La electricidad es el conjunto de fenómenos físicos asociados con la carga eléctrica. Para su estudio, estos fenómenos pueden dividirse en dos tipos:
- Estática o electrostática: cuando las cargas eléctricas están en reposo.
- Corriente eléctrica: cuando las cargas eléctricas están en movimiento.
La carga eléctrica es una propiedad de la materia, como lo es la masa. Pero a diferencia de la masa, las partículas cargadas pueden dividirse en dos clases, positiva y negativa. Los cargas de una clase se repelen entre sí, mientras que atraen a los miembros de la otra clase.
En la naturaleza, los electrones y protones son los portadores de carga eléctrica. La carga de ambos es exactamente igual en magnitud, sin embargo, la del protón es positiva y la del electrón, negativa. Así, un cuerpo con un exceso de electrones, adquiere una carga negativa igual a la carga del electrón por el número de electrones en exceso.
Electrostática
La electricidad estática o electrostática es la interacción entre cargas eléctricas en reposo. Esta fue descubierta en la antigua Grecia, cuando la gente se dio cuenta de que al frotar ámbar o azabache se producía algún tipo de fuerza que hacía que el material atrajera pelusa y pedazos de material.
La electrostática se puede en diferentes situaciones, como el contacto entre materiales, un aumento de la presión o de temperatura, o por la presencia de otra carga. El proceso de carga, sin embargo, involucra el movimiento y distribución de las mismas, hasta alcanzar un nuevo estado de equilibrio.
Por ejemplo, cuando se frotan los zapatos contra una alfombra, estamos atrapando electrones de la alfombra, lo que nos hace tener un exceso de carga negativa. ¿Cómo nos damos cuenta? Al tocar una perilla metálica, sentimos una descarga o corrientazo, que se debe al salto del exceso de carga de nuestro cuerpo al objeto metálico.
Otros casos comunes donde se produce electrostática lo tenemos al frotar un globo contra el cabello seco, cuando nos peinamos el peine atrapa electrones del cabello, o cuando se frotan telas de nailon y lana.
Las cargas estáticas se pueden producir en situaciones indeseables y causar daños. Para evitar esto se realiza la conexión a tierra. En los silos de granos, la fricción de los granos contra el recipiente metálico provoca que el metal se cargue positivamente y el grano adquiera carga negativa. Cuando la acumulación de cargas es muy grande puede producir una chispa, ocasionando incendios o explosiones.
Los incendios en las gasolineras o estaciones de servicio pueden ser provocados por la acumulación de cargas estáticas. El roce de los cauchos o neumáticos contra el pavimento provoca una acumulación de cargas negativas en la carrocería. Si no se descarga el vehículo, al colocar la manguera de combustible se puede producir una chispa con consecuencias catastróficas.
A pesar de los ejemplos curiosos de la electrostática, esta tiene importantes aplicaciones en la tecnología:
- Impresión láser: se usa la estática en las impresoras láser. En este caso, el rayo láser ilumina las zonas oscuras de una página otorgándole una carga negativa. Las partículas de la tinta con carga positiva se adhieren a estas regiones y se copia la imagen.
- Pintura estática: se pintan vehículos y aviones gracias a la estática. Para esto, el objeto a ser pintado se carga negativamente y luego se aplica la pintura cargada positivamente. Esto confiere un acabado liso y homogéneo.
Corriente eléctrica
La corriente eléctrica es el flujo neto o paso de carga eléctrica a través de un medio. Puede considerarse como electricidad en movimiento, el tipo de electricidad con el que estamos mejor relacionados y acostumbrados.
Los primeros científicos que se percataron de la naturaleza de la corriente eléctrica fueron los italianos Luigi Galvani (1737-1798) y Alessandro Volta (1745-1827). La estrecha relación entre corriente eléctrica y magnetismo fue descubierta por Hans Christian Oersted (1777-1851), lo que luego llevó al inglés Michael Faraday (1791-1867) a producir electricidad eléctrica usando magnetos.
La conducción de la corriente eléctrica depende de la resistencia de los materiales al desplazamiento de cargas, así tenemos:
- Aislantes: son materiales que no conducen la electricidad, como la madera o el aceite.
- Conductores: permiten el paso de la electricidad, como los metales y las soluciones iónicas.
- Semiconductores: tienen propiedades eléctricas intermedias entre aislantes y conductores, como el silicio y el germanio.
La vida moderna como la conocemos es producto de la corriente eléctrica:
- Funcionamiento de equipos electrodomésticos,
- Industrias;
- Iluminación y calefacción urbana;
- Sistemas industriales de distribución de energía eléctrica.
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Referencias
Cevallos, A. (1996). Hablemos de electricidad.
Electricidad. (1986). Enciclopedia Salvat de ciencia y técnica. Salvat Editores. España.
Hadzigeorgiou, Y. (2006). Humanizing the teaching of physics through storytelling: the case of current electricity. Phys. Educ. 41:42. DOI: 10.1088/0031-9120/41/1/003
Young, H. D., Freedman, R.A. (2009) Física universitaria, con física moderna volumen 2. 12 ed. Pearson Educación, México.
