Si cruzas una alfombra con calcetines de lana, hay muchas posibilidades de que el próximo pomo que toques te sorprenda con una chispa. La electricidad estática es tan común que es fácil olvidar lo extraña que es.
Pero, ¿qué sucede realmente cuando te encuentras con esas chispas?
El antiguo filósofo y matemático griego Tales de Mileto fue el primero en describir la electricidad estática, en el siglo VI a.C., pero los científicos han luchado durante décadas para responder esa pregunta básica. Sin embargo, los investigadores que trabajan en la nanoescala han dado un gran paso adelante en la búsqueda para comprender por qué frotar dos superficies juntas puede provocar una chispa.
No importa cuán lisa parezca una superficie, cuando te acercas microscópicamente lo suficiente, notarás imperfecciones. Los científicos llamamos a estas imperfecciones "asperezas". Cada superficie, desde globos hasta fibras como lana o cabello, está cubierta de asperezas microscópicas. Y estas características son responsables de producir electricidad estática.
Cuando las superficies de dos objetos se rozan entre sí, sus asperezas se juntan, creando fricción. Los investigadores han sabido durante mucho tiempo que la fricción juega un papel principal en la electricidad estática. (De hecho, el término científico para electricidad estática, triboelectricidad, comparte una raíz con la tribología, que es el estudio de la fricción).
Algo inusual acerca de la electricidad estática es que es más fácil de producir utilizando materiales que restringen la electricidad conocidos como aislantes; Estos incluyen caucho, lana y cabello. En la electricidad, la forma cotidiana de electricidad que alimenta los teléfonos, las luces y casi todos los demás dispositivos electrónicos, los electrones crean corrientes al fluir a través de los átomos en materiales conductores, como el cable de cobre. Pero los átomos de los aisladores no dejan que los electrones entren y salgan fácilmente; se ganan su nombre inhibiendo el flujo de electrones.
La electricidad estática se produce cuando las asperezas en los aisladores se rozan entre sí e interfieren con las nubes de electrones. Como los electrones en los aisladores no pueden moverse fácilmente, ese roce puede deformar las nubes de electrones.
En esos materiales, la nube de electrones alrededor de los átomos suele ser simétrica.
Pero si aprietas esa nube de electrones, se deforma y se vuelve asimétrica. En las circunstancias correctas, esa nueva forma puede distribuir el voltaje de manera desigual en todo el material.
¿Qué tiene esto que ver con los calcetines de lana en la alfombra?
Al caminar con ese calzado, la combinación del peso de su cuerpo y su movimiento de zancada hace que las fibras de sus calcetines se deslicen contra las fibras de la alfombra. Cuando los dos materiales se frotan entre sí de esta manera, los golpes en una superficie se arrastran a lo largo de las asperezas en la superficie opuesta, haciendo que se doblen. Cuando ocurre esta flexión, las nubes de electrones en los átomos que componen las asperezas se aplastan en formas asimétricas, causando una muy, muy pequeña diferencia en el voltaje.
Aunque pequeños, estos cambios en el voltaje se suman. Las asperezas son tan numerosas que el aplastamiento de las nubes de electrones causa una acumulación significativa de electricidad estática, una lo suficientemente potente como para que la sientas cuando tocas el pomo de la puerta o le das la mano a alguien.
La comprensión de la electricidad estática podría influir en los científicos que desarrollan telas que producen energía generada por fricción para cargar dispositivos portátiles, lo que podría hacer que los productos sean más eficientes. Y con una mejor comprensión de qué materiales no pueden crear electricidad estática fácilmente, los ingenieros pueden trabajar para crear entornos de fabricación más seguros, por ejemplo, eliminando las partículas de polvo que pueden provocar incendios al frotarse entre sí.
