Experimentem amb la força elèctrica i magnètica

Imagineu fer volar uns paperets només amb un globus. O despentinar-vos gràcies a la força elèctrica!

A continuació farem dos experiments per mostrar l’existència i intensitat de la força elèctrica i de la força magnètica i com totes dues són moooooolt més intenses que la força de la gravetat.

I és que cap de les forces que existeixen a l’univers es poden veure però tenim certesa de la seva existència perquè observem els seus efectes:

• La força de la gravetat, per que ens costa pujar escales.
• La força elèctrica, pels efectes dels llamps.
• La força magnètica, pel funcionament de la brúixola.
• La força nuclear, per l’energia alliberada per una bomba atòmica.

Aquest experiment és una proposta de Laureano Jimenez (doctor en enginyeria química). L’ajuden els seus nebots Àlex (5è de primària) i David (1r de primària).

Què necessitarem?

Experiment energia elèctrica:
Globus inflat
Cap amb cabell relativament llarg
Papers tallats ben petits (tipus “confeti”)

Experiment energia magnètica:
Imants
Clips de ferro

Com ho fem?

…per veure els efectes de l’energia elèctrica?

Per carregar-nos d’energia elèctrica hem d’estar aïllats del terra. Per això només cal portar qualsevol tipus de sabatilles, perquè la majoria de soles són de plàstic (que és un aïllant elèctric).

El globus que utilitzarem també és de plàstic i, per tant, també serà un altre aïllant elèctric. El nostre cabell, encara que no és tan conegut, també és un aïllant elèctric.

El que cal fer ara és fregar-nos unes quantes vegades el globus pel cabell per aconseguir que aquest es carregui una mica amb energia elèctrica.

Una vegada carregat, si apropem de nou el globus al cap, veurem com la força elèctrica actua atraient els cabells cap al globus. D’aquesta manera no només demostrem que la força elèctrica existeix, sinó també que aquesta és més forta que la força gravitatòria donat que aconsegueix moure els cabells (si no fos tan forta, els nostres cabells continuarien en la posició inicial, mirant cap al terra donat que la força gravitatòria és el que fa, ens atrau cap al terra). I si esteu en silenci fins i tot podreu sentir un sorollet (cric-cric-cric) que és el que fa l’electricitat als cabells.

Però no penseu que tot s’acaba aquí, també podem fer servir la força elèctrica per atraure trossets de paper. Si torneu a carregar el globus amb energia elèctrica (el torneu a fregar sobre els vostres cabells) i l’apropeu lentament cap als trossets de paper que estiguin damunt d’una taula, podeu atraure’ls.

Aquests es mouran fins a enganxar-se al globus: de nou la força elèctrica és moooooooolt més gran que la força gravitatòria. Si la força gravitatòria fos més gran que l’elèctrica, els papers no es mourien del seu lloc.

…per veure els efectes de l’energia magnètica?

Per fer l’experiment només cal deixar els clips de ferro escampats sobre una superfície com ara una taula. Poc a poc anem apropant l’imant i veurem com els clips es mouen.

Tots els imants generen un camp magnètic que és invisible a l’ull humà, i que es pot visualitzat amb els clips de ferro. Tots els imants s’atrauen entre sí i atrauen únicament als objectes de ferro (però no als objectes fets amb altres metalls!!!).

Si tenim varis imants, podem continuar l’experiment intentant apropar-los. Poden succeir dues coses: o bé s’atrauran o bé s’allunyaran.

Prova ara a girar un dels imants i intenta de nou apropar-lo a l’altre. Què observes? Comprovaràs que en un cas s’apropen, però en l’altre s’allunen.

Què passa?

… amb l’energia elèctrica?

L’energia elèctrica te una particularitat: te càrregues negatives i positives. Les càrregues negatives atrauen a les positives (i viceversa), mentre que les càrregues amb el mateix signe es repel·leixen.

El que passa és el següent: al acostar dos materials (en el nostre cas el cabell i globus), els electrons salten d’un a l’altre. 

I és que la matèria es compon d’àtoms i aquests estan compostos de protons, neutrons i electrons. Hi ha materials que en perdre els electrons es queden amb càrrega positiva (el cabell) i materials que es queden amb càrrega negativa (el globus). Els materials que tinguin una càrrega contrària s’atrauran, mentre que els que tinguin la mateixa càrrega es repel·liran

Sabies que…? El plàstic es fa servir com a recobriment dels cables elèctrics perqué és un aïllant elèctric. D’aquesta manera els cables es poden manipular sense que l’electricitat passi cap al cos de la persona.

… amb l’energia magnètica?

Tots els imants tenen sempre un pol nord i un pol sud. I si el trenquem per la meitat tornem a tenim dos imants, cadascú d’ells amb un pol nord i un pol sud: és una més de les curiositats dels imants.

El pol nord s’atrau amb un pol sud d’un altre imant i es repel·leix (s’allunya) amb el pol nord de qualsevol altre imant.

El camp magnètic i l’elèctric sempre van lligats l’un amb a l’altre: sempre que hi ha un camp magnètic es genera un d’elèctric i viceversa. No poden viure una sense l’altre!!!

La comunitat científica creu que les aus migratòries fan servir el camp magnètic per orientar-se, als seus llargs viatges (us imagineu fer 11000 km sense GPS?).

Sabies que…? El planeta terra és un imant gegantí, un fet que podem comprovar gràcies a les brúixoles, que s’orienten cap al nord magnètic (aneu amb compte, joves exploradors, que del nord magnètic al pol nord hi ha 1600 km!!!).