Idees clau
Gràcies als avenços de la ciència, podem imaginar els materials que ens envolten (l’aire, l’aigua, les roques, els metalls, el paper, els plàstics… i també la lava i la pols volcànica) formats per petites partícules que es mouen i interactuen entre elles, algunes de les quals tenen una càrrega elèctrica positiva o negativa.
Aquestes càrregues s’atrauen si són de diferent signe, i es repelen si són del mateix signe. Les forces d’atracció i repulsió entre càrregues poden provocar el moviment d’aquestes càrregues dins dels materials, sempre que aquests siguin materials conductors (és a dir, que permetin el moviment de càrregues). Això és el que passa, per exemple, amb els cables elèctrics en un circuit, que permeten que les càrregues es desplacin degut a forces d’atracció i repulsió entre elles, i quan aquestes càrregues s’estan movent diem que “passa electricitat”. Imatge: Escola de Les Aigües (Barcelona).
Ara bé, en els materials aïllants, que no deixen passar tan fàcilment les càrregues elèctriques com els materials conductors, algunes d’elles es poden acumular durant un temps en una zona del material (normalment a les puntes), provocant fenòmens que anomenem com “electricitat estàtica”. Els fenòmens d’electricitat estàtica costen de veure, ja que normalment els materials al nostre voltant són neutres, és a dir, contenen el mateix nombre de càrregues negatives i positives, que es cancelen entre elles. No obstant això, en certes ocasions els materials aïllants es poden electritzar, és a dir, les càrregues es poden moure d’un cos a un altre (o d’una part del cos a una altra), de manera que una part quedarà carregada positivament (en tindrà més de positives que de negatives) i l’altra negativament (en tindrà més de negatives que de positives). Quan alguns cossos s’han electrificat durant una estona, l’acumulació de càrregues del mateix signe, en un material o en una part d’ell, pot acabar produint una descàrrega elèctrica, com la que es produeix en els llamps de les tempestes elèctriques i en els llamps dels volcans.
Què val la pena aprendre a cada etapa? (primària, secundaria)
Educació primària
Educació secundaria
A l’educació primària no cal entrar a entendre l’estructura d’un àtom per parlar de càrregues negatives i positives, i per tant per parlar de circuits elèctrics o d’electricitat estàtica. De fet, la ciència ha utilitzat la idea de “càrrega elèctrica” molt abans de saber com era un àtom per dins. S’havia observat que alguns materials, al fregar-los, n’atreien d’altres i que, una vegada posats en contacte, es repelien, i es va començar a imaginar que hi havia alguna ‘cosa’ -càrregues- que passaven d’un material a un altre. Aquestes càrregues havien de ser diferents perquè en uns casos els cossos s’apropaven (si no eren les mateixes), i en d’altres es separaven (si eren iguals). Amb aquesta idea inicial es va avançar en el coneixement d’uns fenòmens que més endavant van formar part de la branca de la física anomenada ‘electricitat’. També és un bon punt de partida per començar a aprendre a les etapes escolars inicials.
A l’educació secundària podem començar a utilitzar nous conceptes per interpretar els fenòmens elèctrics. En el moment que es treballa l’estructura de la matèria, s’explica que està composta per àtoms, que s’enllacen entre ells formant molècules o cristalls. Tots els tipus d’àtoms es troben organitzats a la Taula Periòdica. Aquests àtoms a la seva vegada estan forjats per les anomenades partícules subatòmiques, que tenen diferent càrrega elèctrica:
- Electrons: es troben a l’escorça i tenen càrrega negativa.
- Protons es troben al nucli, i tenen càrrega positiva.
- Neutrons també es troben al nucli, i no tenen càrrega.
Per tant, quan parlem de càrregues negatives, en el fons estem parlant dels electrons que escapen de l’escorça de l’àtom, i quan parlem de càrregues positives, estem parlant d’àtoms que els falten electrons (i per tant, que tenen més càrregues positives al nucli que negatives de l’escorça).