¿Qué materiales conducen la electricidad?

Conceptos clave
Electricidad
Conductor
Insulador

Introducción
La electricidad alimenta muchos de los dispositivos que utilizas a diario. Esos dispositivos están formados por circuitos, que van desde los más sencillos (como una lámpara con una sola bombilla) hasta los más complejos (como en un ordenador). Prueba este proyecto para construir tu propio circuito sencillo y utilizarlo para comprobar qué materiales domésticos comunes conducen la electricidad.

Antecedentes
Probablemente oigas mucho la palabra electricidad, pero ¿qué significa realmente? En el uso cotidiano, la electricidad suele referirse a las partículas cargadas eléctricamente (llamadas electrones) que se mueven a través de los cables metálicos. El flujo de electricidad se llama corriente. Los metales suelen ser muy buenos conductores, es decir, dejan pasar la corriente con facilidad. Los materiales que no dejan pasar la corriente con facilidad se llaman aislantes. La mayoría de los materiales no metálicos, como el plástico, la madera y el caucho, son aislantes. Te darás cuenta de ello si alguna vez has enchufado algo en una toma de corriente. Las clavijas del enchufe y el cable dentro del cordón son metálicos, pero están rodeados por un aislamiento de plástico o goma para que no reciba una descarga cuando toque el cable.

La electricidad requiere un «bucle» completo para que la corriente fluya. Esto se llama un circuito cerrado. Por eso las tomas de corriente tienen dos puntas y las pilas tienen dos extremos (positivo y negativo) en lugar de uno solo. Si se conectan ambos a un circuito, se crea un bucle completo. Si el bucle se rompe del todo, se convierte en un circuito abierto y no fluye la corriente.

En este proyecto construirás tu propio circuito sencillo desmontando una linterna (con permiso, por supuesto). Utilizarás tu circuito como probador para determinar si los materiales domésticos son conductores o aislantes. Si conectas el circuito a un conductor, crearás un circuito cerrado y la bombilla de la linterna se encenderá. Si conectas el circuito a un aislante, seguirás teniendo un circuito abierto por lo que la bombilla se mantendrá apagada.

Materiales

• Linterna (una que puedas desmontar)
• Baterías para tu linterna
• Tres trozos de cable que puedas cortar y pelar (Ver Procedimiento para más información.)
• Regla con medidas métricas
• Cinta eléctrica (y/o bandas elásticas)
• Tijeras o cuchillo (y la ayuda de un adulto)
• Surtido de materiales metálicos y no metálicos materiales domésticos que puedan ser probados en tu circuito

Preparación

• Para hacer este proyecto necesitarás rescatar tres trozos de cable de un viejo aparato electrónico. Es posible que tengas un cajón de la basura lleno de cargadores viejos de teléfonos móviles: esos funcionarán muy bien. También puedes comprar cable en la ferretería o en algunas tiendas de manualidades.
• Corta tres trozos de cable, cada uno de al menos 10 centímetros de largo.
• Pide a un adulto que utilice unas tijeras o un cuchillo afilado para afeitar aproximadamente un centímetro de aislamiento de los extremos de cada cable, dejando al descubierto el metal interior. (También hay una herramienta especial para hacer esto llamada pelacables. Tú o un adulto podéis utilizarlas si están disponibles.)
• Desmonta la linterna. Quita las pilas. Si es posible, desenrosque el «cabezal» (la parte que sostiene la bombilla) y retire el interruptor de encendido/apagado. La mayoría de las linternas se pueden desmontar fácilmente con la mano, pero es posible que necesites otra herramienta (como un destornillador) y/o la ayuda de un adulto para hacerlo.
• Precaución: La electricidad de las tomas de corriente es muy peligrosa y puede ser mortal. Nunca cortes en un cable o abras un dispositivo electrónico mientras esté enchufado a una toma de corriente.

