¿Cómo funcionan las fotocopiadoras?

La mayoría de nosotros suponemos que el proceso de sacar una copia es simplemente pasar la hoja (a copiar) bocabajo del cristal, presionar un botón, pero no es así de simple detrás de este proceso hay mucho.

Así que trataremos de ver el proceso desde el interior de la fotocopiadora. En el interior de una fotocopiadora convencional hay una pieza llamada rodillo la cual se puede cargar con electricidad estática. También existe un depósito con un polvo fino llamado “toner”, este polvo pueden ser atraído por el rodillo cargado con electricidad estática.

Muy fácil ¿no?, entremos en más detalles, hay 3 cosas en particular que suceden con el “toner” y el rodillo:
1. El rodillo puede ser cargado selectivamente, esto quiere decir que hay partes del rodillo que atraen al polvo y otras que no, básicamente lo que se busca es que donde el papel es blanco el rodillo se cargue y que donde sea negro no, y como se consigue esto pues nada más y nada menos que con la luz.
2. De alguna forma el toner tiene que ser plasmado desde el rodillo a una hoja de papel, esto se logra cargando la hoja de papel, de tal manera que el polvo del toner sean removidas del rodillo y se adhieran en el papel.
3. El polvo del toner son sensibles al calor, de tal modo que cuando estas tocan al papel quedan impregnadas por calor.

Las partes más importantes de la fotocopiadora son:
•Rodillo
•Toner
•Lámpara y lentes
•Fusionador
•Y un cable corona

Aqui dejo un grafico sobre este proceso:

El experimento de la gota de aceite de Millikan

Antes que nada ¿Quien es Millikan? Robert Andrews Millikan fue un fisico estadounidense que se dio a conocer por su trabajo para determinar el valor de la carga del electron y el efecto fotoelectrico.

Ahora bien, su experimento consistia en la posiobilidad de medir la carga del electron. Esto lo hizo introduciendo en un gas, gotas de aceite de un radio del tamaño de un micrómetro. Estas gotas caen muy lentamente, con movimiento uniforme, con su peso compensado por la viscosidad del medio. Este tipo de movimiento viene regido por la ley de Stokes. Las gotas se cargan electrostáticamente al salir del atomizador por lo que su movimiento de caída se altera fuertemente si se hace actuar un campo eléctrico vertical. Ajustando convenientemente el campo, puede lograrse que la gota permanezca en suspensión.

Conociendo el valor m de la masa de la gota, la intensidad E del campo eléctrico y el valor g de la gravedad, puede calcularse la carga q de la gota en equilibrio:

mg = qE

Millikan comprobó que las variaciones de esta carga eran siempre múltiplos de una carga elemental, indudablemente la del electrón. Por consiguiente pudo medir la carga eléctrica que posee un electrón. Llegando al siguiente valor:

e = 1,602 × 10^-19 coulombs

Para que nos quede más claro aqui dejo un video (en 3 partes) en los cuales se explica un poco más:

El experimento de la cubeta de hielo de Faraday

Este experimento recibe este nombre en honor al fisico Michael Faraday.

El experimento consiste en un cubo (o contenedor) de metal, que esta hueco por dentro y posee una abertura en la parte superior, un electroscopio es conectado a la superficie exterior de la cubeta el cual nos señala la presencia de carga. En dicha cubeta se introduce una bola de metal. En ese momento el electroscopio indicara una carga dentro de la cubeta que será opuesta a la carga de la bola. En el exterior de la cubeta la carga será igual que en la bola, mientras que la bola este dentro, el electroscopio mostrara la misma carga; cuando la esfera se saca de la cubeta, el electroscopio dejara de mostrar la carga.

Para que no quede duda aqui les dejo un video sobre el experimento de Faraday.

¿Cómo se miden los campos eléctricos cercanos a la superficie de la Tierra?

¿Cómo se miden los campos eléctricos cercanos a la superficie de la Tierra? Buena pregunta ¿no?

Pues así es después de pasar unas horas intentando buscar un poco de información, parece que no he llegado a algo concreto.

Así que para que no digan que copie, con partiré un poco de lo que encontré, aunque no dudo que todos pongamos lo mismo.

Encontré un medidor de campo eléctrico, aunque supongo que es para medir objetos dentro de la tierra no para los que están cercanos a la superficie de la tierra, les dejo el link para que lo pueden ver aqui.

Este medidor de campo eléctrico sirve para medir campos eléctricos en transformadores, como también para una evaluación de campos magnéticos que son producidos por pantallas de ordenador, televisores, instalaciones industriales.

