El electroscopio es un instrumento que permite determinar la presencia de cargas eléctricas y su signo. 

El electroscopio sencillo consiste en una varilla metálica vertical que tiene una esfera en la parte superior y en el extremo opuesto 

dos láminas de aluminio muy delgadas. La varilla está sostenida en la parte superior de una caja de vidriotransparente con un 

armazón de cobre en contacto con tierra. Al acercar un objeto electrizado a la esfera, la varilla se electrifica y las laminillas 

cargadas con igual signo que el objeto se repelen, siendo su divergencia una medida de la cantidad de carga que han recibido. La 

fuerza de repulsión electrostática se equilibra con el peso de las hojas. Si se aleja el objeto de la esfera y las láminas, al perder la 

polarización, vuelven a su posición normal. 

Cuando un electroscopio se carga con un signo conocido, puede determinarse el tipo de carga eléctrica de un objeto 

aproximándolo a la esfera. Si las laminillas se separan significa que el objeto está cargado con el mismo tipo de carga que el 

electroscopio. De lo contrario, si se juntan, el objeto y el electroscopio tienen signos opuestos. 

Un electroscopio cargado pierde gradualmente su carga debido a laconductividad eléctrica del aire producida por su contenido en 

iones. Por ello la velocidad con la que se carga un electroscopio en presencia de un campo eléctrico o se descarga puede ser 

utilizada para medir la densidad de iones en el aire ambiente. Por este motivo, el electroscopio se puede utilizar para medir la 

radiación de fondo en presencia de materiales radiactivos. 

El primer electroscopio fue creado por el médico inglés William Gilbert para realizar sus experimentos con cargas electrostáticas. 

Actualmente este instrumento no es más que una curiosidad de museo, dando paso a mejores instrumentos electrónicos. 

Electroscopio de la Médula-bola. 

Un electroscopio de la médula­bola, inventado cerca Cantón de Juan en 1754,[1]consiste en una luz médula 

la bola suspendió por la seda hilo de rosca del gancho del aislado soporte. Para probar la presencia y la 

magnitud de una carga en un objeto, el objeto se trae cerca a la bola un charged de la médula.[2] Si se 

carga el objeto, la bola de la médula será atraída a ella. 

Esta atracción ocurre debido a inducido polarización de los átomos en la bola de la médula. La médula es a 

no conductor, tan electrones no esté libre dejar sus átomos, pero pueden mover un poco dentro de los 

átomos. Si, por ejemplo, un objeto positivamente cargado se trae cerca de la bola, la negativa electrones 

en cada átomo será atraído y movimiento levemente hacia el lado del átomo más cerca el objeto. Cargado 

positivamente núcleos separará levemente. Puesto que las cargas negativas son más cercanas ahora el objeto que las cargas 

positivas, su atracción es mayor que la repulsión de las cargas positivas, dando por resultado una fuerza atractiva neta. Estos 

movimientos de la carga son microscópicos, pero puesto que hay tan muchos átomos, las fuerzas minúsculas agregan hasta 

bastante grande una fuerza para mover una bola ligera de la médula. 

La bola de la médula puede ser cargada tocándolo a un objeto cargado. Entonces la bola se puede utilizar para distinguir la 

polaridad de la carga en otros objetos, porque será atraída a los objetos cargados con la misma polaridad o firmarla tiene, sino 

rechazar por las cargas de la polaridad opuesta. 

El electroscopio tendrá a menudo un par de bolas suspendidas de la médula. Esto permite que uno diga de un vistazo si las bolas 

de la médula estén cargadas. Si una de las bolas de la médula se toca a un objeto cargado, cargándolo, segundo será atraído y 

tocarlo, comunicando algo de la carga. Ahora ambas bolas tienen la misma carga de la polaridad, así que se rechazan, y caída en 

una forma invertida de “V” con las bolas separadas aparte. La distancia entre las bolas dará una idea aproximada de la magnitud de 

la carga. 

