Efectos de las descargas eléctricas en gases encerrados

Elaborado en diciembre de 2023
Participan:
Sandra Sandoval Osorio, Liliana Tarazona Vargas y José Francisco Malagón Sánchez.

Plücker utiliza los tubos construidos por Geissler, de tal manera que se tiene un tubo con electrodos de platino,

se hace pasar una descarga de electricidad de alta tensión, a través de diferentes gases o vapores encerrados y enrarecidos. Se observa la luz brillante desde el electrodo positivo y la subdivisión del haz brillante en una luz ondeante y parpadeante en el electrodo negativo.

La luz presenta diferentes colores y al ser analizada con un prisma o con una rejilla de difracción se obtienen diferentes espectros para cada vapor o gas encerrados.

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En el electrodo negativo se logra observar una estratificación de zonas claras y zonas oscuras perfectamente distribuidas en forma regular. Cuando se tienen tubos mas anchos estas zonas adoptan una forma de cono, cuya parte convexa se orienta hacia el polo negativo.

Cuando se invierte la polaridad de la descarga eléctrica las formas de cono asumen la dirección opuesta.

De estas diferentes observaciones hemos tenido noticia por las descripciones y análisis que hace Plücker (1858) y las primeras explicaciones de estos fenómenos se asocia al gas o vapor que se vuelve luminoso por la descarga mientras que el paso de la electricidad de un lugar luminoso a otro es oscuro (p. 121)

Sugerencias para las actividades experimentales

Podemos estudiar algunos de los efectos que se generan en un gas cuando es sometido a diferencias de potencial, acudiendo a tubos de descarga (tubos que contienen un gas enrarecido, en cuyos extremos tiene electrodos, como hemos explicado antes). Al conectar estos tubos a una fuente que genere altas diferencias de potencial, se producen efectos similares a los descritos por Plücker en sus trabajos; particularmente aquellos efectos lumínicos, en los que se observa que en algunas partes los tubos emiten luz de colores (inicialmente incoloro) y en otras partes se observan zonas oscuras. Asimismo, se pueden generar otros efectos debidos a campos magnéticos cercanos a los tubos y estudiar los espectros generados al ver, a través de un espectroscopio o de rejillas de difracción, la luz emitida por los tubos.

Actividades de exploración

1. Una actividad inicial consiste en revisar para qué valores de voltaje empieza a percibirse que el tubo emite luz y qué ocurre con esta luz al aumentar la intensidad de la fuente

2. Esta actividad para empezar a caracterizar los efectos nos preguntamos:

A. Tubo de descarga He

A invertida la polaridad. Tubo de descarga He

Los tubos se colorean

Ahora se pueden observar los colores que se observan en un mismo tubo, no siempre se tiene el mismo color en cada polo y en el centro del tubo, en otros casos en un mismo tubo se observan diferentes colores. Plücker al ver los efectos de diferentes gases encuentra que estos son muy bellos, cuando tenemos la oportunidad estos efectos también nos podemos maravillar.

Sin embargo, podemos preguntarnos ¿qué pasa con estos colores si se invierte la polaridad de la conexión a la fuente?, ¿esta coloración podría variar en el tiempo?, ¿este efecto nos permite hablar de la conductividad de los gases contenidos?

Encontramos que todos los gases emiten colores diferentes:

xenon

Xenón

vapor-de-agua

Vapor de agua

nitrogeno

Nitrógeno

neon

Neón

mercurio

Mercurio

argon

Argón

kripton

Kriptón

hidrogeno

Hidrógeno

helio

Helio