Camp elctrostatico, explicacion fenomenos

Tengo varias dudas relacionadas con el campo eléctrico, estoy en 3 de carrera así que tengo un aceptable conocimiento sobre el campo eléctrico.
Es sobre el fenómeno que ocurre cuando salimos del coche, y al tocar la chapa del coche el calambrazo que nos da.
Por partes:
¿Qué es lo que ocurre? Ese calambrazo supongo que sera fruto de una corriente que hay dentro del cuerpo aunque solo dure en un pequeño instante. Supuestamente, al ir en el coche, nos vamos cargando (¿o descargando?) En la ropa al rozar con el asiento etc., y por otra parte la chapa también se carga (o se dercarga ¿) con el rozamiento con el aire. Al final cuando tocamos la chapa, ocurre que la chapa y yo estamos a un diferente potencial (algo así me explicaron), y tendemos a igualar el potencial (como si de 2 conductores se tratase), de ahí que haya una transferencia de carga (electrones) entre la chapa y yo (Ya que el potencial es función de geometría y carga). Es esto correcto? Se que van por ahí los tiros.
Ahora bien, si antes de tocar el suelo, se toca antes la chapa y después de haber tocado la chapa salimos del coche (tocamos con los pies el suelo) en ese caso no da calambre. ¿Qué diferencia hay? ¿Tiene qué ver con que estamos tocando tierra? ¿No se supone que el calzado nos aísla? A poder ser explicármelo desde el pto de vista del potencial eléctrico.
Otra duda: ¿Qué es lo que ocurre cuando los pájaros tocan la red eléctrica? O cuando cargo un metal a 500 voltios mediante la red (de una red a 500 volstios saco un cable y lo conecto a un metal, sin cerrar el circuito), si lo toco sin estar a tierra, no me pasa nada (supuestamente los zapatos me aíslan, incluso el suelo si es de moqueta o madera...), si en cambio toco algún radiador metálico hago tierra y me fundo! A los pájaros tampoco les pasa nada! Porque en esos casos no ocurre nada pero si al tocar la chapa del coche (¿solo en el caso de tocar salir del coche y después tocar la chapa)?
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En ese caso diferenciemos, 1000V en continua; si tocas el potencial positivo debes asegurarte que el dieléctrico de tus zapatos sea superior a ese valor si no recibirás una descarga "Te lo aseguro", ya que la dif. De potencial hará que se perfore el dieléctrico y los electrones fluyan desde el potencia tierra al potencial +1000V.
Si tus zapatos son para más de 1000V y tu tocas el potencial positivo te pondrás al mismo potencial es decir 1000V.
¿Por qué no recibes descarga?
En realidad considera que si existe esta descarga (es decir existe intercambio de electrones para ponerse al mismo potencial)pero es muy pequeña ya que por lo general nuestro cuerpo es neutro eléctricamente y tiene pocos electrones disponibles para esta transferencia, así pasaría la analogía del ave.
Rápidamente nos pondríamos al potenial de la linea.
Nota la diferencia de este ejemplo a medida que subes el voltaje se produce el efecto de corrientes superficiales y siempre ocurrirá que el dieléctrico superficial de tus zapatos sea menor al dieléctrico de la goma(ruptura) así ¡No podrás hacer este ejemplo para cualquier voltaje!
En ese caso se usan trajes de faraday por ejemplo para limpiar lineas vivas de 220KV
Donde el individuo completo se pone a ese potencial asegurándose con este traje metálico conductor y así poder trabajar sin riesgo.
El análisis en alterna es similar hasta media tensión pero luego se complica ya que se manifiestan otros fenómenos como el efecto corona(ionización del aire)y efecto faraday (corrientes superficiales)
Gracias por tus respuestas, una ultima pregunta. Con 400V (he tocado placas de 400v con unas suelas de gomas normales) no me pasa nada, no siento esa transf. De electrones, ¿pero al tocar el coche si? ¿Tanta dif. potencial hay entre el coche y yo?
Todos los que estudiamos electricidad nos hicimos las mismas preguntas alguna vez, tu lo retratas de una manera muy gráfica.
Te diré la explicación que me dieron a mi, más mis propios razonamientos.
¿Qué es lo que ocurre cuando los pájaros tocan la red eléctrica?
Alambre 6AWG Cu desnudo resistencia a 20ºC: 3,08 ohms/Km llevado a números
0,0000308 ohms/cm supón una separación de 5 cm entre las patas del ave y una resistencia del orden de los Megaohms en el recorrido de la electricidad por el ave, por donde pasará la mayor parte de los amperes, lógico que por el cable por su menor resistencia, luego imagina la caída de voltaje en 5cm de cable por ejemplo a 130000Volts con 10A circulando será de DifVol5cm=13000+/-0,001540 es decir que la diferencia de potencial entre las patas del animal es de 1.54 mV, luego, no le pasa nada.
