Campos eléctricos y algunos experimentos.

1.- ¿Cómo se miden los campos eléctricos cercanos a la superficie de la Tierra? Cuando hay buen clima y cuando esta nublado el campo varía.

Antes de meternos a ciertas aplicaciones de los campos eléctricos, creo que es bueno definir qué es un campo eléctrico para que así podamos entender para qué sirven dichas aplicaciones.
Los campos eléctricos se producen por la existencia en el medio ambiente de cargas eléctricas, y determinan el movimiento de otras cargas eléctricas situadas dentro de su alcance. Cuando un objeto acumula carga eléctrica, ésta hace que otras cargas experimenten una repulsión o una atracción respectivamente, esto lo podemos comprobar muy fácilmente con cualquier objeto cargado. Recordemos que ya hemos estudiado cómo se puede cargar un objeto en relación al otro. La intensidad de estas fuerzas se denomina tensión eléctrica o voltaje, y se mide en voltios. Todo aparato conectado a una fuente eléctrica, aunque no esté prendido, está sometido a un campo eléctrico que es proporcional a la tensión de la fuente a la que está conectado. Los campos eléctricos son más intensos mientras más cerca están del aparato, y se debilitan con la distancia.
Una de las aplicaciones del campo eléctrico nos sirve para detectar qué intensidad tienen éstos en determinadas áreas del planeta y así prevenir problemas de salud a las personas que estén expuestas directamente a ellos. Hay una cantidad permisible de exposición a un campo eléctrico que oscila entre los 20 a 70 V/m, pero cuando esta cantidad es excedida, la persona expuesta puede experimentar lesiones de varios tipos, algunas de ellas, irreversibles.
Existen unos aparatos que nos ayudan a medir el campo eléctrico, está claro que no vamos a utilizar nuestras fórmulas de clase para medir el campo eléctrico en el mundo real, pero claro que sirve de base fundamental para la creación de la tecnología capaz de medir los campos. Estos aparatos reciben el nombre de molinos de campo eléctrico, y precisamente funcionan como molinos, tienen aspas que transmiten una fuerza e información a una computadora y luego ésta analiza los datos, evalúa condiciones y arroja valores aproximados de las variaciones del campo eléctrico detectado.
El estado del tiempo es un factor sumamente influyente en la intensidad del campo eléctrico, cuando hay buen tiempo el campo eléctrico registrado por estas máquinas normalmente se encuentra entre 20 y 100 V/m, pero en condiciones de tormenta y mal tiempo dicho campo puede dispararse hasta los 8 ó 10 Kv/m

2.- El experimento de la cubeta de hielo de Faraday

Este experimento realizado por Faraday tiene mucho con qué ver con el tema visto anteriormente de los tipos de redistribución de cargas, este procedimiento alude a la transferencia de carga de un conductor a otro por contacto.
Este tipo de redistribución fue estudiado por dicho físico utilizando como conductor un recipiente metálico hueco (de ahí el nombre de cubeta), donde guardaba el hielo que utilizaba en el laboratorio.
Introdujo una esfera cargada previamente al recipiente descargado, al momento de entrar la esfera al cubo, éste, se carga con una carga contraria a la de la esfera y la parte externa del cubo queda cargada con la misma carga que la esfera, esto nos demuestra que el cubo, por dentro atrae a la esfera cargada formando un campo eléctrico de atracción.
Un electroscopio conectado a la parte exterior de la cubeta mostraría la presencia de cargas mediante la desviación de su aguja.

3.- El experimento de la gota de aceite de Milikan

Robert Milikan fue el físico que descubrió la carga eléctrica del electrón mediante este experimento. Gracias a su aportación muchos avances en la tecnología se han podido desarrollar y claro, también es cierto que nos complicó un poco la existencia a los estudiantes de electricidad… bueno, expliquemos el experimento:
El físico colocó dos barras cargadas eléctricamente, alimentadas de una fuente de poder, es decir, existía una diferencia de potencial que hacía que se cree un campo eléctrico. Ya conectado el aparato, introdujo en el medio, en manera de spray, unas gotitas de aceite viniendo de un atomizador que caían por la fuerza de la gravedad existente. Lo interesante de este experimento es que, manipulando el campo eléctrico y volviéndolo vertical, y, logrando que la placa quedara cargada negativamente se lograba mantener las gotas de aceite suspendidas en el espacio sin que éstas tengan una caída abrupta al fondo del recipiente. Esto nos indica que las cargas eran negativas y al chocar o acercarse a otro cuerpo negativamente cargado, éstas tenían un efecto de repulsión y suspensión.
Y así, conociendo el valor de la masa de la gota, la intensidad del campo eléctrico y el valor de la gravedad, se pudo calcular el valor de la carga de la gota. Al repetir varias ocasiones el experimento, Milikan se dio cuenta de que las cargas obtenidas eran siempre múltiplos de una carga subatómica elemental, la del electrón, y fue así como logró establecer la carga del electrón, que hasta hoy, permanece constante e invariable.

4.- ¿Cómo funcionan las fotocopiadoras?

Creo que una de las actividades que más realiza uno como estudiante es la de sacar copias a libros, documentos, apuntes…entre otras guías de estudio. Pero realmente, al menos yo, nunca me había puesto a investigar sobre el funcionamiento de las fotocopiadoras, simplemente hacía la pregunta que normalmente hacemos, ¿cuánto va a ser? Pues he aquí que explicamos de manera corta, pero precisa, el funcionamiento de estas máquinas que nos son de gran ayuda y se han vuelto indispensables para el beneficio de muchos estudiantes.

Las fotocopiadoras modernas no utilizan tinta y su funcionamiento se basa en el aprovechamiento de la electricidad estática, algo muy interesante sin duda alguna.
Quedé fascinado cuando investigué un poco sobre su funcionamiento.

Primero, el rodillo de la copiadora se carga con electricidad estática al girar velozmente frente a un productor de alto voltaje
Luego, las partes negras de la imagen original no reflejan luz, por lo que la carga positiva permanece en el rodillo, las partes electrizadas atraen al “toner” que se adhiere a ellas y reproduce las zonas negras del original
El papel de la copia corre por otro rodillo y se calienta para que se funda el polvo del “toner” y quede perfectamente adherido al papel.

Intentaré explicar de manera más sencilla este proceso con otro ejemplo que se me ocurre:
Supongamos que tenemos una esfera de imán con carga positiva (viene siendo el rodillo), y dejamos caer sobre ella trocitos de imanes, unos positivos y otros negativos, suena obvio el decir que únicamente los negativos permanecerán en la esfera y los positivos pasarán de largo.
Pues precisamente pasa algo similar, las partes negras del formato original, al no reflejar la luz, quedan cargadas electrostáticamente (pueden ser los imanes negativos) y son llenadas por el polvo que se utiliza y las partes blancas, al dejar pasar la luz, permanecen descargadas.


"Las puertas de la sabiduría nunca están cerradas."
Benjamín Franklin.