Electricidad

Qué es la electricidad

Se entiende por electricidad física a los fenómenos que se manifiestan por la presencia de las cargas eléctricas presentes en los cuerpos, ya que éstos están conformados por moléculas y átomos, cuya interacción de sus subpartículas genera impulsos eléctricos.

La fuerza eléctrica se mide en voltios o watts, término utilizado en electricidad en inglés, y se le dio ese nombre en homenaje al inventor de la máquina de vapor James Watt (1736-1819).

Su etimología proviene del latín electrum, igualmente del griego élektron, que significa “ámbar”.

Es posible encontrar electricidad en la naturaleza, como el caso de los eventos atmosféricos, la bioelectricidad (electricidad presente en algunos animales) y la magnetósfera.

Entre los animales que producen electricidad, esta el caso de la anguila eléctrica, que posee en su organismo electrocitos (órgano propio de este animal que generan campos eléctricos), que se encuentran en todo su cuerpo, funcionando de manera similar a las neuronas y pudiendo generar hasta descargas de 500 voltios.

Características de la electricidad

Ésta de acuerdo a su dinámica, origen, actuación y fenómenos que produce, presenta características que la hacen resaltar. Entre las principales se tienen:

• Acumulable. Existen dispositivos con la capacidad de almacenar electricidad en sustancias químicas dentro de los acumuladores, que permiten retenerla para posteriormente ser aprovechada (baterías).
• Su forma de obtención. En el caso de las baterías o las pilas, se obtiene de forma química; también por inducción electromagnética al mover un conductor en un campo magnético, como los alternadores; y a partir de luz, cuando determinados tipos de metales sueltan electrones cuando la luz del sol incide sobre ellos (paneles solares).
• Sus efectos. Estos pueden ser físicos, mecánicos o cinéticos, térmicos, químicos, magnéticos y luminosos.
• Sus manifestaciones. Pueden ser en forma de rayos, electricidad estática, flujos de corriente, entre otras.
• Peligrosidad. Al generar calor, puede provocar quemaduras graves y en casos de exposición más fuerte, la muerte.
• Resistividad y conductividad. Es la oposición de algunos tipos de materia frente a su paso y el fácil flujo de la misma, respectivamente.

Tipos de electricidad

Existen diversos tipos de electricidad, los mas importantes son:

Estática

La estatica surge por el exceso de carga eléctrica, la cual se va acumulando en un material conductor o aislante.

Se conoce que los átomos están compuestos por una determinada cantidad de protones (carga positiva) en su núcleo y el mismo número de electrones (carga negativa) orbitando alrededor del mismo, lo que hace que dicho átomo sea eléctricamente neutro o en equilibrio; pero al generarse una fricción entre dos cuerpos o sustancias, podrán generarse cargas en dichos objetos.

Esto se debe a que los electrones de ambas materias entrarán en contacto, produciendo desequilibrio en las cargas de los átomos, dando lugar a la estática. Se llama así porque se genera en los átomos que se encuentran en reposo y su carga no se desplaza sino que queda estacionaria. Un ejemplo de esto, es cuando pasamos un cepillo por el cabello y algunos se levantan por la estática del roce entre el material del mismo y el cabello. Artefactos como las impresoras, usan la estática para revelar el tóner o tinta sobre el papel.

Dinámica

Este tipo es producido por una carga que se encuentra en movimiento, o al flujo de la misma. Para ello, se necesita una fuente eléctrica (pudiendo ser química, como una batería; o electromecánica, como un dinamo) que haga fluir los electrones a través de un material conductor por el que dichas cargas eléctricas puedan circular.

En ella, los electrones se desplazan de un átomo al siguiente y así sucesivamente. A esta circulación se le conoce como corriente eléctrica. Un ejemplo de este tipo de electricidad son los tomacorrientes, que son una fuente de electricidad dinámica para los electrodomésticos y otros aparatos que requieren de electricidad.

Manifestaciones eléctricas

Carga eléctrica

Es una propiedad que tienen algunas partículas subatómicas (electrones, neutrones y protones) de atraerse y repelerse, así como define su interacción electromagnética. Esta se produce en los átomos, que la transferirán a las moléculas de un cuerpo distinto, o a través de un material conductor. También se refiere a la capacidad de una partícula para el intercambio de fotones (partículas de energía luminosa o electromagnética).

Esta se encuentra presente, por ejemplo, en la electricidad estática, que es una carga estacionada en un cuerpo. También, una carga da lugar a la fuerza electromagnética, ya que la misma produce fuerza sobre otras. Las cargas podrán ser negativas y otras positivas, y las del mismo tipo serán repelidas, mientras que las opuestas, se atraerán.

Las cargas se miden a través de la unidad culombios o coulomb y se representa con la letra C, y significa la cantidad de carga que atraviesa por una sección de algún conductor en un periodo de un segundo. Tanto la materia como la antimateria presentan cargas iguales y opuestas a su partícula correspondiente.

Corriente eléctrica

Esta es el flujo de carga eléctrica recorrido en un material, producido por el movimiento de electrones o algún otro tipo de carga. Producirá un campo magnético, uno de los fenómenos eléctricos que pueden ser aprovechados, en este caso por un electroimán.

Los materiales por los cuales dicho flujo circulará, pueden ser sólidos, líquidos o gaseosos. En los materiales sólidos, se mueven los electrones; en los líquidos se mueven los iones (átomos o moléculas que no son neutros eléctricamente); y los gaseosos, pueden ser tanto electrones como iones.

La cantidad de carga de corriente por una unidad de tiempo, es conocida como intensidad de corriente eléctrica, la cual es simbolizada con la letra I y se enuncia como culombios por segundo o amperio.