electroscopio de la Oro­hoja 

El electroscopio de la oro­hoja fue desarrollado en 1787 cerca Abraham Bennet,[1] como instrumento más 

sensible que bola de la médula o paja electroscopios de la lámina entonces funcionando.[3] Abarca aislado 

metal barra, generalmente latón, en un extremo de el cual se caben dos pedazos de fino hoja del oro y 

con un disco del metal en el otro extremo donde la carga ser probada se aplica.[3] Para proteger las hojas 

del oro contra bosquejos del aire se incluyen en una botella de cristal abierta en el fondo, montado sobre a 

conductor base. Generalmente hay puesto a tierra las placas o las barras del metal en los lados de las 

secciones de la hoja, impedir la divergencia excesiva, carga de la captura que se escapa a través del aire 

que podría acumular en las paredes de cristal, y aumentan la sensibilidad del instrumento.[citación necesitada] En 

fecha 2007, aluminio la hoja también se utiliza en vez del oro.Cuando el disco del metal se toca con un 

objeto cargado conductor las hojas del electroscopio divergen. Esto es porque la carga en el objeto se 

conduce a través de la barra del disco y del metal a las hojas.[3] Mientras que reciben la misma carga de la 

muestra se rechazan y divergen así. Si la barra del metal se toca con a dedo, la carga se transfiere con 

cuerpo humano en la tierra y las hojas del electroscopio ciérrese junto.Si el electroscopio se trae cerca de un objeto cargado, sin el 

tacto de él, las hojas también divergen, porque las cargas en el disco con polaridad idéntica al objeto cargado se rechazan a las 

hojas. Si el electroscopio se toca, y por lo tanto se pone a tierra, en esta condición, las hojas cercanas, pero se separa otra vez si 

se separa el objeto cargado. El electroscopio se carga con polaridad frente a la polaridad de la carga en el objeto. El electroscopio 

fue cargado cerca inducción electrostática. 

Jaula de Faraday 

Se conoce como jaula de Faraday el efecto por el cual el campo electromagnético en el interior de un conductor en equilibrio es 

nulo, anulando el efecto de los campos externos. Esto se debe a que, cuando el conductor está sujeto a un campo 

electromagnético externo, se polariza, de manera que queda cargado positivamente en la dirección en que va el campo 

electromagnético, y cargado negativamente en el sentido contrario. Puesto que el conductor se ha polarizado, este genera un 

campo eléctrico igual en magnitud pero opuesto en sentido al campo electromagnético, luego la suma de ambos campos dentro del 

conductor será igual a 0. 

Se pone de manifiesto en numerosas situaciones cotidianas, por ejemplo, el mal funcionamiento de los teléfonos móviles en el 

interior de ascensores o edificios con estructura de rejilla de acero. Una manera de comprobarlo es con una radio sintonizada en 

una emisora de Onda Media. Al rodearla con un periódico, el sonido se escucha correctamente. Sin embargo, si se sustituye el 

periódico con un papel de aluminio la radio deja de emitir sonidos: el aluminio es un conductor eléctrico y provoca el efecto jaula de 

Faraday. 

Este fenómeno, descubierto por Michael Faraday, tiene una aplicación importante en aviones o en la protección de equipos 

electrónicos delicados, tales como discos duros o repetidores de radio y televisión situados en cumbres de montañas y expuestos a 

las perturbaciones electromagnéticas causadas por las tormentas. 

    

La botella de Leiden, el cuadrado de Franklin y el electróforo de Volta

La botella de Leiden, una botella llena parcialmente de agua y electrificada mediante un cable que la conecta a una máquina

electrostática, supuso una contribución de la mayor importancia al conocimiento natural.

Cuando se inventó en 1745, los filósofos naturales suponían que la atracción y la repulsión eléctricas aparecían a partir de un vapor o

efluvio que emitía el cuerpo electrificado. Este efluvio era capaz de empujar objetos ligeros (repulsión) y, según el mayor especialista

europeo en electricidad de la época, Jean-Antoine Nollet, estimulaba a los cuerpos vecinos a que emitiesen a su vez efluvios, lo que

ocasionaba lo que parecía ser una atracción.

Estos efluvios recorrían algunos materiales, llamados conductores, y eran detenidos por otros, como el vidrio, llamados aislantes.

