¿Qué es un electroforo?
Un electroforo es una forma de batería o generador de carga eléctrica estática primitiva que inicialmente fue inventada en 1762 por un físico sueco, Johan Wilcke, pero la función del dispositivo es lo suficientemente básica como para que pueda estar hecha de una variedad de materiales comunes. La conocida figura política e inventor en la América colonial, Benjamin Franklin, popularizó la idea al hacer una de madera, azufre, cera y metal de peltre. Un electroforo convencional consiste en una placa aislante, generalmente hecha de resina o plástico de algún tipo, sobre el cual se coloca una placa conductora de metal. En el centro de la placa de metal se fija otro medio aislante, como una taza de plástico que se usa como mango para evitar la descarga prematura del electroforo. Las cargas eléctricas estáticas se pueden extraer del dispositivo mediante un toque físico a la placa de metal, ya sea momentáneamente bombillas o para realizar otros experimentos.
El principio básico detrás del funcionamiento de un electroforo es el del efecto triboeléctrico, también conocido como electricidad estática almacenada. La placa aislante se carga primero con una carga eléctrica estática antes de ensamblar un electroforo frotándola contra otros materiales como la lana que inducirá una carga eléctrica en la placa aislante a través del proceso de inducción electrostática. Una vez que la placa aislante y la placa conductora se colocan juntas, la carga estática en el aislante separa las cargas positivas y negativas en el conductor de metal. Se dibujan cargas positivas en el metal hacia la placa aislante, y se repelen cargas negativas.
La carga negativa inducida en la superficie superior de la placa de metal se puede descargar haciendo contacto físico con el metal, completando un circuito a través del cuerpo humano en el suelo. La carga a menudo es lo suficientemente fuerte como para que una chispa inofensiva saltará del metal a oEl dedo de NE antes del contacto, o los cables de una pequeña bombilla se pueden colocar entre las dos superficies para encenderlo temporalmente a medida que la carga se disipa. Las versiones grandes de Electrophorus también iluminarán una bombilla fluorescente en forma de tubo momentáneamente si se sostiene un extremo en una mano y el otro se mantiene cerca de la placa de metal cargada.
Uno de los aspectos únicos de un electroforo que lo convierte en una demostración popular de principios eléctricos es que la placa aislante actúa de manera similar a los condensadores más sofisticados o unidades de almacenamiento eléctrico en los circuitos electrónicos comunes. Sin embargo, a diferencia de los condensadores típicos, la placa aislante contiene una carga que no está agotada por el proceso de descarga estática en la placa de metal. Después de que se ha producido la descarga de energía polarizada de la placa de metal, si la placa de metal se retira de la vecindad de la placa aislante, luego se coloca sobre ella nuevamente, la separación de carga en el metal se repitirá ya que el aislante aún contiene su carga.
Este proceso parece demostrar la idea de energía libre que provenía de la nada, ya que la carga estática se renova y descarga continuamente sin importar cuántas veces se retire la placa de metal y luego se vuelva a colocar sobre la placa aislante. En realidad, la energía se conserva porque el trabajo de mover físicamente la placa de metal y luego reemplazarla introduce energía potencial en el sistema Electroforo, que luego se convierte en energía cinética cuando tiene lugar una descarga o chispa. Grandes versiones de Electrophorus se conocen como generadores de van de Graaf, que son capaces de producir voltajes electrostáticos en el rango de hasta 2,000,000 de voltios, como el creado por el físico estadounidense Dr. Robert Van de Graaf a principios de la década de 1930.