¿Por qué un peine frotado a través del cabello no atrae el papel si se ha dejado solo por algún tiempo?

El aire, especialmente si está húmedo (alto contenido de agua), puede conducir la electricidad hasta cierto punto.

Los electrones son repelidos del peine cargado negativamente y algunos irán gradualmente al aire y se alejarán. De esta forma el peine pierde gradualmente su carga.

Tal vez podrías intentarlo en días diferentes. Si el aire está seco, debería mantener la carga por más tiempo.

Parece que la fuerza se debilitó.

Lo hizo. Por cierto, ¡tu observación conduce a todo tipo de física interesante! (y Tecnología).

¿Cómo? ¿Se perdió la carga aunque el peine no se usó después de frotarlo por primera vez?

Exactamente. El aire no es un aislante perfecto, por lo que los electrones "escapan" de la superficie del peine y se disipan en el medio ambiente. Simplemente, por así decirlo, "saltan" (o "sobre") el peine.

Además, como ha señalado @AndrewSteane, el peine probablemente descansaba sobre algo y (dependiendo del material del peine) las cargas eléctricas podrían migrar lejos del peine, igualando la carga. Aquí, de nuevo, la humedad acelera la pérdida.

El "salto en el aire" ocurre más cuanto más "puntiagudo" es un objeto. Los puntos, o técnicamente hablando, las regiones con un radio de curvatura pequeño , pueden acumular más cargas y "rociarlas" en el entorno. Es por eso que los pararrayos son puntiagudos, por cierto. Cuando es grande (¡lo que requiere voltajes muy altos!), este efecto se llama efecto corona , y cuando es muy grande, la descarga es visible a simple vista y toma el nombre de Fuego de San Telmo .

Otro factor es la "calidad" del aire. Cuanta más humedad, partículas de polvo o iones estén presentes, más conductivo será el aire y más rápido se perderá la carga. Nuevamente, este efecto se usa en filtros de polvo electrostáticos (el aire fluye cerca de varillas puntiagudas cargadas, y el polvo se carga directamente o por inducción, y el campo eléctrico lo aplasta contra placas contracargadas; el aire que pasa por el campo está libre de polvo). , o al menos mucho menos polvoriento).

Exactamente el fenómeno que observaste puede usarse para detectar la ionización del aire causada por la radiación. Cargas un electroscopio , que es un par de hojas de oro muy ligeras dentro de una botella sellada de aire muy seco y muy limpio. En esas circunstancias, la carga se retiene durante mucho tiempo y las hojas, ambas cargadas con electricidad de la misma polaridad, se repelen entre sí, por lo que no pueden caer sino permanecer en una especie de forma de "A".

Si hay una fuente de radiación presente, el aire en el frasco se ioniza, la carga se dispersa y las hojas caen (un electroscopio que se usa para este propósito tiene una placa exterior que se puede quitar y solo puede, y lo hará, detectar la radiación que llega). dentro del frasco: así, por ejemplo, no hay rayos alfa. Para detectar la radiación alfa más débil, debe exponer la placa exterior al medio ambiente, y la carga siempre se perderá de todos modos a una velocidad que depende de la humedad, etc.).

Puede ver varios videos de electroscopios en Youtube, que representan la "pérdida de carga" con el tiempo (busqué uno que demostrara una pérdida de carga más rápida en las cercanías de una fuente radiactiva, pero no encontré ninguno. Pero hicimos ese experimento en mi escuela hace años. ).

Incluso puede construir un electroscopio usted mismo y ver visiblemente la disminución de la carga con el tiempo en diferentes condiciones. También hay varios tutoriales en Youtube ("Haz tu propio electroscopio").

La carga del peine se disipa lentamente en el medio ambiente o en el papel con el tiempo. Entonces, la carga neta se vuelve cero después de un tiempo y el peine pierde la propiedad atractiva.

Sí, la carga se puede perder así.

¿Estás preguntando por qué la carga electrostática no persiste indefinidamente? Porque se escapa. Lo que sea que esté sentado no es un aislante perfecto. Incluso si está suspendido en el aire, ¡el aire tampoco lo es!

¿O está preguntando por qué el mismo peine frotado por el mismo cabello se vuelve menos efectivo después de varios intentos? Probablemente grasa en tu cabello actuando como conductor.

El aire es un aislante eléctrico, pero de vez en cuando una de las moléculas de aire se ioniza por un evento ambiental natural (por ejemplo, al ser golpeada por un fotón ultravioleta o una partícula de rayos cósmicos), para crear un ion positivo y un electrón libre. El aire también contiene una pequeña cantidad de iones debido a la descomposición radiactiva natural del gas radón. El isótopo de radón ²²² Rn se produce por la desintegración radiactiva del isótopo de radio ²²⁶Real academia de bellas artes. Este isótopo de radio está extremadamente diluido pero omnipresente en el suelo en el entorno natural: se encuentra en minerales de uranio, roca de fosfato, esquistos, granito, gneis, esquisto y, en menor grado, en rocas comunes como la piedra caliza. Como tal, el radón está omnipresente en el aire de todo el mundo en cantidades pequeñas y variables, y su presencia contribuye a la formación de iones en el aire: cada átomo de radón en descomposición expulsa un ion cargado positivamente (partícula alfa) y se transmuta en su hija producto (polonio ²¹⁸ Po) que inicialmente existe como un ion cargado debido a la conservación de la carga. ²¹⁸Po también es radiactivo y se descompone después de un tiempo, creando más ionización del aire, y así sucesivamente. El campo eléctrico creado por la carga estática en el peine acelera los iones positivos y los electrones libres en direcciones opuestas, y estos que tienen la carga opuesta al peine son atraídos hacia el peine, lo que resulta en la neutralización de los cuantos de carga al chocar. Uno de esos cuantos es minúsculo, pero tales colisiones ocurren con tanta frecuencia que la carga se filtra lentamente y finalmente resulta en una neutralización completa.

En respuesta a sus comentarios en otras respuestas (parafraseando la parte relevante):

¿No recibe el medio ambiente una carga negativa como esta?

Lo hace, pero mientras estabas cargando negativamente el peine frotándolo en tu cabello, también estabas cargando simultáneamente tu cabello; es solo que tu cabello recibió la carga opuesta (positiva) de la misma magnitud. La carga estática acumulada en tu cabello se descarga de la misma manera que la carga acumulada en el peine. El medio ambiente obtiene una carga positiva de tu cabello y una carga negativa del peine, pero la carga neta tanto del peine como del cabello es finalmente cero.

Frotando el peine en tu cabello no creaste carga de la nada; acabas de crear un desequilibrio de carga porque el peine robó algunas partículas cargadas negativamente del cabello.