PROCESOS DE ELECTRIZACIÓN
OBJETIVOS: a)
Distinguir entre conductores y aislantes,
b
)
explicar la operación del electroscopio y
c
)
distinguir entre
carga por fricción, conducción,
in
ducción y polarización.
La existencia de dos tipos de carga eléctrica (y, por lo tanto, de fuerzas eléctricas de atracción y repulsión) se
demuestra fácilmente. Antes de aprender cómo se hace esto, veamos la distinción entre conductores y
aislantes eléctricos. Lo que distingue a esos amplios grupos de sustancias es su capacidad para conducir, o
transmitir, cargas eléctricas. Algunos materiales, particularmente los metales, son buenos conductores de
carga eléctrica. Otros, como el vidrio, el caucho y la mayoría de los plásticos, son aislantes, o malos
conductores eléctricos. Una comparación de las magnitudes relativas de las conductividades de algunos
materiales se presenta en la figura 15.3.
En los conductores, los electrones de valencia de los átomos —o electrones localizados en las órbitas más
exteriores—, están débilmente ligados. Como resultado, es fácil removerlos del átomo y que se muevan en el
conductor; incluso es posible que abandonen este último por completo. Esto es, los electrones de valencia no
están permanentemente ligados a un átomo particular. Sin embargo, en los aislantes, incluso los electrones que
están menos ligados, lo están tan fuertemente, que es difícil removerlos de sus átomos. Así, la carga no se mueve
con facilidad, ni se puede remover fácilmente de un aislante.
Como muestra la figura 15.3, también existe una clase de
materiales “intermedios”, llamados semiconductores. Su capacidad
de conducir carga es intermedia entre la de los aislantes y los
conductores. El movimiento de electrones en los semiconductores es
mucho más difícil de describir que el simple enfoque para el electrón
de valencia usado para aislantes y conductores. De hecho, los detalles
de las propiedades de los semiconductores se comprenden sólo con la
ayuda de la mecánica cuántica.
Sin embargo, es interesante notar que es posible ajustar la
conductividad de los semiconductores agregando ciertos tipos de
impurezas atómicas en concentraciones variables. Desde la década
de los años 40, los científicos emprendieron investigaciones sobre
las propiedades de los semiconductores con el fin de crear
aplicaciones para tales materiales. Los científicos usaron
semiconductores para crear los transistores, luego circuitos de estado
sólido y después los microchips para computadoras. El microchip es
uno de los principales desarrollos responsables de la tecnología para
computadoras de alta velocidad de que disponemos actualmente.
Ahora que ya sabemos un poco sobre conductores y aislantes, aprendamos sobre la manera de determinar el
signo de la carga de un objeto. El electroscopio es uno de los dispositivos más sencillos usados para
demostrar las características de la carga eléctrica (figura 15.4). En su forma más simple, consiste en una barra
metálica con un bulbo metálico en un extremo. La barra está unida a una pieza metálica sólida, de forma
rectangular, que tiene unida una “hoja”, generalmente hecha de oro o de aluminio. Este conjunto está aislado
de su recipiente protector de vidrio por medio de un marco aislante. Cuando los objetos cargados se acercan
al bulbo, los electrones en éste son atraídos o repelidos por tales objetos. Por ejemplo, si una barra
negativamente cargada se acerca al bulbo, los electrones en el bulbo son repelidos, y el bulbo se queda con
una carga positiva. Los electrones son conducidos al rectángulo metálico y a la hoja unida a él, que se
separará, ya que tienen carga del mismo signo (figura 15.4b). De forma similar, si una barra cargada
positivamente se acerca al bulbo, la hoja también se alejará. (¿Podría explicar por qué?)
