Cómo funciona un electroscopio

El médico y filósofo natural londinense William Gilbert hizo un aporte a la física que, por su importancia, se convirtió también en su obra maestra: el electroscopio. Se deriva de sus estudios sobre el magnetismo y la publicación del libro “De Magnete”, en el cual concluye que la tierra es magnética. Gracias a este científico inglés, quien introdujo el término “electricidad”, se conoce cómo funciona un electroscopio y el ámbito de la física al que está vinculado.

También es posible construir un electroscopio casero, para lo cual sólo se necesitan unos pocos materiales. Papel de aluminio, un trozo de alambre conductor, un tapón o corcho elaborado de poliestireno, una botella de plástico, una varilla de vidrio y papel periódico bastan para hacer un interesante experimento en casa. Tener un contacto vivencial de este tipo resulta una manera efectiva para que pequeños y adultos aprendan sobre física.

¿Qué es un electroscopio?

Dos cuerpos con cargas eléctricas iguales se rechazan, mientras que si las cargas son diferentes se atraen y constituye una máxima de la Ley de Cargas Eléctricas. Este es uno de los principios que descubrió el médico y filósofo natural londinense William Gilbert, quien además creó un instrumento para medir estas cargas: el electroscopio. De esta manera, demostró de forma práctica las teorías que propuso en el año 1600 como resultado de sus investigaciones.

Con la ayuda del artefacto que diseñó, comprobó que es posible determinar no solamente si un objeto está cargado de energía electroestática sino también identificar de qué tipo, positiva o negativa. En ese sentido, cabe recordar que un cuerpo se carga de energía por la fricción que se genera al frotarse con otro objeto. Estas son las condiciones que se replican cuando se utiliza el electroscopio, que es muy útil para explicar esta teoría.

¿Cómo funciona un electroscopio?

El funcionamiento de un electroscopio se basa en la repulsión o separación entre dos cargas, bien sea por contacto o por inducción, un comportamiento que explica la Ley de Cargas Eléctricas. Las cargas se inducen por medio de las esfera ubicada en la parte superior del artefacto, lo cual se logra acercando un objeto que se encuentre previamente cargado con energía eléctrica.

A continuación, parte de esa energía la recibe la pieza esférica, para luego realizar un viaje a través del conductor hasta llegar a las láminas de aluminio. Ya que las dos piezas reciben una carga eléctrica del mismo tipo, ambas placas van a repelerse entre sí. Sin embargo, tan pronto como se toque el extremo superior del electroscopio con los dedos (u otro conductor), las planchas de aluminio pierden la carga y se unen nuevamente.

¿Qué es la inducción eléctrica?

El fenómeno al cual se le conoce con el nombre de inducción se refiere al reordenamiento de las cargas eléctricas, que ocurre sin que haya contacto físico entre dos objetos. El descubrimiento de la inducción electromagnética se le atribuye al físico británico Michael Faraday y data del año 1831. Asimismo, Farday destacó por aportes científicos como la electrólisis y el diamagnetismo.

¿De qué manera se determina la carga positiva o negativa que tiene un objeto?

Mediante el uso de un electroscopio es posible determinar si un objeto tiene una carga eléctrica positiva o negativa. Para hacerlo, resulta imprescindible que realice una inducción al electroscopio con una carga conocida. De esta manera, al realizar el experimento de manera habitual se podrá conocer este dato.

• Carga positiva: Se parte con un electroscopio previamente inducido con una carga positiva. Si cuando se acerca un objeto a la esfera superior las dos láminas de aluminio se separan todavía más, la reacción indica que el cuerpo empleado tiene carga positiva. Ya que cargas iguales se repelen. El efecto contrario indicaría una carga negativa.
• Carga negativa: Es necesario que de antemano se haya transferido una carga negativa al electroscopio. Si al acercar un cuerpo a la esfera metálica ambas placas de aluminio se alejan más de lo que estaban antes, quiere decir que hay presencia de una carga negativa. Mientras que en caso de ocurrir la acción opuesta, se trataría de un objeto que posee una carga positiva.

También en este caso se pone en práctica la Ley de las Cargas para conocer de qué manera se encuentra eléctricamente cargado un objeto determinado. No obstante, también existen otras formas igualmente efectivas para determinar si un cuerpo tiene carga positiva o negativa.

¿Cómo se puede construir un electroscopio en casa de manera sencilla?