También muchos hablan de un llamado "molino de campos" el cual consiste en un plato giratorio aterrizado, el cual gira sobre dos pares de electrodos. En estos electrodos aparecen corrientes inducidas por el cambio que se presenta al estar cubiertos por el plato aterrizado o abiertos al campo eléctrico, cuyas medidas son registradas en una computadora. Las variaciones de campo se miden colocando varios de estos molinos en el área que nos interesa medir. Si queremos medir la variación del campo con respecto a la altura, instalaremos molinos a diferentes alturas.

Un dato importante es que el campo eléctrico atmosférico varía dependiendo del clima presente, pues se ve afectado por el movimiento de los iones de las nubes debido a las mareas atmosféricas, ya que es uno de los factores que contribuye a la formación de la electricidad en la atmósfera. Debido a esto, en un día con cielo despejado se presentara una campo eléctrico menor en la atmósfera en comparacion a un día nublado.

Principales contribuyentes al estudio de la electricidad

Hoy nos remontaremos a algunos de los muchos estudiosos que se han adentrado en el mundo de la electricidad.

Como les platique en unos dias antes, un personaje que se considera el iniciador en el estudio de la electridadd es Tales de Mileto quien alrededor del siglo VIII aC observo que frotando ámbar en un trozo de piel, el ámbar atraía pequeños objetos.

Siglos despues, en 1600, William Gilbert descubrió que muchas sustancias al ser frotadas tienen la capacidad de atraer o repeler objetos pequeños. Su aportación más importante fue la demostración experimental de la naturaleza magnética de la Tierra.

Dos años despues, en 1672, Otto von Guericke invento el primer generado electrostático.

En 1675, Robert Boyle afirma que la atracción y la repulsión pueden producirse en el vacio.

Casi medio siglo despues, en 1727, Stephen Gray descubrió que existen dos tipos de materiales, los conductores y los aislantes,y que para que los conductores no pierdan cargas eléctricas, estos deben ser recubiertos por aislantes.

En 1733, Charles François de Cisternay Du Fay fue el primero en distinguir claramente los dos tipos diferentes de carga eléctrica, que más tarde serían nombradas como positiva y negativa.

En 1745, Pieter van Musschenbroek y Ewald Georg von Kleist descubren de forma independiente la botella de Leyden, que es un tipo de condensador en el cual se puede almacenar cargas eléctricas en gran cantidad.

En 1747, William Watson demostró por medio de la botella de Leyden, que una corriente eléctrica estática es una corriente eléctrica, y esta puede propagarse mejor en un ambiente enrarecido que en uno normal

En 1752, Benjamin Franklin, con su conocido simple experimento (una cometa) inventa el pararrayos.

En1777, Charles de coulomb inventa la balanza de torsión, con la cual mide la repulsión y la atracción eléctrica. A partir de esto formula la ley que lleva su nombre.

en1780, Luigi Galvani experimenta con los músculos de una rana muerta haciéndole pasar una corriente eléctrica y observando que estos se contraían.

Eb 1800, Alessandro Volta descubrió que la diferencia de potencial entre dos metales unidos por un conductor generaba una corriente eléctrica a través de dicho conductor.

En 1807, Humphry Davy trabajó con la electrólisis, fabricando la mayor batería creada hasta ese momento.

En 1812, Siméon Denis Poisson describe en su trabajo sobre electricidad y magnetismo la leyes de la electrostática.

En 1820, Hans Christian Oersted logro demostrar que el paso de una corriente eléctrica generaba un campo magnético.

En 1821, Thomas Johann Seebeck descubrió mientas soldaba dos alambres de metales diferentes, que manteniendo uno a una temperatura superior al otro, se generaba una corriente eléctrica y un campo magnético.

En 1823, André-Marie Ampère establece los principios de la electrodinámica.

En 1825, William Sturgeon construyo el primer electroimán.

En 1827, Georg Simon Ohm define la resistencia eléctrica y formula una ley, que lleva su nombre: Ley de ohm.

En 1831, Michael Faraday descubre la inducción electromagnética y la inducción de una corriente por otra.

En 1841, James Prescott Joule formulo la ley que lleva su nombre, la cual establece la cantidad de calor producida por una corriente en un conductor cada segundo.

En 1844, Charles Wheatstone utiliza el puente inventado por Samuel Christie para medir la resistencia de los circuitos.

En 1845, Gustav Robert Kirchhoff formula las leyes que llevan su nombre y tratan sobre la distribución de la corrientes eléctrica en circuitos.

En 1870, James Clerk Maxwell enuncia las cuatro ecuaciones que sirven de base para la teoría electromagnética.

