Desde la antigüedad se sabe que después de la fricción, los objetos pequeños se atraen entre sí o, por el contrario, se repelen. Hace siglos, los científicos descubrieron que las cargas eléctricas eran las responsables. Pero los físicos todavía discuten sobre por qué se cargan los cuerpos por frotar. Pero recientemente, los expertos finalmente han encontrado la respuesta.
La nueva versión, que está en excelente acuerdo con los datos experimentales, se describe en un artículo científico aceptado para su publicación en la revista Physical Review Letters. Mientras tanto, puede familiarizarse con su preimpresión. La investigación fue dirigida por Laurence Marks de la Universidad Northwestern en Estados Unidos.
La primera mención de la electrificación por fricción está asociada con el nombre del antiguo filósofo griego Tales de Mileto, que vivió en los siglos VII-VI a. C. Notó que la piel, frotada con una varilla de color ámbar, atrae motas de polvo. Por cierto, la palabra griega antigua "electrón" (ἤλεκτρον) significa literalmente "ámbar".
Hasta ahora, los físicos no han podido establecer de forma fiable qué mecanismo está detrás de la electrificación por fricción, también llamado efecto triboeléctrico en los círculos científicos.
La nueva teoría lo vincula al efecto flexoeléctrico. Este fenómeno ocurre cuando un dieléctrico se somete a una deformación desigual (es decir, el grado de deformación varía de un punto a otro), surge una diferencia de potencial en él. Esto se debe al hecho de que las cargas eléctricas se redistribuyen dentro de la sustancia.
Mientras tanto, incluso las superficies más suaves a nanoescala son un caos inimaginable de "cordilleras" y "depresiones". Cuando se frota, estas diminutas irregularidades se deforman, lo que debería provocar un efecto flexoeléctrico.
Según los cálculos de los autores, se produce una diferencia de potencial de ± 1-10 voltios. Esto es suficiente para proporcionar electrificación por fricción.
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El modelo concuerda bien con varios tipos de resultados experimentales. Entonces, explica por qué los objetos se cargan por fricción, incluso si están hechos del mismo material. La distribución no uniforme de la carga triboeléctrica también se hace evidente. Además, la teoría predice perfectamente los resultados de las mediciones de la densidad de carga superficial.
Agregamos que este descubrimiento promete beneficios prácticos. Por tanto, la electrificación por fricción se utiliza en una variedad de dispositivos. Y en otros casos, por el contrario, hay que prevenirlo, porque una chispa deslizada puede provocar un incendio. Una comprensión más profunda de la naturaleza del efecto permitirá a los ingenieros usarlo de manera más efectiva o, por el contrario, deshacerse de él.
Y, por supuesto, es bueno saber por qué tu amado gato suelta chispas (aunque es posible que esto todavía sea magia de gato antiguo).
Anatoly Glyantsev