(Ya que el potencial es función de geometría y carga). ¿Es esto correcto?
Toda la razón
Antes de tocar el suelo, se toca antes la chapa y después de haber tocado la chapa salimos del coche (tocamos con los pies el suelo) en ese caso no da calambre. ¿Qué diferencia hay?
No sientes calambre, depende es relativo (pero descarga existe)
Ya que en electroestática existe el efecto punta que debes haber oído, si le entregas mayor superficie de contacto, claro no sentirás nada pero si le entregas la punta de un vello del brrrrasssoo, hay! Que se siente.
Segundo, el vehículo debió haber estado al mismo potencial de la tierra y tu a un mayor potencial, luego al tocar el vehículo te descargas y quedas equipotencial que al bajar.
Como es eso...
Tus zapatos te protegen sólo como dieléctrico( perforación de dieléctrico) pero la electroestática se salta es paso ya que el efecto faraday dice que estas cargas son superficiales así recorren la superficie de tu zapato hasta llegar a tu cuerpo, lo mismo con las llantas de tu vehículo por eso se salvan de los rayos quienes se suben al vehículo, las llanta los conducen a tierra por su superficie no a través de ella.
Y por último piensa en voltajes positivos como déficit de electrones y voltajes negativos como superávit de electrones, el roce te quita las capas superiores de electrones y por lo tanto te cargas positivamente.
Ajam, lo del pajaro asi me lo imaginaba yo tambien que seria.
No me queda una cosa clara, si toco el coche que esta a un potencial diferente al mio (supuestamente menor) hay una descarga para llegar al mismo potencial, de acuerdo. ¿Qué ocurre si toco por ejemplo un extremo de una pila que por fuera de 1000V?. ¿Por qué en ese caso no hay intercambio de electrones para ponernos al mismo potencial?
jaja, no los toque por que si. Era en unas practicas, delante del profesor, primero lo hizo el y luego nos pregunto si alguien quería hacerlo. Claro, tomó las pracauciones de ver que suelas teníamos y que no tocáramos tierra! La verdad es que me lo has aclarado todo muy bien, gracias!
Papel y mica :el roce entre "pequeños trozos" de estos elementos provoca una diferencia de potencial de hasta: 75kV-1.5kV= 73.500 Volts, claro que con picoAmperes de descarga
No se cuanto puede generar tu cuerpo de carga electroestática pero seguro que son varios KV, he ahí la picazón que sientes al bajar del auto.
Segundo 400 Volt con zapatos aislados no serán suficientes para sacar electrones de su órbita, paro aun saca los suficientes tal que quedas al potencial de +400, que no lo sientas es otra cosa.
Tercero Sin duda eres muy osado, Puedes tocar cualquier voltaje(aislado claro) el problema es cuando esta corriente circula, ¿ten en cuenta que sucede si te distraes y tocas tierra?
No ayudas a nadie con esa actitud si bien resultó para demostrar tu teoría el riesgo es infinitamente mayor, solo basta que 30mA transiten por tu corazón durante 1 periodo cardíaco(menos de 1 seg.) Para que se acabe tu historia.
Tenlo en cuenta.
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Para explicarte exactamente lo que me preguntas debo hablarte de un concepto que no mencioné en mi respuesta anterior que es el da capacidad. Aún así no es fácil de explicar.
Los cuerpos no solamente conducen cargas. También tienen la capacidad de almacenarla. A eso se le llama justamente capacidad o capacitancia. Un cuerpo más o menos conductor puede almacenar carga eléctrica. Y lo hace de manera proporcional al potencial. Cuanto más carga eléctrica más potencial, cuanto más potencial más carga eléctrica.
El planeta Tierra es como un gran capacitor pero tan grande que su potencial practícamele no varía. Se lo toma como referencia y se lo llama potencial cero (potencial de tierra).
Tierra es el único objeto que entrega y recibe cargas sin modificar su potencial.
Si echas un balde de agua en una un tanque o en una fuente harás subir el nivel de agua del tanque o la fuente, pero si echas una cantidad normal de agua al mar no harás subir el nivel del mar, más bien el mar ni se entera. De la misma manera cuando echas cargas a tierra el planeta no se da por aludido
Las cargas que puede almacenar el cuerpo humano son muy pequeñas y dependen además de la posición del cuerpo con respecto a los otros. Como ves la situación no es simple.
Pequeñas cantidades de carga pueden circular por nuestro cuerpo si que sintamos nada. Solamente sentiremos la descarga cuando esta supera cierto valor que se llama umbral.
Lo que me dices que ocurre es que si sales del coche y tocas la chapa sientes la descarga pero si antes de bajar tocas la chapa y luego bajas y tocas la chapa no sientes la descarga.
En ambos casos hay una pequeña descarga. En un caso por capacitaba y en el otro por conducción. Solo sentirás la descarga si supera cierto valor. Cuando tocas la chapa sin haberla tocado antes allí recibes las dos corrientes, la capacitiva y la de conducción.