1879: Joseph John Thomson demostró la existencia de partículas atómicas de carga negativas, que denomino corpúsculos, actualmente es lo que conocemos como electrones.

En 1881, Thomas Alva Edison invento la primera lámpara incandescente e instalo el primer sistema eléctrico para vender energía para iluminación.

En 1884, Heinrich Rudolf Hertz reescribió la ecuaciones de Maxwell de la forma que se conocen actualmente.

En 1888, Nikola Tesla desarrolla la teoría de los campos rotantes, base de los generadores y motores de corriente alterna.

En 1909, Robert Andrews Millikan realiza un experimento que le permite medir la carga de un electrón.

Coulomb y su famosa Ley

Para comenzar esta ley fue publicada por físico francés Charles-Augustin de Coulomb, esta ley dice

"La magnitud de cada una de las fuerzas eléctricas con que interactúan dos cargas puntuales es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa."

En términos matemáticos quedaría:

Donde:
F= Es la fuerza que cada una de las dos cargas puntuales ejerce sobre la otra (en N)
q= Valor d la carga (en Coulomb)
r= Distancia entre las dos cargas (en metros)
ke= Constante igual a 8.799x109 Nm2/C2

Hay que aclarar que esta ley sólo se aplica en condiciones estacionarias, es decir, cuando no hay movimiento de las cargas o, como aproximación, el movimiento se realiza a velocidades bajas y trayectorias rectilíneas uniformes.

Las cargas eléctricas

La carga eléctrica es una propiedad que tienen los electrones y los protones la cual se manifiesta mediante la atracción y la repulsión, cuando una carga se encuentra en reposo produce fuerzas sobre las que se encuentran en su alrededor, pero si las cargas se desplazan estas también producen estas fuerzas magnéticas. Como hemos visto hay dos tipos de cargas las positivas y las negativas.

¿Como se redistribuyen las cargas eléctricas?

• Por Contacto: Se puede cargar un cuerpo neutro con sólo tocarlo con otro previamente cargado. Con lo cual, ambos quedaran con el mismo tipo de carga. Esto se debe a que hay transferencia de electrones libres desde el cuerpo que los posee en mayor cantidad hacia el que tiene menos y se mantendrá este flujo hasta que la magnitud de la carga sea la misma en ambos cuerpos.

• Por frotamiento: Al frotar dos cuerpos eléctricamente neutros ambos se cargan, uno con carga positiva y el otro con carga negativa.

• Por inducción: Es un proceso de carga, de un objeto, sin contacto directo. Un cuerpo cargado eléctricamente puede atraer a otro cuerpo que este neutro. Cuando se acerca un cuerpo cargado a un cuerpo neutro, se establece una interacción eléctrica entre las cargas del primero y las del cuerpo neutro. Como resultado de esta interacción, la distribución inicial se altera: el cuerpo cargado provoca el desplazamiento de los electrones libres del cuerpo neutro.

• Por efecto fotoeléctrico: Es un efecto de formación y liberación de partículas eléctricamente cargadas que se produce en la materia cuando es irradiada con luz u otra radiación electromagnética.
  

• Por electrólisis: La mayoría de los compuestos inorgánicos y algunos de los orgánicos se ionizan al fundirse o cuando se disuelven en agua u otros líquidos.
  

• Por efecto termoeléctrico: Es la electricidad generada por la aplicación de calor a la unión de dos materiales diferentes.
  

¿Que es la Electricidad?

Para tener un concepto claro de lo que es la electricidad, comenzaremos por lo que la palabra electricidad significa. Electricidad se deriva del Griego, Elektro que significa Ámbar, esto se debe al filosofo griego Tales de Mileto, él observó que si frotaba una varilla de ámbar con una piel o con lana, se podía crear pequeñas cargas, que atraían pequeños objetos, también que si hacia esto por mucho tiempo podían generar una chispa.

Ahora podemos definir a la electricidad como un fenómeno: físico, químico, natural, que llena toda la estructura molecular de un cuerpo y se manifiesta a través de un flujo de electrones.

Como sabemos el átomo es la unidad más pequeña, un átomo tiene cantidades iguales de carga eléctrica positiva y negativa esto quiere decir que es eléctricamente neutro.

Los átomos al combinarse y formar moléculas pierden o ganan electrones (estos electrones también llamados de valencia que se encuentran en la ultima órbita del átomo) así si un cuerpo contiene un más electrones quedará cargado negativamente. Por otro lado, con menos electrones, un cuerpo quedara cargado positivamente, debido a que hay más cargas eléctricas positivas en el núcleo.