Llegó la hora de realizar nuestra primera práctica electrónica. Una vez que hemos estudiado la electricidad estática estaría bien ver los efectos que produce esta mediante un artilugio construido por nosotros mismos.

En este artículo vamos a explicar que es un electroscopio y además vamos a fabricar uno con materiales muy comunes a practicamente costo cero. Siendo un instrumento sumamente fácil y económico de construir, con él podremos ver los efectos de la electricidad estática estudiados en el artículo anterior.

William Gilbert (1544-1603), médico y físico inglés, fué la persona que construyó por primera vez un electroscopio para realizar experimentos con cargas electrostáticas. Acérrimo defensor de la teoría copernicana, sus mayores aportaciones a la ciencia tratan sobre electricidad y magnetismo. Al mostrar que el hierro a altas temperaturas (al rojo) no presenta alteraciones magnéticas, se adelantó a los modernos descubrimientos de Curie. Aunque actualmente el instrumento inventado por Gilbert no es más que una pieza de museo, existiendo herramientas muchísimo mas modernas para estos menesteres, resulta muy instructiva su construcción. Prepárate pués para empezar a experimentar con la electricidad estática.

El electroscopio es un instrumento que nos puede indicar no solo si un cuerpo está o no cargado eléctricamente, sino que además podremos deducir el tipo de carga que contiene. Básicamente consta de una botella de vidrio cerrada con un tapón de material aislante. El tapón está atravesado por una varilla metálica cuyo extremo superior (el de fuera de la botella) acaba en una esfera llamada "colector". La parte inferior de la varilla (la que está dentro de la botella) tiene "conectadas" dos pequeñas laminillas de oro (así era en el instrumento original construido por Gilbert) aunque a nosotros nos bastará que estas sean de aluminio.

Vamos a construir el nuestro de una manera muy sencilla y con materiales de uso común en la mayoría de los hogares (Para una información mucho mas completa sobre la construcción del electroscopio accede a la sección de descargas y baja el artículo correspondiente):

- 1 bote de "Sal de Fruta" (ENO)
- 1 trozo de cable coaxial
- 1 trozo de alambre
- 1 corcho de botella
- 1 trozo de funda termoretractil
- 1 trozo de papel aluminio
- 2 pequeñas hojas de aluminio (ver texto)
- 1 pequeña pelota de goma

Para empezar, vamos a practicar un taladro en el tapón de plástico del bote de ENO para introducirle el corcho. Para ello le dibujaremos un círculo de un diámetro algo mayor que la parte mas estrecha de nuestro corcho. Con un "cutter" y muchísimo cuidado cortaremos el plástico para poder introducir el chorcho en el.

Ahora vamos a preparar el corcho con el cable coaxial. Practicaremos un taladro al corcho para que el cable coaxial pase por el de forma justa, no holgada. En el extremo inferior del cable coaxial soldaremos dos pequeños trozos de alambre (hilo de retención) a modo de horquilla. En el extremo superior soldaremos otro trozo de alambre para atravesar con el a la pequeña pelota de goma que, una vez recubierta por papel de aluminio, hará las veces de colector del electroscopio.

Para finalizar, remataremos nuestro trabajo colocando dos pequeños cilindros de funda termoretractil en cada extremo del cable coaxial, escondiendo de esta manera la malla del cable y dejando el acabado de nuestro trabajo con un estilo mucho mas profesional. Doblaremos en angulo recto los dos trocitos de alambre soldados al cable coaxial para que puedan recibir a las laminas móviles que crearemos a continuación.

Para las láminas móviles utilizaremos dos pequeñas hojas de aluminio cortadas de un envase de los utilizados para "pollos asados" por la mayoría de asadores. En el extremo de cada una de las hojas crearemos dos pequeños cilindros para introducir en ellos los alambres soldados en el cable coaxial para que el conjunto actúe a modo de bisagra y las hojas tengan plena libertad de movimiento, con el menor roce posible.

Una vez tengamos preparado el corcho con el cable coaxial y la pelota de goma recubierta de papel aluminio, introduciremos el conjunto en el bote de cristal de "ENO" y ya tenemos nuestro electroscopio terminado.

Para probar el instrumento recién construido procederemos a frotar objetos de determinados tipos de material con diferentes tejidos. Podemos probar diferentes tipos de materiales y comprobar la carga electrostática adquirida por cada objeto con nuestro electroscopio. Pero si queremos estar seguros de los resultados deberemos frotar una barra de lacre contra un trapo de lana, o una barra de vidrio con un trapo de seda natural. Solo de esta manera nos cercioraremos de que tenemos dos objetos con carga electrostática de signo contrario. Vamos pues a realizar nuestro experimento. Recordemos que SOLO LOS ELECTRONES SE DESPLAZAN Y LOS PROTONES PERMANECEN INMOVILES.

