Electroscopio, varillas de vidrio y plástico (PVC), trozo de piel de gato, trozo de seda.

Primero utilizaremos el electroscopio para detectar carga en un objeto cargado por fricción.

1. Frotamos la varilla de plástico con la piel de gato. Según la serie triboeléctrica, el plástico tiene mayor afinidad electrónica, con lo que capta electrones de la piel, quedando con una carga neta negativa.
2. Acercamos poco a poco la varilla de plástico cargada negativamente a la bolita del electroscopio (Figura 1). La varilla móvil del electroscopio gira un cierto ángulo respecto de la vertical, y ese ángulo se mantiene mientras la varilla de plástico está cerca de la bolita (Figura 2). Al alejar, la varilla del electroscopio vuelve a su posición vertical original. El electroscopio (su parte central) es conductor y es inicialmente neutro. Al acercar la varilla de plástico cargada negativamente, se produce una polarización por inducción en el electroscopio. La bolita del electroscopio adquiere carga neta positiva (repulsión de los electrones de la bolita por la carga negativa de la varilla de plástico) mientras que el extremo inferior adquiere un exceso de carga negativa. La repulsión electrostática entre las cargas negativas hace que la varilla gire, separándose del soporte central.
3. Ahora frotamos la varilla de vidrio con el trozo de seda. Según la serie triboeléctrica, la seda tiene mayor afinidad electrónica, con lo que capta electrones del vidrio , quedando la varilla de vidrio con una carga neta positiva.
4. Acercamos poco a poco la varilla de vidrio cargada positivamente a la bolita del electroscopio observando de nuevo que la varilla móvil del electroscopio gira un cierto ángulo respecto de la vertical. En este caso la polarización que se produce en el electroscopio es la opuesta al caso anterior. La bolita del electroscopio adquiere carga neta negativa (electrones atraídos por la carga positiva de la varilla de vidrio) mientras que el extremo inferior adquiere un exceso de carga positiva. La repulsión electrostática entre las cargas positivas hace que la varilla gire, separándose del soporte central.

Por lo tanto el comportamiento del electroscopio es el mismo si acercamos cargas negativas o positivas.

Ahora vamos a distinguir cargas positivas de negativas. Para ello cargaremos el electroscopio por inducción de carga y conexión a tierra.

5. Frotamos la varilla de plástico con la piel de gato, y la acercamos a la bola del electroscopio. El electroscopio se polariza como se ha descrito en el punto 2 anterior. Sin alejar la varilla de plástico tocamos con un dedo la bola del electroscopio. De esta manera el exceso de carga negativa (electrones) del extremo inferior del electroscopio fluye a través de nuestro cuerpo hacia “tierra”, con lo que la varilla móvil del electroscopio vuelve a su posición vertical (Figura 3). En ese proceso, la carga positiva de la bolita sigue atraída por la carga negativa de la varilla de plástico (Figura 4). Por lo tanto el electroscopio ya no es neutro, sino que queda cargado con un exceso de carga positiva. Al retirar la varilla de plástico, la varilla móvil del electroscopio es repelida y queda permanentemente formando un ángulo con la vertical (Figura 5). Ahora si acercamos de nuevo la varilla de plástico cargada negativamente, hay más carga positiva que se acumula en la bolita del electroscopio y una disminución en la parte inferior, con lo que el ángulo disminuye. (Figura 6). Mientras que si acercamos la varilla de vidrio cargada positivamente (frotada con el paño de seda) el ángulo aumenta, ya que se produce una acumulación mayor de carga positiva en la parte inferior del electroscopio (Figura 7). De esta manera podemos distinguir entre los dos tipos de carga. Para descargar el electroscopio basta con tocar la bolita con un dedo.
6. Se puede cargar el electroscopio con caga negativa. Para ello basta repetir el proceso seguido en el apartado anterior, pero utilizando inicialmente la varilla de vidrio frotada con seda.

Se incluye un electroscopio “casero” para mostrar a los estudiantes que pueden hacer ese tipo de demostración en casa con material sencillo y accesible.

Las demostraciones de electrostática están muy condicionadas por la humedad del ambiente. Una humedad relativa alta puede dar lugar a que los objetos cargados se descarguen rápidamente. Por otra parte, dado que los potenciales y campos que se generan pueden ser localmente elevados, al acercar un objeto cargado al electroscopio puede saltar una chispa (generalmente se oye el ruido producido) y cargarlo, pero no por inducción, sino directamente por conducción (a través del aire). En ese caso, hay que descargar tocando la bolita con un dedo, y volver a acercar el objeto cargado, procurando no aproximarlo tanto.

Se puede utilizar un secador de pelo, para eliminar al máximo la humedad en el electroscopio, y en el resto de elementos utilizados en la demostración.

Si en lugar de la bolita, se utiliza en el extremo superior la terminación en forma de disco, se aumenta el área para la inducción de carga y el efecto puede ser un poco mayor.

La varilla móvil del electroscopio tiene una pequeña bolita de plastilina en su extremo para evitar que se de la vuelta. Por otra parte conviene acercar los objetos cargados lentamente, para evitar las oscilaciones de la varilla móvil.