Si quieres experimentar con este tema consigue un voltímetro digital o tester. Cuando tocas con una puntas del voltímetro distintos objetos y tu cuerpo con la otra verás como marca distintos voltajes .
Resumiendo las cargas pueden circular entre distintos objetos y entre esos objetos y tierra sin hacer un camino cerrado ya que son cargas electrostáticas que pasan de cuerpo en cuerpo según su capacitancia. La circulación de estas cargas dura muy poco tiempo.
La corrientes de las baterías, de la red, de los generadores en general debe circular en circuitos cerrados y son duraderas en el tiempo.
El tema no es menudo. Si luego de analizarlo tienes más dudas me preguntas.
ajam. Lo he entendido todo muy bien, gracias.
Solo una duda que no se si me has contestado, como es que si toco la chapa sin tocar primero tierra (es decir, abro la puerta pero estando sentado todavía en el asiento del vehículo. Estando sentado toco la chapa de la puerta), entonces no ocurre descarga. Claro porque no toco tierra y no tiene un camino definido, supongo. Pero es que si después de hacer esto, salgo del coche (estoy ahora a tierra) y toco la chapa, esta vez no hay descarga. ¿Por qué? ¿A dónde se han ido las cargas de la chapa cuando he tocado la chapa estando dentro del coche?
Otra cosa que nunca he conseguido entender bien es el concepto de tierra. ¿Por qué tienden a circular por ahí las cargas? ¿No es un camino cerrado? 8es decir, ¿ahí mueren las cargas no? Quiero decir que de ahí ya no se mueven).
Lo que ocurre al tocar el la chapa del coche el que lo que esta cargado es justamente el coche. El auto se carga por la fricción con el aire. Al estar sobre cuatro neumáticos que son aislantes esa carga se conserva.
El tocar la chapa del auto estas cargas circulan hacia tierra a través por tu cuerpo y finalmente por tu calzado. El calzado, más si tiene cierta humedad no es aislante perfecto, más aún para los potenciales electrostáticos que suelen ser muy altos. Ese camino es más conductor que los neumáticos. El calambrazo que tu dices ocurre cuando las cargas circulan. En el caso de los pájaros si bien las cargas están en ellos, no tienen hacia donde circuar. Lo mismo ocurre cuando tu estás dentro del coche. Recién cuando tocas la chapa estando tus pies sobre la tierra es que la carga circula a través de ti .Esa circulación de cargas (corriente eléctrica) es lo que te da el calambrazo. Por suerte dura poco ya que la corriente eléctrica contrae los músculos. Si es alta y duradera pude detener al corazón. Los potenciales electrostáticos como te digo suelen ser muy altos. Por suerte en cuanto comienza a descargarse la corriente termina rápidamente porque no hay nada que reponga las cargas que se pierden a tierra. La corriente de red es más peligrosa porque puede seguir circulando indefinidamente.
Las chispas que saltan del automóvil a tierra pueden causar incendios . Por eso es común que los camiones lleven cadenas que arrastran sobre el suelo cuya función es descargar la estática.
Repito: Un vehículo puede cargarse con algunos miles de voltios pero pasado el chispazo (que salta aún por tus zapatos)la corriente desaparece y tu no te mueres.
Si tocas 110 voltios de la red elécrica tus zapatos te protegen si son de goma. Eso sí los 110 voltios de la red son más peligrosos que los electrostáticos porque te pillan no te suleltan poe así decirlo. Recuera la corrente para hacerte daño tiene que circular.
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Muchas preguntas a la vez espero contestarte a todas solucionarte el problema.
Con respecto a lo del coche lo que se carga realmente es el coche, ya que el rozamiento con el aire provoca un campo electroestatico que permanece en el coche hasta su descarga. No se si recordaras esos utensilios que se incorporan en la parte trasera del vehículo que son como unas tiras de goma que van permanentemente rozando con el suelo, pues bien esos utensilios son para descargar ese campo electroestatico. Una vez bajas del coche y tocas la chapa debido a la carga del campo electroestatico es cuando se recibe la descarga. En efecto el calzado nos aísla pero habría que buscar el punto de equilibrio en ello ya que a lo mejor con otro calzado no provocaría el calambrezo, simplemente el potencial eléctrico es mayor que la resistencia que puede ofrecer la suela de la zapatilla ya que la suela no es de un material 100% dieléctrico, o sea, que no deja pasar la corriente. A los pájaros no les ocurre nada igual que si lo tocáramos nosotros salvo que toquemos a la misma vez el suelo, ¿sabes realmente como funcionan los trenes eléctricos? Pues realmente toman la corriente por la catenaria y hacen masa en los raíles y así básicamente es como funciona el motor del tren. Te comento esto para que te imagines el supuesto caso en el que el tren se suspendiera en el aire y no tocara con las vías, seguramente no funcionaria el motor del tren.

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