EL EXPERIMENTO
Electricemos la barra de lacre frotandola contra el trapo de lana. Acerquémosla ahora al colector de nuestro electroscopio sin llegar a tocarlo. Observaremos que las dos láminas móviles se separan por efecto de las cargas de igual signo presentes en ellas, debidas a la presencia de un cuerpo cargado negativamente en las inmediaciones del colector.

Pensemos que, en un principio, las láminas móviles estaban en un estado neutro, es decir, con la misma cantidad de protones que de electrones, sin ningún tipo de carga eléctrica dominante, por lo que "caen por su propio peso" y permanecían en posición vertical. Al acercar al colector la barra de lacre, fuertemente electrizada negativamente, entra inmediatamente en acción la ley de atracción y repulsión de cargas eléctricas.

Los electrones del colector, por efecto de la carga negativa del lacre, son "empujados", valga la expresión, hacia el otro extremo del cable, donde les esperan las láminas móviles. El colector y la parte superior del cable coaxial han perdido electrones que han "huido" hacia abajo. Las láminas móviles ahora tienen un elevado numero de electrones. Han adquirido carga negativa y por lo tanto se repelen y se separan la una de la otra. Al retirar el lacre, los electrones de las láminas móviles vuelven hacia sus átomos al haber desaparecido la fuerza de repulsión y las láminas vuelven a su posición original.

Frotemos de nuevo fuertemente nuestra barra de lacre, pero esta vez toquemos con ella el colector del electroscopio. Observaremos lo mismo que antes, con la diferencia de que esta vez al retirar nuestra barra de lacre las láminas permanecen separadas y no vuelven a juntarse. ¿Que ha ocurrido? Pués que las láminas han quedado electrizadas.

En el momento en que el lacre (un cuerpo con carga negativa por exceso de electrones) toca el colector (un cuerpo con carga positiva al haber "huido" parte de sus electrones) sabemos perfectamente que es lo que ha ocurrido ¿verdad?. Los electrones sobrantes del lacre pasan, por contacto, al colector. El lacre ha descargado su potencial negativo al cuerpo formado por el colector, el cable coaxial y las láminas de nuestro electroscopio. Al retirar la barra de lacre los electrones presentes en las láminas móviles intentarán regresar a sus átomos pero estos ya han sido "saciados" por el lacre y por lo tanto dichos electrones quedarán sueltos o, utilizando el término correcto, se habrán convertido en electrones libres (recordemos esta expresión). El resultado es que el cuerpo metálico de nuestro electroscopio ha quedado electrizado con una carga eléctrica estática negativa y por lo tanto las láminas móviles permanecen separadas por efecto de la repulsión de cargas del mismo signo.

Si ahora repetimos el experimento con una barra de vidrio y un trapo de seda natural el efecto será exactamente el mismo, solo que la explicación del fenómeno es diferente. En esta ocasión las partes metálicas de nuestro electroscopio habrán sido electrizadas con signo positivo, puesto que el vidrio habrá captado electrones del colector y de las partes metálicas del electroscopio. En esta ocasión no son las cargas de "fuera" las que entran en el electroscopio sino al revés, las cargas (los electrones) de "dentro" de nuestro electroscopio son los que "viajan" hacia el exterior dejando sus partes metálicas con carga positiva, o lo que es lo mismo, con un defecto de electrones. Recordemos que el vidrio no cede electrones pero sí los capta fácilmente una vez frotado con el trapo de seda. Tengamos siempre muy presente que son los electrones (-) los que se mueven mientras que los protones (+) permanecen fijos e inmóviles.

Puedes visualizar un video de nuestro electroscopio en pleno funcionamiento a continuación. La primera vez que se observa el efecto nos parecerá algo sorprendente.

Por último, hagamos un experimento al cual no daremos explicación. Serás tu el que tendrás que explicarnoslo a nosotros ¿que te parece?. Cogemos el electroscopio y tocamos su colector con el lacre previamente frotado enérgicamente contra la lana. Las láminas quedan electrizadas y separadas a pesar de haber retirado el lacre. Hasta aquí todo perfecto (es lo mismo que hemos hecho anteriormente). Ahora cogemos la barra de vidrio y la frotamos fuertemente contra el trapo de seda natural. La aproximamos al colector sin llegar a tocarlo... ¿Que ocurre y porqué? ¿Tienes explicación para ello?.