El interesante experimento científico que realizó William Gilbert en el año 1600 también puede replicarse de manera casera. Aparte de constituir una actividad entretenida, mediante esta técnica de cómo construir un electroscopio casero se puede aprender mejor y de forma vivencial el funcionamiento de este artefacto. Además resulta sencillo y económico. Para hacerlo se necesitan los siguientes materiales:

• Papel de aluminio (del mismo que se utiliza en la cocina)
• Un trozo de alambre conductor
• Un tapón de corcho (elaborado de poliestireno o anime)
• Una botella de plástico
• Una varilla de vidrio (u opcionalmente de acrílico)
• Papel periódico

El primer paso es utilizar el papel aluminio para crear dos pequeñas láminas pequeñas y hacerles una perforación a uno de los extremos. Luego se debe colgar ambas piezas del cable conductor mediantes los agujeros hechos previamente. Posteriormente, atravesar el corcho con el alambre y colocar en el extremo superior una esfera de papel de  aluminio. El último paso es ubicar el sistema dentro de la botella de plástico.

Después de haber realizado todos los pasos anteriores, quedará listo el electroscopio casero. El papel de periódico se utilizará para frotar la varilla de vidrio, con lo cual se logra cargarla de energía y así transferir esa electricidad al artefacto mediante inducción electromagnética o contacto.

¿Para que se utiliza el magnetismo en la actualidad?

El invento del electroscopio resultó de fundamental importancia en las investigaciones que realizó William Gilbert, ya que le permitió probar su teoría, un valioso aporte a la ciencia. No obstante, es lógico preguntarse para qué se utiliza el magnetismo o cómo sirve en la vida diaria y especialmente en la actualidad. Esta energía se encuentra presente en múltiples aspectos de la cotidianidad. Algunos ejemplos de su utilización son los siguientes:

• Las brújulas (de cualquier tamaño) que sirven para orientarnos. su funcionamiento se basa en los campos magnéticos de la Tierra, que podría verse como un imán gigante.
• Accesorios como bolsos y muchos adornos utilizan imanes en sus broches. También se emplean en los relojes tradicionales.
• Las tarjetas de débito y crédito se valen del magnetismo para almacenar información sobre el usuario del plástico y sus datos bancarios, como número de cuenta y el saldo disponible. Aunque en la actualidad la mayoría incorporan un chip, aún cuentan con una banda electromagnética, la cual es la cinta de color oscuro que se ve al reverso.
• Dispositivos de seguridad de una amplia gama de establecimientos comerciales emplean imanes. De esta manera se puede realizar un control de la mercancía para evitar robos, al detectar cuando un artículo se hace pasar a través de la puerta del local.
• Puertas de establecimientos comerciales y locales de diversa índole incorporan imanes para brindar mayor seguridad y controlar cuando se abren o se cierran.

De la misma manera, se puede señalar otro uso menos reciente del magnetismo. Se trata de los cassettes de música y cintas utilizadas anteriormente para grabar videos, los cuales fueron sustituidos por medios de almacenamiento más modernos. En el ámbito de la informática ocurrió un caso similar con los diskettes, que luego dieron paso a las tecnologías actuales.

Además, en la actualidad se han encontrado múltiples usos para los electroimanes en el área industrial.

Otros datos curiosos sobre William Gilbert

El ingeniero físico y médico William Gilbert dejó un incalculable aporte a la humanidad con la invención del electroscopio y el descubrimiento del magnetismo, el cual conserva su vigencia incluso en la actualidad. No obstante, no fue esta su única contribución a la ciencia. A continuación se presentan algunos datos curiosos de William Gilbert, tanto de su obra como de su vida.

• El británico William Gilbert murió a consecuencia de la peste negra apenas tres años después de haber publicado su más importante trabajo científico, titulado “De Magnete” y estrechamente vinculado con el electroscopio.
• Su obra es extensa y no se centró exclusivamente en el magnetismo. También se dedicó a estudiar la electroestática e incluso tuvo la oportunidad de incursionar en el área de la termodinámica.
• En su carrera en la medicina destaca el hecho de haber sido nombrado médico tanto de la reina Isabel I como de Jacobo I, aunque solamente por un corto tiempo. Aunque se cree que la reina murió de envenenamiento a causa de albayalde, la causa de su muerte es aún desconocida.
• En la Luna existe un cráter con su nombre. Esa depresión en la superficie lunar se bautizó en su honor, por lo que la influencia de Gilbert trascendió la atmósfera de la Tierra y llegó al espacio.
• Además de haber creado el primer electroscopio, William Gilbert descubrió cómo lograr que un imán pierda su fuerza magnética de atracción. Esto es posible cuando se le aplica calor de manera intensa.
• William Gilbert fue contemporáneo con el físico, ingeniero y astrónomo italiano Galileo Galilei.

Puedes conocer más sobre el fenómeno de la electricidad en este video, que explica la relación que guarda William Guilbert con otros científicos y culturas antiguas en torno a esta energía.