Hoy os proponemos un experimento sencillo y fácil de hacer en el aula, que permita observar las líneas del campo eléctrico experimentando con materiales que están a nuestro alcance. Básicamente, definimos campo eléctrico como el origen de fuerzas a causa de la atracción y la repulsión, es decir, la fuerza física que tiende a unir o separar los cuerpos.
Además, una de las características más interesantes de los campos eléctricos es que el número de líneas del campo eléctrico es proporcional a la carga eléctrica, además, estas líneas siempre tienen su origen en una carga positiva y terminan en una carga negativa.
Todos los cuerpos con masa tienen cargas eléctricas. Estas cargas son las responsables de crear los campos eléctricos, que es el espacio alrededor de una carga eléctrica. En él se manifiestan las fuerzas de atracción o de repulsión sobre otras cargas eléctricas situadas en este espacio.
Hemos oído hablar del campo eléctrico, pero, y ¿de sus líneas? Pues sí, el campo eléctrico tiene líneas. ¿Son fáciles de ver? ¿De qué color son? Todas esas preguntas serán respondidas en este artículo que podréis poner en práctica en vuestra clase o casa de forma muy sencilla. ¿Listos?
El concepto de líneas de campo (o líneas de fuerza) fue introducido por Michael Faraday (1791-1867). Son líneas imaginarias que ayudan a visualizar cómo va variando la dirección del campo eléctrico al pasar de un punto a otro del espacio.
Vamos a poner en contexto el experimento para entender qué vamos a hacer y qué vamos a ver.
¿Qué es un campo eléctrico?
Primero, es importante saber qué es un campo eléctrico.
Un campo eléctrico es una región del espacio en la que una carga eléctrica experimenta una fuerza eléctrica debido a la presencia de otras cargas eléctricas. El campo eléctrico es una propiedad vectorial, lo que significa que tiene tanto magnitud como dirección. La magnitud del campo eléctrico se mide en unidades de newton por culombio (N/C), y su dirección está determinada por la dirección de la fuerza eléctrica que experimentaría una carga positiva en ese punto del campo.
El campo eléctrico se puede representar mediante líneas de campo eléctrico, que son líneas imaginarias que indican la dirección en la que una carga positiva se movería en presencia del campo. El campo eléctrico puede ser producido por cargas eléctricas en reposo, como un electrón o un protón, o por cargas eléctricas en movimiento, como una corriente eléctrica.
Los campos eléctricos son de gran importancia en la física y la ingeniería, ya que son responsables de muchos fenómenos eléctricos, como la conductividad eléctrica, la capacitancia, la polarización eléctrica y la generación de ondas electromagnéticas.
¿Qué necesitamos para hacer el experimento de las líneas de campo eléctrico?
Para realizar este sencillo experimento necesitaremos una serie de objetos bastante fáciles de conseguir con los que podremos observar el comportamiento de las líneas de campo eléctrico.
- Un bote de vidrio con tapa
- Aceite de girasol para cocinar
- Cable de 40 cm
- Papel de aluminio y cinta adhesiv
- Canica de vidrio y un punzón
- Hierbas de infusión (té o manzanilla)
- Una pantalla de TV ( si lo hacéis en clase y tenéis un generador de Van de Graaff
¿Cómo se realiza el experimento de las líneas de campo eléctrico?
La preparación de este experimento es muy sencilla y lo primero que haremos es construir el circuito.
Para ello forraremos la canica con papel de aluminio y la engancharemos con cinta adhesiva a un extremo del cable (los dos extremos tienen que estar pelados de material aislante).
Haremos un pequeño agujero (con el punzón) en la tapa del bote de vidrio para poder pasar el cable por él. Este cable tiene que cerrar el circuito y ser conectado a la pantalla del TV.
Tras haber seguido estos pasos correctamente, el circuito está listo para ser conectado.
Ahora preparamos la mezcla. Dentro del bote de cristal añadimos las hierbas de infusión (un par de bolsitas), y lo llenamos con el aceite dejando un dedo de margen al final. Utilizamos aceite en lugar de otro líquido para que las partículas (las hierbas) ni floten ni decanten, sino que se mantengan en suspensión y así observar mejor las líneas del campo eléctrico.
Una vez tengamos la mezcla, se introduce la bola dentro del bote y lo cerramos bien.
Removemos un poco y ahora solo se tiene que encender el TV, conectar el extremo del cable con un trozo de cinta adhesiva a la pantalla (que estará protegida con un trozo de aluminio) y observar cómo se alinean las semillas o las hierbas.
¿Por qué sucede y cómo explicamos el experimento de las líneas de campo eléctrico?
La electricidad estática generada en la pantalla de un TV hace que se cargue la bola de papel de aluminio, por esa razón se genera un campo eléctrico dentro del bote. Las semillas o hierbas que se encuentran suspendidas en la mezcla se alinean siguiendo las líneas del campo eléctrico que hay dentro del bote.
Si posteriormente acercamos un dedo al bote de vidrio, observamos que las semillas se alinean apuntando hacia él. Esto se debe a que nosotros poseemos un potencial diferente al de la bola cargada.
¿A qué es fácil de hacer? Probadlo y ya nos explicaréis qué tal os ha salido.