ARTICULO DE FÍSICA III

El motor electrostático de Franklin

Los motores electrostáticos están basados en las fuerzas de atracción entre cargas eléctricas de distinto signo y las de repulsión entre cargas del mismo signo.

El motor electrostático de Franklin consiste esencialmente en una rueda sin llanta que gira en el plano horizontal sobre cojinetes con un bajo coeficiente de rozamiento. Cada radio de la rueda consiste en una varilla de vidrio con un dedal de bronce en su extremo.

Para accionar el motor se guardaba una carga electrostática en una botella de Leyden, que es una versión primitiva de un condensador moderno de alta tensión. Franklin cargaba las botellas con un generador electrostático. Los terminales de dos botellas de Leyden que poseían cargas de polaridad opuesta, se situaban de manera que fuesen rozados por los dedales situados en lados opuestos de la rueda giratoria.

Desde cada terminal de la botella de Leyden saltaba una chispa al dedal que pasaba a la distancia mínima y le trasmitía una carga de la misma polaridad que la del terminal. La fuerza de repulsión entre cargas del mismo signo contribuía a proporcionar momento a la rueda. Pero también los dedales antes de cambiar de polaridad eran atraídos por el terminal de la botella de Leyden. El momento total es la suma de los momentos correspondientes a las fuerzas atractivas y repulsivas.

Existen numerosas variaciones del motor electrostático de Franklin, así como otros modelos mucho más elaborados como la máquina de Wimshurst.

La energía del campo eléctrico terrestre

El campo eléctrico de la Tierra suministra una corriente continua de intensidad relativamente pequeña a alta tensión, esta corriente puede usarse, en principio, para hacer funcionar los motores electrostáticos similares al inventado por Franklin.

Si atamos un cable a una antena situada en un globo y lo soltamos, la diferencia de potencial entre la antena y tierra aumenta a razón de 100 voltios por metro de elevación. ¿Por qué no explotar este campo para complementar las fuentes de energía tradicionales?.

Una antena situada a 20 metros suministraría alrededor de un microamperio a 2000 voltios, lo que equivale a una potencia de 0.002 vatios. Si subimos la antena, a unos 200 m la diferencia de potencial respecto de tierra del orden de 20.000 volts, pero el aire ya conduce bastante bien a esta diferencia de potencial.

Esta baja potencia es la que explica que los motores electrostáticos solamente sean un juguete para la exhibición en los museos de las ciencias.

Los motores ordinarios se basan en la fuerza que ejerce un campo magnético sobre una corriente eléctrica.

Fundamentos físicos

Nuestro motor está formado por 12 radios de 20 cm de longitud, de modo que el ángulo entre los radios es de 30º.

En el extremo de cada radio hay una carga puntual de valor q. Los terminales de las dos botellas de Leyden los representamos por dos cargas iguales y opuestas de valor Q.

Al girar el motor, el dedal de carga +q, roza el terminal de la botella de Leyden de carga –Q, el dedal adquiere la misma cantidad de carga pero de signo opuesto. Un proceso análogo ocurre cuando un dedal de carga –q roza el terminal de la botella de Leyden de carga +Q.

El resultado, es un cambio en el sentido de la interacción entre ambas cargas, la fuerza pasa de ser atractiva a repulsiva, lo que contribuye al momento neto respecto del eje del motor.