Tema 3

La materia. Propiedades eléctricas y el átomo.

1.- LA ELECTRICIDAD: REPASO HISTÓRICOLa palabra electricidad procede de la palabra griega elektron que significa ámbar.

El ámbar es una sustancia de origen vegetal que producen algunos árboles y plantas. Aunque podemos encontrarlo en varios colores diferentes, el más característico es el amarillo anaranjado.

“Ámbar” es una palabra árabe que significa “lo que flota en el mar”, y es que esta sustancia tiene esa propiedad: flota sobre el agua del mar.El ámbar es utilizada para hacer joyas, por eso mucha gente piensa que es un mineral desconociendo su origen vegetal. Son de hecho las únicas joyas que se hacen con materiales vegetales.

La electricidad es una propiedad que posee la materia (aunque no esté continuamente manifestándose) que observó por primera vez el filósofo griego Tales de Mileto (año 600 a.C.) al frotar con piel un trozo de ámbar, tras lo cual pudo comprobar que esa sustancia era capaz de atraer trocitos de pluma o de materiales ligeros. Se pensó entonces que el ámbar era el único material que poseía esta propiedad.

Aunque hubo sabios antiguos que intentaron profundizar en el estudio de la electricidad, tuvieron que pasar más de dos mil años hasta que se avanzó en el conocimiento de esta propiedad.

En concreto fue el médico personal de la reina Isabel I de Inglaterra, William Gilbert, quien a comienzos del siglo XVII (en 1600) llevó a cabo un estudio con el que dedujo que la propiedad que Tales de Mileto había observado que presentaba el ámbar, la tenían también otros cuerpos, como el vidrio, el azufre o la sal y que esta propiedad se manifiesta cuando los cuerpos se frotan.

Gilbert clasificó los materiales en:

Materiales eléctricos: aquellos materiales que después de ser frotados con piel eran capaces de atraer pequeños trozos de materiales ligeros.Materiales no eléctricos: aquellos materiales que a los que no atraían a pequeños trozos de materiales ligeros después de ser frotados con piel.William Gilbert inventó además un instrumento llamado versorio que detectaba si los materiales eran eléctricos o no eléctricos.

El francés Charles du Fay afirma en el siglo XVIII que todos los materiales son eléctricos. Algunos materiales (los que Gilbert llamó eléctricos) atraían trocitos de materiales ligeros al ser frotados con piel (y también se comprobó si eran frotados con lana) y los materiales que no lo hacían (a los que Gilbert llamó no eléctricos) bastaba frotarlos con seda en vez de hacerlo con piel o lana para que fueran capaces de atraer pequeños materiales ligeros.

Así Du Fay hizo una clasificación nueva de los materiales y de la electricidad llamando:Electricidad resinosa: a la que poseen los cuerpos que la manifiestan después de ser frotados con piel o lana (como el ámbar, de ahí el nombre).Electricidad vítrea: a la que poseen los cuerpos que la manifiestan después de ser frotados con seda (como el vidrio, de ahí su nombre).

También observó Dy Fay que al acercar dos materiales con el mismo tipo de electricidad se repelían; es decir, intentaban alejarse uno del otro. De la misma manera comprobó que al acercar dos materiales con distinta electricidad se atraían; es decir, intentaban unirse.

También en el siglo XVIII, pero un poco más tarde, el científico americano Benjamin Franklin defendió que la electricidad era un fluido que pasaba de unos cuerpos a otros al ser frotados entre sí.

Así denominó electricidad positiva a la que poseían los materiales que ganaban fluido al ser frotados con otros materiales y electricidad negativa a la que poseían los materiales que perdían parte de su fluido al ser frotados con otros materiales.

2.- PROCEDIMIENTOS PARA DETERMINAR SI UN CUERPO ESTÁ

CARGADOUn cuerpo se dice que está cargado cuando está manifestando que posee electricidad.

Para determinar si un cuerpo está cargado o no se pueden utilizar los siguientes aparatos: el electroscopio, el péndulo eléctrico y el versorio.

2.1.- El electroscopioFue inventado por el físico francés Jean Antoine Nollet a mediados del siglo XVIII.

Este instrumento consiste en un recipiente de vidrio cerrado con un tapón de corcho que está atravesado por una barra metálica en uno de cuyos extremos (el que queda fuera del recipiente) posee una bola metálica y en el otro extremo (el que queda dentro del recipiente) posee dos láminas también metálicas.

Para saber si un material está cargado, basta tocar con él la bola metálica del electroscopio y observar lo que sucede con las láminas. Si estas se separan es porque el material está cargado y si no se mueven es porque el material no está cargado.

2.2.- El péndulo eléctricoEste instrumento, también del siglo XVIII, fue ideado por el físico francés Coulomb y consiste el una bola aislante colgada de un hilo.

Para comprobar si un cuerpo está cargado, primero hay que electrizar la bola del péndulo (en la pregunta siguiente veremos tres formas de hacerlo) y a continuación bastará con acercar el cuerpo a la bola del péndulo. Si esta se mueve significa que el cuerpo que hemos acercado está cargado y si no se mueve es porque no lo está.

Si además sabemos la carga del péndulo, podemos averiguar también la carga del cuerpo. Si al acerca el cuerpo al péndulo este se mueve alejándose de él, es porque el cuerpo tiene la misma carga que el péndulo.

Si al acercar el cuerpo al péndulo este se mueve acercándose al cuerpo, significa que tienen distintas cargas.

2.3.- El versorioFue inventado por William Gilbert en el siglo XVII y consiste en una guja metálica clavada a una base y en cuyo extremo lleva un par de aspas. Para averiguar si un cuerpo está cargado basta acercarlo a las aspas del versorio. Si estas se mueven significa que el cuerpo está cargado y si no se mueven es porque no lo está.

3.- FORMAS DE ELECTRIZAR UN CUERPOElectrizar un cuerpo consiste en conseguir que manifieste que posee electricidad. Hay varias formas de hacerlo:Por frotación: ya hemos visto que determinados cuerpos quedan electrizados al ser frotados con piel o lana (como el ámbar) y el resto al ser frotados con seda (como el vidrio).

Por contacto: podemos electrizar un cuerpo al ponerlo en contacto con otro que esté electrizado, además adquirirá la misma carga que la que tenga el objeto que ya estaba electrizado.

Por inducción: podemos electrizar un cuerpo acercándolo a otro cuerpo (sin tocarlo) que esté cargado. En este caso la carga del cuerpo que está electrizado atraerá las cargas del signo contrario del cuerpo que queremos electrizar, produciéndose una reordenación de sus cargas que deja electrizado el cuerpo.