¿Alguna vez ha visto un rayo o se ha sorprendido al tocar el pomo de una puerta? Si es así, has observado la potencia de las cargas eléctricas en acción. Las cargas eléctricas positivas y negativas se crean a partir del movimiento de pequeñas partículas llamadas electrones. Si bien los electrones son tan pequeños que ni siquiera se pueden ver con un microscopio, puedes ver cómo se forman las cargas positivas y negativas simplemente usando elementos en tu propia casa.

Electrones y carga

Quizás ya sepas que toda la materia está compuesta de partículas microscópicas llamadas átomos. Sin embargo, los átomos están formados por partículas aún más pequeñas llamadas electrones, protones y neutrones. Los protones se encuentran en el centro, o núcleo, de un átomo, y tienen una carga positiva; los neutrones también se encuentran en el núcleo pero no tienen carga. Los electrones orbitan alrededor del núcleo y están cargados negativamente.

Normalmente, un átomo tiene la misma cantidad de protones y electrones. Sin embargo, debido a que los electrones se encuentran en la parte externa de un átomo, a veces se moverán de un átomo o grupo de átomos a otro. Cuando un átomo o grupo de átomos tiene más electrones que protones, está cargado negativamente
. Cuando un átomo o grupo de átomos tiene más protones que electrones, está cargado positivamente
. Un átomo o grupo de átomos que tiene la misma cantidad de protones y electrones tiene carga neutra

Cómo crear una carga positiva

Si alguna vez se ha frotado un globo en tu cabello y lo usaste para que tu cabello se levante, ya sabes cómo hacer cargas positivas y negativas. Cada vez que los átomos se frotan entre sí, los electrones pueden transferirse entre ellos. Esto significa que un objeto no puede cargarse positivamente a menos que otro objeto se cargue negativamente; esos electrones tienen que ir a alguna parte. Cuando frotaste el globo en tu cabello, los electrones se movieron de los átomos en tu cabello a los átomos en el globo, haciendo que tu cabello se cargara positivamente y el globo cargase negativamente.

Tu cabello se levanta porque los objetos con cargas opuestas se sienten atraídos el uno al otro. Es posible que también hayas pegado el globo a una de las paredes de tu casa. Esto se debe a que los objetos cargados, ya sean positivos o negativos, también son atraídos por objetos con carga neutra, como la pared. Sin embargo, si acercas el globo a otro globo que cargaste de esta forma, los dos globos se alejarían el uno del otro. Esto se debe a que dos objetos con la misma carga, ya sean positivos o negativos, siempre se repelen entre sí.

Serie Triboeléctrica

Has visto cómo los electrones se mueven de tu cabello al globo cuando los frotaron uno contra el otro. ¿Pero por qué se movieron de tu pelo al globo y no al revés? El globo siempre terminará cargado negativamente en este experimento, debido a que ciertas sustancias eliminan los electrones más fácilmente que otras, y siempre será más fácil para la goma en el globo tomar los electrones de tu cabello que para que tu cabello tome los electrones del globo.

Una serie triboeléctrica
es una lista que muestra cuán fácil es que diferentes sustancias tomen electrones entre sí. Cuanto más baja es una sustancia en una serie triboeléctrica, es más probable que se cargue negativamente. Una sustancia puede tomar electrones de cualquier sustancia por encima de ella en la serie. Por ejemplo, tome la siguiente serie triboeléctrica:

Pelo Vidrio Papel Lana Vinilo Látex Teflón

Puede ver que frotar teflón sobre cualquiera de las otras sustancias en esta lista hará que estos materiales tengan carga positiva, porque el teflón puede tomar electrones de todos ellos. Y cualquier sustancia en esta lista puede cargarse negativamente al tomar electrones de tu cabello.

¿Por qué golpear un rayo?

Las cargas positivas y negativas son también la razón por la que los rayos caen durante las tormentas. Los nubarrones se forman cuando las gotas de agua en el frío, las partes superiores de la atmósfera se congelan y caen; al mismo tiempo, las corrientes ascendentes llevan vapor de agua hacia arriba. El agua que cae y la que sube se rozan entre sí: el agua que cae se carga negativamente y el agua que sube se carga positivamente. Debido a esto, la nube de tormenta está cargada negativamente en la parte inferior y cargada positivamente en la parte superior.

Normalmente, debido a que un objeto cargado se siente atraído por un objeto con carga neutra, los electrones en la nube tormentosa fluirían lentamente a la carga neutra suelo. Sin embargo, el aire entre la nube y el suelo sirve como un aislante
, una sustancia que impide que los electrones se muevan a través de él fácilmente. Pero una vez que se acumula una carga negativa lo suficientemente fuerte en la parte inferior de la nube, incluso el aire no puede detenerla. Todos los electrones saltan al suelo en forma de rayo.