En el año 600 aC, Tales de Mileto fue el primero en documentar el fenómeno de la electricidad estática. El filósofo griego observó cómo, al frotar ámbar con piel, esta última atraía partículas de polvo, lo que marcó el inicio de una fascinación que ha persistido por más de dos mil años.
La electricidad estática se produce en muchas ocasiones: al acariciar a los gatos, al frotar el pelo con un globo, o al frotar los pies en una alfombra. En la vida cotidiana es algo común.
Aunque la explicación detrás de este fenómeno permaneció elusiva durante siglos. Se sabe que el deslizamiento de dos objetos la causa, pero no por qué al ser frotados generan una carga eléctrica. Un equipo de investigadores de la Universidad Northwestern logró finalmente resolver este antiguo misterio.
Liderado por Laurence Marks, profesor emérito de ciencia e ingeniería de materiales, el estudiante Karl Olson descubrió que el frotamiento entre objetos genera electricidad estática debido a las diferentes fuerzas que actúan sobre la parte delantera y trasera de un objeto en movimiento. Los resultados fueron publicados en Nano Letters.
Estas diferencias en las fuerzas provocan deformaciones en las superficies que, a su vez, crean cargas eléctricas dispares, lo que lleva a la acumulación de carga y la posterior descarga eléctrica.
“La respuesta es sorprendentemente sencilla: el simple hecho de tener deformaciones diferentes (y, por lo tanto, cargas diferentes) en la parte delantera y trasera de algo que se desliza provoca la corriente”, afirmó Marks según el medio científico Phys Org.
Los conceptos del estudio
El avance clave radica en el descubrimiento de que el simple acto de frotar objetos entre sí genera diferentes deformaciones en la parte delantera y trasera del objeto. Estas deformaciones generan cargas eléctricas dispares en cada extremo, lo que provoca una corriente eléctrica y, finalmente, una descarga estática.
Esta explicación, que durante siglos eludió a los científicos, revela que la electricidad estática es un fenómeno causado por diferencias de tensión en la superficie de los materiales al ser frotados.
A partir de estas observaciones, los investigadores desarrollaron un nuevo modelo matemático que explica este proceso en términos de “corte elástico”, explicó Phys Org. Este concepto se refiere a la resistencia que un material opone cuando es empujado o deslizado sobre otra superficie.
Mientras un objeto se desliza, las irregularidades en su superficie, a nivel microscópico, generan fricción. Este proceso de fricción, a su vez, provoca el movimiento de las cargas eléctricas, acumulando energía que luego se libera en forma de descarga estática. Según Marks afirmó en el sitio web de la universidad: “El deslizamiento y el esfuerzo cortante están íntimamente conectados”.
Las repercusiones en la vida cotidiana
Aunque la electricidad estática a menudo se asocia con eventos cotidianos inofensivos, como los pequeños choques que se sienten al tocar una manija o el hecho de que el cabello se erice tras deslizarse por un tobogán, su impacto va mucho más allá de estos incidentes triviales.
La acumulación de cargas estáticas puede tener consecuencias significativas en diversas industrias. Por ejemplo, las descargas eléctricas son una causa común de incendios industriales o explosiones en entornos donde hay vapores inflamables o polvo en suspensión, según Phys Org.
Además, amplió el mismo medio, la electricidad estática puede ser un problema en la industria farmacéutica, donde se busca una dosificación precisa de medicamentos en polvo. La acumulación de cargas puede dificultar la distribución uniforme de estos compuestos, afectando la calidad y eficacia del producto final.
Este mismo fenómeno influye en procesos tan comunes como la molienda de granos de café, ya que las cargas eléctricas alteran la forma en que los granos se procesan y, en consecuencia, afectan su sabor, según explicó Marks en el comunicado de la universidad.
Por tanto, una mejor comprensión de los mecanismos detrás de la generación de electricidad estática, como el que ha proporcionado la investigación de la Universidad Northwestern, podría ayudar a mitigar estos problemas.
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