Electrostática
Se conoce como electrostática a una rama de la física que estudia los efectos producidos en los cuerpos como consecuencia de sus cargas eléctricas, o lo que es lo mismo, el comportamiento de las cargas eléctricas en situación de equilibrio. Dicha carga eléctrica es la responsable de los efectos electrostáticos (de atracción o de repulsión) que se generan entre los cuerpos que la poseen.
La electrostática surgió, históricamente, mucho antes de que se comprendiera que la electricidad y el magnetismo son fenómenos emparentados y que deben estudiarse conjuntamente.
Los antiguos griegos ya habían notado los extraños fenómenos que surgían de frotar un trozo de ámbar con lana u otros tejidos, y cómo atraían objetos pequeños con electricidad estática.
La formulación de la Ley de Coulomb en el siglo XVII y de las Leyes de Maxwell en el siglo XIX dio forma definitiva al campo de la disciplina, y sentó las bases para su inclusión en el estudio formal del electromagnetismo.
Como se genera:
La electrostática es un fenómeno de las superficies que se genera cuando dos o más cuerpos entran en contacto y se separan de nuevo. Esta acción da lugar a una separación o transferencia de electrones negativos de un átomo a otro. El nivel de carga (la fuerza del campo) depende de varios factores: el material y sus propiedades físicas y eléctricas, la temperatura, la humedad, la presión y la velocidad de separación. Cuanto mayor es la presión o la velocidad de separación, mayor es la carga.
La carga electro estática es mayor durante los meses de invierno debido a la baja humedad. Cuando la humedad relativa es alta, algunos materiales pueden absorberla y, como consecuencia, su superficie puede volverse semiconductora. Debido a la transformación de la superficie en (semi)conductiva, la carga electrostática permanece a niveles bajos o puede incluso llegar a desaparecer. La serie triboeléctrica contiene numerosos materiales. Cuando se produce fricción, esos materiales pasan a tener una carga positiva o negativa. La magnitud y la polaridad de la carga dependen de la posición del material en la serie.
El objeto de estudio de la electrostática es la electricidad estática.
Ésta se define como el fenómeno producido entre dos cuerpos que han acumulado una carga eléctrica, ya sea por inducción o por fricción, y que luego la descargan al entrar en contacto, generando distintos tipos de reacción.
- Carga eléctrica por frotación. Determinados objetos pueden cargarse eléctricamente tras ser frotados el uno contra el otro, ya que este contacto despoja de los electrones externos a uno y los transfiere al otro, energéticamente favorable. Este objeto queda, así, cargado electronegativamente, mientras que el otro queda cargado electropositivamente. Esto será mucho más potente si los materiales frotados son aislantes.
- Carga eléctrica por inducción. Otro mecanismo de carga de electricidad estática requiere del contacto entre un material ya cargado electronegativamente y otro sin cargar. El contacto físico ocasiona que el objeto sin carga se polarice: los electrones superficiales huyan al extremo opuesto del contacto y carguen negativamente el extremo, mientras que el lugar del contacto se carga positivamente. Esto se traduce en una fuerza eléctrica neta, a pesar de que el segundo objeto carezca de carga eléctrica como tal.
¿Cómo se puede controlar la electricidad estática?
La neutralización de la carga electrostática en los materiales no conductivos se realiza mediante ionización activa. En los puntos de alta tensión de estos equipos, las moléculas de aire se dividen en iones positivos y negativos. La carga electrostática del producto atrae los iones de la polaridad opuesta, neutralizando el material. Simco dispone de una amplia gama de equipos para distintos procesos de producción y aplicaciones. Sin embargo, la electricidad estática también puede ser útil. Mediante el uso de alta tensión, los materiales se pueden cargar con electricidad estática para que se adhieran temporalmente entre sí, facilitando con ello los procesos de producción.
Problemas que provocan las cargas electrostáticas en los procesos de producción.
- Conversión: la acumulación de cargas electrostáticas provoca que la bobina atraiga el polvo y la suciedad. El material debe desecharse.
- Embalaje: la acumulación de cargas electrostáticas atrae la contaminación y las etiquetas no se pegan. La producción se ralentiza.
- Plástico: las piezas moldeadas por inyección atraen la contaminación y provocan descargas electrostáticas al personal durante el procesamiento. La eficiencia disminuye.
- Textil: las cargas electrostáticas provocan que los hilos se enganchen y se rompan en los porta bobinas y las urdidoras. Es necesario parar la máquina.
Fenómenos electrostáticos
Numerosos fenómenos registrados nos permiten experimentar lo postulado por la electrostática, incluso mediante ejercicios cotidianos y simples, por ejemplo:
- Al peinarnos. Si el peine posee cierto tipo de material plástico aislante, al frotarlo repetidamente contra nuestro cabello se cargará de electricidad y atraerá nuestro cabello, haciendo que se eleve o se ponga de punta. Incluso se puede usar ese peine cargado para atraer pequeños trozos de papel.
- Arrastrar los pies por la alfombra. Se debe tener puestas medias de tela, para que la electricidad estática se acumule en nuestro cuerpo y después podamos tocar a alguien directamente y sentir una pequeña descarga eléctrica entre las pieles.
- Frotar un vidrio con un paño. Si el paño es lo suficientemente grueso, el vidrio (que es un aislante) quedará cargado eléctrica mente y atraerá las pequeñas partículas que haya alrededor.