Procedimiento

• Examina el interior de tu linterna e intenta rastrear el circuito. Recuerda que la electricidad requiere un circuito cerrado para fluir. El circuito de una linterna suele ir desde un extremo del compartimento de las pilas, a través de un interruptor de encendido/apagado, luego a través de la bombilla y de vuelta al otro extremo del compartimento de las pilas. Puedes encontrar el circuito?
• Tu primer objetivo es utilizar dos cables para conectar el compartimento de las pilas directamente a la bombilla. Esto podría requerir algunos retoques por tu parte: no todas las linternas son iguales. ¿Es difícil crear su propio circuito cerrado?
• El compartimento de las pilas debe tener extremos positivos (+) y negativos (-). Utiliza cinta aislante para unir un extremo de un cable a las partes metálicas de cada extremo del compartimento de las pilas. Asegúrese de apretar los cables con firmeza para que hagan un buen contacto. (Consejo: Si las pilas simplemente se deslizan en el cuerpo de la linterna -en lugar de estar sujetas por clips o resortes- utilice gomas elásticas para mantenerlas unidas de extremo a extremo cuando las retire de la linterna.)
• Ahora busque dos contactos metálicos en el alojamiento de la bombilla y conecte los otros extremos de los cables a éstos con cinta eléctrica. Consejo: A veces todo el interior de la carcasa de la linterna es metálico, y esto sirve como uno de los contactos. Has podido crear un circuito y hacer que la bombilla se encienda?
• Si hiciste los contactos correctamente, esto debería hacer que la bombilla se encienda. Si la bombilla no se enciende, ¡no te preocupes! Hay algunas cosas que puedes comprobar:
• Es posible que tengas una linterna LED. LED significa diodo emisor de luz. Un LED es un tipo especial de bombilla que actúa como una válvula unidireccional para la electricidad. Sólo se enciende cuando sus lados positivo (+) y negativo (-) están conectados de forma correcta. Pruebe a invertir la forma en que los dos cables están conectados a la batería y vea si se enciende.
• Otra razón por la que podría no estar recibiendo luz es que sus cables podrían no estar haciendo buen contacto con el metal en el circuito de la linterna. Pruebe a pellizcar los puntos de contacto con los dedos o utilice algo como minipinzas o pinzas de encuadernación para apretar las conexiones.
• Ahora debería tener un circuito que funcione. Esencialmente has quitado la batería y la bombilla de la caja de la linterna y has recreado el circuito usando dos cables. Puede utilizar este circuito para probar la conductividad de los materiales domésticos añadiendo un tercer cable.
• Desconecte el cable de un extremo de la batería. Esto crea un circuito abierto, y su bombilla debería apagarse.
• Pegue un extremo de su tercer cable a ese extremo del paquete de baterías. Su circuito debe tener ahora tres cables en total, dos de los cuales tienen extremos libres.
• Toque los dos extremos libres de los cables juntos. Esto debería crear un circuito cerrado de nuevo, y tu bombilla debería encenderse.
• Prueba si los materiales son conductores tocándolos con los dos extremos libres de los cables al mismo tiempo.
• ¿Qué ocurre si tocas objetos metálicos, como clips o papel de aluminio? Si la bombilla se enciende, ¿significa que el material es un conductor o un aislante?
• ¿Qué ocurre si toca objetos no metálicos, como madera, plástico o goma? ¿Se enciende la bombilla o se queda apagada?
• Extra: ¿Puedes encontrar algún material conductor no metálico en tu casa?

Observaciones y resultados
Puede costar un poco de trabajo realizar la ingeniería inversa de una linterna una vez que la hayas desmontado. Sin embargo, debería poder conseguir que la linterna funcione sin su interruptor de encendido, conectando el compartimento de las pilas directamente a la bombilla mediante dos cables. Si añades un tercer cable, podrás crear un «probador». Cuando toques un objeto metálico con los extremos libres del cable, la bombilla debería encenderse como lo haría normalmente. Esto funciona porque los objetos metálicos son conductores, por lo que crean un circuito cerrado. Cuando tocas materiales aislantes como el plástico, la goma y la madera, el circuito permanece abierto, por lo que la bombilla permanece apagada porque no puede fluir la corriente.

Los materiales conductores no metálicos pueden ser difíciles de encontrar. El núcleo de un lápiz de grafito puede servir para algunas linternas. Pero el grafito tiene una resistencia muy alta en comparación con los metales, por lo que la bombilla puede parecer muy tenue o no encenderse en absoluto.

Limpieza
¡Vuelve a montar tu linterna si necesitas usarla de nuevo o guarda tu comprobador de conductividad casero!

Más para explorar
Qué materiales son los mejores conductores, de Science Buddies
Moving Electrons and Charges, de Physics4Kids
Generate Electricity with a Lemon Battery, de Scientific American
Actividades científicas para todas las edades, de Science Buddies

Esta actividad se realiza en colaboración con Science Buddies