Dado que los objetos reaccionaban a un cuerpo electrificado del que lo separaba una lámina delgada de vidrio, se pensaba que el

vidrio tenía que ser grueso para aislar adecuadamente.

Cuando, siguiendo esta teoría, el profesor de filosofía natural de la Universidad de Leiden (Países Bajos), Pieter van Musschenbroek

pensó en recoger efluvios eléctricos en una botella repartió todas las papeletas en el sorteo de una potente descarga. Andreas

Cuneus, ayudante de Musschenbroek, sostenía la botella con su mano desnuda mientras el agua se cargaba; al sacar el cable que

cargaba el agua con la otra mano, recibió tal descarga que en la descripción que Musschenbroek hizo del experimento a Nollet

afirmaba que “no recibiría otra igual por todo el reino de Francia”. Nollet, sacrificándose por la ciencia, determinó que la descarga

era mayor cuanto más fino era el vidrio, cuando, según su teoría, más efluvios dejaría escapar.

Benjamín Franklin se aseguró una recepción positiva a su teoría de las electricidades positiva y negativa gracias a su análisis de las

anomalías en el comportamiento de la botella de Leiden. Según él, los efluvios que se acumulaban en la botella repelían “fluido” de la

superficie exterior a través de la mano llegando al suelo. Cuanto más fina fuese la botella mayor era la fuerza repulsiva y mayor el

efecto, siempre y cuando el vidrio fuese absolutamente impermeable a los efluvios. Cuando el experimentador unía las dos

superficies externamente, el fluido acumulado dentro corría a través de él para llenar el vacío generado. Eso era la descarga.

Franklin redujo la engorrosa botella a una lámina de vidrio recubierta en cada lado por una lámina de metal (el cuadrado de

Franklin). Franz Aepinus y Johan Carl Wilcke terminaron eliminando el vidrio. Su “condensador de aire” podía cargarse como una

botella de Leiden. Por otra parte, parecía actuar a distancia. Aparentemente el fluido eléctrico no atravesaba el aire excepto cuando

se podía ver en forma de chispas. La elaboración de nuevas teorías eléctricas basadas en fuerzas newtonianas fue un paso importante

hacia el sistema de imponderables.

El cuadrado de Franklin tenía más cosas que enseñar. Separando gradualmente las láminas metálicas Wilcke estudió los efectos de la

inducción eléctrica en función de la distancia (1762). En 1775 Alessandro Volta incorporó la misma idea en una máquina útil.

Reemplazó el vidrio con una sustancia resinosa e incorporó un mango aislante a la lámina conductora superior (el “escudo”): con

esto fabricó un “elettroforo perpetuo”, un sistema que proveía electricidad perpetuamente. Cargaba la resina por fricción y colocaba

encima el escudo, consiguiendo de esta forma un condensador. Cuando se levantaba el escudo éste podía descargarse a voluntad

para después volver a la resina cargada a repetir el proceso.

 

 

 

 

 

Máquina Wimshurst,

En una máquina Wimshurst, los dos discos de aislamiento y sus sectores de metal giran en direcciones opuestas que pasan por las 

barras neutralizadoras cruzadas de metal y por sus pinceles. Un desequilibrio de cargas es inducido, amplificado y almacenado por 

dos pares de peines de metal con los puntos situados cerca de la superficie de cada disco. Estos colectores se montan sobre un 

soporte aislante y conectado a una salida terminal. La retroalimentación positiva, aumenta la acumulación de cargas en forma 

exponencial hasta que la tensión de ruptura dieléctrica del aire alcanza una chispa. 

La máquina está lista para comenzar, lo que significa que la energía eléctrica externa no es necesaria para crear una carga inicial. 

Sin embargo, se requiere energía mecánica para tornar los discos en contra el campo eléctrico, y es esta energía que la máquina 

convierte en energía eléctrica. La salida de la máquina de Wimshurst es esencialmente una corriente constante ya que es 

proporcional al área cubierta por el metal y los sectores a la velocidad de rotación. El aislamiento y el tamaño de la máquina 

determina la salida de voltaje máxima que se puede alcanzar. La chispa de energía acumulada se puede aumentar mediante la 

adición de un par de frascos Leyden, un tipo de condensador adecuado para la alta tensión, con los frascos en el interior de las 

placas conectados en forma independiente a cada una de las terminales de salida y conectados con las placas exteriores entre sí. 

