¿Por qué una varilla de vidrio al ser frotada con un paño de seda adquiere carga positiva y no negativa?

Question

He leído muchas veces en el tema de la inducción que una varilla de vidrio cuando se frota contra un paño de seda adquiere una carga positiva. ¿Por qué sólo adquiere carga positiva y no negativa?

También se dice que la varilla de vidrio atrae los pequeños trozos de papel sin carga cuando se carga positivamente. Entiendo que una varilla de vidrio cargada positivamente atrae los trozos de papel sin carga porque algunos de los electrones presentes en el papel se acumulan en el extremo cerca de la varilla, pero ¿no podemos extender el mismo argumento sobre la atracción de la varilla de seda cargada negativamente y los trozos de papel debido a la acumulación de carga positiva cerca del extremo?

Answer 1

Quizá sepas que toda la materia está formada por átomos. Ahora bien, los átomos tienen un núcleo y los electrones orbitan alrededor del núcleo. El núcleo tiene carga positiva, los electrones tienen carga negativa.

Cuando se frota la varilla de vidrio con el paño de seda, los electrones se desprenden de los átomos del vidrio y se transfieren al paño de seda. Esto hace que la varilla de vidrio tenga más carga positiva que negativa, por lo que se obtiene una carga positiva neta.

¿Por qué los electrones van del vidrio a la seda y no de la seda al vidrio? Eso depende mucho de los detalles del material. En última instancia, por cada dos materiales hay uno en el que los electrones son más felices. Simplemente resulta que para el vidrio y la seda, los electrones son más felices en la tela de seda.

Ahora a su segunda pregunta. En este caso, lo importante es que en el típico material sólido, las cargas positivas, que son los núcleos de los átomos, no pueden moverse mucho. Están encerradas en una estructura rígida. Los pequeños electrones, sin embargo, pueden moverse mucho mejor. Por eso la varilla de vidrio puede inducir una carga negativa neta en un extremo de los clips.

EDIT: Permítanme añadir que también debe haber cierta atracción entre la seda y un montón de papel: Los electrones del papel serán empujados por los electrones de la seda, dejando el extremo del papel que está más cerca de la seda con una carga positiva neta que entonces se atrae. Sin embargo, es muy posible que en su tela de seda los electrones estén demasiado dispersos para tener un efecto de atracción lo suficientemente fuerte.

Answer 2

Esto se debe a que el vidrio está por encima de la seda en la serie triboeléctrica (atrae menos electrones que la seda) y cuando se frota, la seda "toma" sus electrones. Y sí, si tuvieras una varilla de seda también atraería al papel neutro, porque los trozos de papel se convierten en dipolos, como has explicado.

Answer 3

Pues bien, esto se explica por la función de trabajo de los materiales. Debido al roce, se genera calor que suministra energía para la eliminación de los electrones. Como la función de trabajo de la varilla de vidrio es menor que la de la tela de seda, ésta pierde fácilmente electrones hacia la tela de seda, lo que libera energía (entalpía de ganancia de electrones) y garantiza así la conservación de la energía.

Answer 4

Como todos sabemos que la materia de nuestro entorno está formada por los elementos básicos "átomos", pues bien, la seda se obtiene de los capullos que son seres vivos y, por tanto, están hechos de "aminoácidos", que es el compuesto fundamental de los seres vivos, y los componentes del aminoácido son H2NCHRCOOH por lo tanto vemos que la letra R entonces requiere para ganar el electrón por lo tanto luego haciendo que se frota por una varilla de vidrio da carga +ve a la varilla.

Answer 5

La seda tiene muchas Fibras desaliñadas que proporcionan mucha superficie y muchas partes puntiagudas.

El vidrio tiene superficies planas y lisas con una superficie relativamente pequeña para un volumen determinado.

La seda tampoco es un gran aislante, por lo que cualquier carga acumulada puede extenderse y disiparse.

El vidrio limpio es un excelente aislante, por lo que las cargas no se mueven mucho y pueden acumularse.

Mi opinión es que el punto de contacto por rozamiento de la seda pierde muy rápidamente su exceso de carga hacia el material circundante y el aire, por lo que en el momento en que lo acercas al papel ya no queda ninguna fuerza de atracción apreciable.

También hay diferencias en la mecánica de las descargas coronales positivas y negativas Pero creo que el efecto dominante es la textura y la conductividad de la seda y no la polaridad de los objetos. El hecho de que se pueda frotar el acrílico con la lana y que el acrílico atraiga al papel parece confirmarlo, ya que el acrílico/lana tiene la dirección de carga inversa a la del vidrio/seda. (El acrílico es liso y es un buen aislante)