo que puede causar quemaduras graves, sobre todo en el punto inicial de contacto. Parte de la corriente, sin embargo, puede viajar a través del cuerpo y dañar el sistema nervioso, de acuerdo con el National Weather Service. Además, la conmoción de la explosión puede causar lesiones internas traumáticas y la pérdida permanente de la audición, y el flash brillante puede dañar la visión de manera temporal o permanente. Como ejemplo de la tremenda energía liberada por un rayo, Marsh comentó acerca de la observación personal de un gran roble que se dividió en dos, literalmente, por el impacto y la alta presión creada por un rayo.

Si uno puede oír un trueno, en general, ya se encuentra en un rango sorprendentemente cerca, de acuerdo con la Universidad de la Florida. Si uno está fuera, y una tormenta se acerca, usted debe buscar inmediatamente refugio en un edificio o vehículo y evitar tocar cualquier metal. Si no hay un interior donde refugiarse, es mejor alejarse de objetos altos como árboles, torres o cerros, quedarse en cuclillas, y si es posible, en equilibrio sobre las puntas de sus pies, haciendo tan poco contacto con el suelo como sea posible, según la Brigham Young University .


Aplicaciones de la electricidad estática

Mientras que la electricidad estática puede ser una molestia o incluso un peligro, como en el caso de una descarga estática, en otros casos puede ser bastante útil. Por ejemplo, las cargas estáticas pueden ser inducidas por corriente eléctrica. Un ejemplo de esto es un condensador, que tiene la capacidad de almacenar carga eléctrica, análogamente a un muelle reserva su energía mecánica. Una tensión aplicada al condensador crea una diferencia de carga entre las placas. Si el condensador se carga y el voltaje se desconecta, se puede mantener la carga durante algún tiempo. Esto puede ser útil, como en el caso de los supercondensadores, que pueden sustituir las baterías recargables en algunas aplicaciones, aunque también puede ser peligroso. Los equipos electrónicos, como los viejos monitores de ordenador CRT y los televisores contienen grandes condensadores que pueden retener una carga de hasta 25.000 voltios, lo cual pueden causar lesiones o ser mortal, incluso después de que el dispositivo haya sido apagado durante varios días.

Otra forma de crear una carga estática útil es la tensión mecánica. En los materiales piezoeléctricos, los electrones, literalmente, pueden ser expulsados ​​del lugar, obligados a pasar a la región de baja tensión. Debido al desequilibrio de voltaje, la carga resultante puede ser aprovechada para trabajar. Una aplicación recolecta la energía, por lo que dispositivos de baja potencia pueden funcionar con la energía producida por las vibraciones ambientales.

Otra aplicación son los micrófonos de cristal. Las ondas de sonido en el aire pueden desviar un diafragma, conectado a un elemento piezoeléctrico, capaz de convertir las ondas de sonido en una señal eléctrica. En la operación inversa, la señal eléctrica puede convertir un transductor piezoeléctrico en un altavoz de movimiento, reproduciendo así el sonido.

las cargas estáticas localizadas también pueden verse afectadas por una luz intensa. Este principio es el que hay detrás de las fotocopiadoras e impresoras láser. En las fotocopiadoras, la luz puede provenir de una imagen proyectada en una hoja de papel; en las impresoras láser, la imagen se traza sobre el tambor por un rayo láser de exploración. El tambor entero está cargado inicialmente por un cable de descarga coronal que emite electrones libres a través del aire, explotando el mismo principio que causa el Fuego de San Telmo. Los electrones del cable son atraídos a un tambor cargado positivamente. La imagen se proyecta sobre el tambor fotoconductor, y la carga es disipada por las zonas iluminadas, mientras que las áreas oscuras de la imagen permanecen cargadas. Las áreas cargadas en el tambor pueden entonces atraer las partículas del tóner con carga opuesta, que son las que luego se pegan sobre el papel, el cual está respaldado por un rodillo de carga positiva, que se funden en el lugar por una resistencia eléctrica.

Marsh señaló que, las plantas eléctricas de carbón utilizan precipitadores electrostáticos que recogen partículas de las chimeneas para ser eliminadas como residuos sólidos en lugar de ser descargadas en el aire. En otra aplicación, él describió cómo se aplica la carga estática a los herbicidas que se pulverizan sobre las malezas en una fina niebla. Las gotitas cargadas son atraídas y distribuidas uniformemente sobre las hojas de las plantas indeseables, en lugar de caer al suelo y desperdiciadas. El mismo principio se utiliza para la pintura a pistola electrostática, de manera que la mayoría de pintura vaya sobre el objetivo y se descargue menos en el aire o las paredes o en el suelo.

###
- Relacionados: Princeton Plasma Physics Lab: Electricity and Magnetism.

,

«
Next
Entrada más reciente
»
Previous
Entrada antigua
Editor del blog Pedro Donaire

Filosofía

Educación

Deporte

Tecnología

Materiales