Una máquina Wimshurst puede producir rayos que son aproximadamente un tercio del diámetro del disco de longitud y varias 

decenas de microamperes. 

Generador de Van de Graaff  El generador consiste en una cinta transportadora de material aislante motorizada, que transporta carga a un terminal hueco. La carga es depositada en la cinta por frotamiento a través del efecto triboeléctrico. Dentro del terminal, la carga es recolectada por una varilla metálica que se aproxima a la cinta. La carga, transportada por la cinta, pasa al terminal esférico nulo. Los generadores de Van De Graaff son máquinas especiales que se utilizan para que los estudiantes de física comprendan los fenómenos electrostáticos.

Este tipo de generador eléctrico fue desarrollado inicialmente por el físico Robert J. Van de Graaff en el MIT alrededor de 1929

para realizar experimentos en física nuclear en los que se aceleraban partículas cargadas que se hacían chocar contra blancos

fijos a gran velocidad. Los resultados de las colisiones nos informan de las características de los núcleos del material que

constituye el blanco. El primer modelo funcional fue exhibido en octubre de 1929 y para 1931Van de Graaff había producido un

generador capaz de alcanzar diferencias de potencial de 1 megavoltio. En la actualidad existen generadores de electricidad

capaces de alcanzar diferencias de voltaje muy superiores al generador de Van de Graaff pero directamente emparentados con

él. Sin embargo, en la mayor parte de los experimentos modernos en los que es necesario acelerar cargas eléctricas se utilizan

aceleradores lineales con sucesivos campos de aceleración y ciclotrones. Muchos museos de ciencia están equipados con

generadores de Van de Graaff por la facilidad con la que ilustra los fenómenos electrostáticos.Van de Graaff inventó el generador

que lleva su nombre en 1931, con el propósito de producir una diferencia de potencial muy alta (del orden de 20 millones de

volts) para acelerar partículas cargadas que se hacían chocar contra blancos fijos. Los resultados de las colisiones nos informan

de las características de los núcleos del material que constituye el blanco.

El generador del Van de Graaff es un generador de corriente constante, mientas que la batería es un generador de voltaje

constante, lo que cambia es la intensidad dependiendo que los aparatos que se conectan.

El generador de Van de Graaff es muy simple, consta de un motor, dos poleas, una correa o cinta y dos peines o terminales hechos de finos hilos de cobre, y una esfera hueca donde se acumula la carga transportada por la cinta.        

