Historia de la Electricidad
Desde la más remota antigüedad, los griegos tenían conocimiento de que cierta sustancia, al ser frotada, tenía la propiedad de atraer cuerpos livianos como hojas secas, plumas de aves y otros. El material que se utilizó en esa época para observar el fenómeno fue el ámbar, por lo que a la atracción observada se le llama eléctrica, denominación que se deriva del nombre griego del ámbar (elektron).
A comienzos del siglo XVII, William Gilbert clasificó los materiales en eléctricos y no eléctricos, según su comportamiento fuera o no similar al del ámbar. La existencia de dos tipos de electricidad fue sugerida alrededor del año 1733 por el francés Charles Dufay. En 1747, el científico americano Benjamín Franklin llamó a estos tipos de electricidad: positiva y negativa. En 1784, Charles Augustin de Coulomb, utilizando la balanza de torsión, demostró que las cargas se atraen o repelen según el inverso del cuadrado de la distancia.
La Electrostática
Es la rama de la física que estudia los fenómenos eléctricos producidos por distribuciones de cargas estáticas; esto es, el campo electrostático de un cuerpo cargado. Es decir, la electrostática se encarga de la evaluación de las cargas eléctricas en reposo.
Leyes de la Electrostática
- 1ª Ley (Ley cualitativa): Cargas del mismo signo se repelen y cargas de signos diferentes se atraen.
- 2ª Ley (Ley cuantitativa): La fuerza de atracción o repulsión que existe entre dos cuerpos cargados es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa (Ley de Coulomb).
Principio de Superposición
En el caso de la presencia de varias cargas, la fuerza resultante es la suma vectorial de las fuerzas debidas a cada una de las cargas individualmente.
La Electricidad
Es un fenómeno físico cuyo origen son las cargas eléctricas y cuya energía se manifiesta en fenómenos mecánicos, térmicos, luminosos y químicos. También se denomina electricidad a la rama de la física que estudia las leyes que rigen el fenómeno y a la rama de la tecnología que lo usa en aplicaciones prácticas.
La cantidad de electricidad, que representa algo en movimiento, se mide en culombios (C). Sin embargo, generalmente utilizamos amperios (A), que equivalen a un culombio por segundo. Lo que se desplaza a través de los cables son los electrones: aproximadamente seis billones de billones de ellos cada segundo en un amperio.
Carga Eléctrica
Es una propiedad intrínseca de algunas partículas subatómicas (relacionada con la pérdida o ganancia de electrones) que se manifiesta mediante atracciones y repulsiones que determinan las interacciones electromagnéticas entre ellas. La materia cargada eléctricamente es influida por los campos electromagnéticos siendo, a su vez, generadora de ellos.
Existe una magnitud fundamental basada en su existencia en dos variables que, desde hace tiempo, se denominan carga positiva (+) y carga negativa (-). Se establece que cargas de igual signo se repelen y cargas de diferentes signos se atraen. El símbolo que se utiliza para expresar la medida de la carga eléctrica de un cuerpo es “q”.
Estructura del Átomo
En su estado normal, los átomos presentan el mismo número de protones que de electrones; de acuerdo con esto, se dice que el átomo es eléctricamente neutro.
Partículas Subatómicas
- El Electrón: Comúnmente representado por el símbolo e⁻, posee un valor de carga de -1,6 x 10⁻¹⁹ C. Es una partícula subatómica con una masa pequeña respecto al protón. Su movimiento genera corriente en la mayoría de los metales. En un átomo, los electrones rodean al núcleo.
- El Protón: Posee una masa bastante grande comparada con la de los electrones. Está dotado de carga eléctrica positiva, es decir, presenta una carga igual en magnitud a la del electrón, pero de signo opuesto (+1,6 x 10⁻¹⁹ C).
- El Neutrón: Se ubican en el núcleo del átomo y no presentan carga eléctrica. Su masa es aproximadamente igual a la del protón.
Corriente Eléctrica
Es el flujo de carga por unidad de tiempo que recorre un material, debido a un movimiento de los electrones en su interior. La intensidad de corriente (i) existe en cualquier región donde sean transportadas cargas eléctricas desde un punto a otro. Si la carga q se traslada a través de una sección transversal dada de un conductor en un tiempo t, entonces la intensidad I se define como:
I = q / t
Amperios
El ampere o amperio es la unidad de medida de la intensidad de corriente. Para medirla experimentalmente se utiliza el amperímetro.
Estados Eléctricos y Electrización
Si llamamos e+ a los protones y e- a los electrones, se puede concluir que existen dos estados eléctricos:
- Estado eléctrico positivo (+): Cuando el átomo o un cuerpo tiene déficit de electrones.
- Estado eléctrico negativo (-): Cuando tiene exceso de electrones.
De un cuerpo que posee igual número de electrones y protones se afirma que es eléctricamente neutro.
Electrización
Es uno de los fenómenos fundamentales que estudia la electrostática. Cuando a un cuerpo se le dota de propiedades eléctricas, es decir, adquiere cargas eléctricas, se dice que ha sido electrizado. Es importante notar que algunos átomos tienen más facilidad para perder sus electrones que otros, facilitando este proceso.