UNIFICACIÓN DE FUERZAS La interacción electrodébil se puede considerar el primer gran paso para unificar las cuatro fuerzas de la naturaleza en una sola teoría. Fueron Steven Weinberg, Abdus Salam y John Wardquienes apuntaron a esta dirección durante los años 60 del siglo pasado. Como hemos visto, la fuerza electromagnética se manifiesta tanto a nivel subatómico, por ejemplo entre electrones y protones, como en fenómenos a gran escala, del tipo de las ondas de radio o la propagación de la luz. Por su parte, la interacción nuclear débil es responsable de fenómenos como la radioactividad. De la misma manera que en el Siglo XIX se comprobó que la electricidad y el magnetismo no eran más que caras de una misma fuerza (la electromagnética), Weinberg, Salam y Ward presentaron una teoría según la cual la fuerza débil y la electromagnética eran la misma manifestándose de diferente forma. Esto no es tan fácil de imaginar como el caso del electromagnetismo, dado que no parece que tengan mucho que ver los efectos de una y otra. La clave la hallamos en losbosones de ambas fuerzas, veámoslo: BOSÓN ELECTRODÉBIL O UNA RULETA Conviene recordar que, según la mecánica cuántica, las fuerzas se manifiestan mediante un campo que se transmite a través de un intercambio de partículas, llamadas bosones, entre los objetos afectados. Estos objetos afectados son a su vez también partículas, que pueden estar aisladas o reunidas formando átomos, moléculas o cuerpos. Es decir, las partículas emiten otras partículas que transmiten la fuerza. Es algo así como cuando golpeamos una bola de billar contra otra. La fuerza del palo de billar se transmite a la segunda bola mediante la primera. En este caso la bola intermedia haría el papel de bosón. La fuerza electromagnética se transmite mediante un intercambio de los bosones llamados fotones, mientras que la débil lo hace intercambiando unos bosones de nombres ciertamente extraños: W+, W­ y Z0 (esto último se lee “zeta cero”). La teoría electrodébil propuso que todas estas partículas son la misma en estados diferentes. Es lo que se llama “ruptura de simetría espontánea”, una propiedad según la cual en estados de baja energía, tal como el que ahora mismo se da en el universo, hay una partícula que presenta estados diferentes y parece varias distintas. En el pasado el universo estaba más caliente, y a esa temperatura había simetrías tales (entendiendo por simetría lo que explicamos el mes pasado) que esa partícula solamente presentaba un estado. Hablamos de una temperatura de uno 1000 billones de grados. Stephen Hawking, en su clásico libro “Historia del Tiempo”, propone un ejemplo para que nos podamos imaginar esto. Cuando una bola gira rápidamente sobre una ruleta, se encuentra en un estado de alta energía, y se comporta de una única manera: gira y gira continuamente. Poco a poco va perdiendo fuerza, es decir, pasando a un estado de baja energía, hasta quedar parada en uno de los 37 casilleros de la ruleta. Entonces, a bajas energías la bola tiene 37 estados diferentes, y si siempre la observáramos parada, cada vez en un casillero, podríamos pensar que hay 37 bolas diferentes. Sin embargo, este modelo electrodébil presentó un problema desde el principio, y es que los bosones W+, W­ y Z0 tienen una masa muy grande (claro está, dentro de la escala de las partículas), una masa docenas de veces mayores que la del protón, mientras que el fotón no tiene masa. ¿Cómo es posible que sean la misma partícula? El entramado matemático que hay detrás de todo esto no podía funcionar en esas condiciones CAMPO DE HIGGS O UNA PISCINA Hubo que introducir un nuevo elemento nada esperado, y que redefinía nada menos que el concepto de masa. Weinberg, Salam y Ward, recurrieron a una vieja idea llamada “Campo de Higgs”. En realidad el escocés Peter W. Higgs no fue el primero en estudiar este mecanismo ni quien más profundamente lo hizo, pero él se quedó con el honor de ponerle nombre. La idea consiste en imaginar que el vacío contiene un campo, y las partículas al hallarse dentro del mismo, interaccionan con él. Como resultado de esta interacción, algunas adquieren algo indistinguible de la masa. De hecho, habría que suponer que la masa de todas las cosas, desde un electrón hasta un planeta, tiene ese extraño origen. Una propiedad de ese campo que los creadores del modelo electrodébil encontraron especialmente útil, es que sus efectos varían según la energía que contenga, y concretamente a partir de los 1000 billones de grados dejaría de afectar a los bosones W+, W­ y Z0, pasando así a tener la misma masa que el fotón, es decir, ninguna. Podemos poner otro ejemplo ilustrativo. Imaginemos una piscina llena de agua, en ella podemos meter objetos que se mojarán al entrar. El campo de Higgs sería el equivalente al agua de la piscina, y el “dar humedad a los objetos” de la piscina sería el equivalente a “dar masa a las partículas” del campo. Siguiendo con la piscina, si esta se calienta lo suficiente, hasta los 100 grados centígrados, se convertirá en vapor de agua. Este vapor de agua “dará menos humedad” a los objetos que el agua líquida. Del mismo modo, el campo de Higgs, a partir de 1000 billones de grados centígrados variaría su modo de “dar masa a las partículas”, y algunas como los ya reiterados bosones W+, W­ y Z0, no recibirán masa del campo en cuestión. Así resolvieron el problema de las masas de los bosones, y de paso definieron de un plumazo lo que es la masa en sí.