La corriente electrica puede ser:

• Continua o directa, que son aquellos flujos de cargas que circulan en un recorrido constante, no es interrumpida por ningún lapso de vacío, debido a que es en un solo sentido.
• Alterna, que es la que se mueve en dos direcciones, modifica su recorrido y su intensidad.
• Trifásica, que es la agrupación de tres corrientes alternas con la misma amplitud, frecuencia y valor eficaz (concepto utilizado para estudiar las ondas periódicas), presentando una diferencia de 120º entre fase y fase.

Campo eléctrico

Es un campo electromagnético que ha sido generado por una carga eléctrica (aún cuando no se esté moviendo) y que afecta a las cargas que lo rodee o se encuentre en él. Los campos no son medibles, pero pueden ser observadas las cargas que sean colocadas en los mismos.

Un campo eléctrico es un espacio físico donde las cargas eléctricas de los distintos cuerpos interactúan, y se define la concentración de la intensidad de una fuerza eléctrica. En esta región las propiedades han sido modificadas por la presencia de una carga.

Potencial eléctrico

Se refiere a la capacidad que tiene un cuerpo eléctrico, o a la energía que éste requiere para mover una carga o realizar un trabajo y se mide en voltios. Este concepto está relacionado con el de diferencia de potencial, que se define como la energía que se necesita para mover una carga de un punto a otro.

Este solamente se puede definir en una región limitada de espacio para un campo estático, pues para las cargas en movimiento, se utilizan los potenciales de Liénard-Wiechert (describen los campos electromagnéticos de una distribución de cargas en movimiento).

Electromagnetismo

Esto se refiere a los campos magnéticos que se generan debido a las cargas eléctricas que se encuentran en movimiento, y que producen la atracción o repulsión hacia los materiales que se encuentren dentro de dichos campos, lo cual podrá generar corriente eléctrica.

Circuitos eléctricos

Se refiere a la conexión de al menos dos componentes eléctricos, de modo que la carga eléctrica pueda fluir en una trayectoria cerrada con algún fin específico. Éstos se componen de elementos como componentes, nodos, ramas, mallas, fuentes y conductores.

Existen los circuitos con un receptor, como el caso de los bombillos o timbres; los circuitos en serie, como las luces de Navidad; circuitos en paralelo, como el caso de las luces que encienden con un mismo interruptor de manera simultánea; circuitos mixtos (combinan serie y paralelo); y conmutadas, que son los que permiten, por ejemplo, encender una o más luces desde más de un punto distinto.

Historia de la electricidad

Aproximadamente en el año 2.750 a.C., la civilización egipcia escribió sobre los peces eléctricos que se encontraban en el río Nilo, refiriéndose a ellos como los protectores de la demás fauna en el mismo. Alrededor del año 600 a.C., Thales de Mileto fue la primera persona que descubrió que el ámbar adquiría propiedades eléctricas y magnéticas al frotarlo con algún material específico.

Pero la electricidad como ciencia data de los siglos XVII y XVIII, en plena revolución científica, cuando la aparición de dicho campo de estudio fue el contexto perfecto para el inicio de la revolución industrial, y su expansión por el mundo moderno que se estaba levantando, fue crucial para el desarrollo de la humanidad.

Previo a ello, en el siglo XVI, el filósofo y médico William Gilbert (1544-1603) realizó importantes aportes al estudio del fenómeno eléctrico, prestando especial atención a la electricidad y el magnetismo.

Los términos “electricidad” y “eléctrico” aparecen por primera vez en 1646 en la obra del inglés Thomas Browne (1605-1682). Las unidades de medida para los distintos fenómenos eléctricos surgieron más adelante gracias a múltiples aportes de intelectuales en física.

El científico, político e inventor Benjamin Franklin (1706-1790), en 1752 logró encauzar el poder eléctrico contenido en un rayo mediante una cometa, lo cual propició la invención del pararrayos; un dispositivo que sirve para conducir la electricidad de los rayos hacia tierra.

Luego, el físico italiano Alessandro Volta (1745-1827), inventó la pila de voltaje en 1800 que permitía almacenar la energía, aprovechando el uso de la electricidad generada por las reacciones químicas;
en 1831 el físico Michael Faraday (1791-1867), desarrolló el primer generador eléctrico, que permitía enviar corriente eléctrica continuamente.

Para el siglo XIX, se utilizó la electricidad y el petróleo para generar energía, lo cual permitió al científico Thomas Alva Edison (1847-1931) encender la primera bombilla de filamento en 1879.

Importancia de la electricidad

Su importancia es vital para la vida moderna, siendo uno de los pilares fundamentales de la sociedad actual, ya que básicamente todo lo que el ser humano utiliza, involucra a la electricidad para funcionar: electrodomésticos, maquinarias, comunicaciones, algunas formas de transporte, producción de bienes y servicios, para el área de medicina, ciencia, entre otras áreas.

Pero así como la electricidad es de mucha ayuda para las personas, de igual manera es importante su ahorro. Ahorrar electricidad equivale a reducir el combustible que hace posible su creación, lo que a su vez colabora con la disminución de gases contaminantes de la atmósfera.

10 ejemplos del uso de la electricidad

La electricidad tiene múltiples usos en las actividades del hombre. Entre los ejemplos más destacados se tienen:

• En los vehículos con la electricidad automotriz, que circula a través de circuitos que alcanzan partes del mismo y que requieren de electricidad para funcionar, como las luces, la bocina, el motor, entre otros, y se genera desde una batería.
• Para la iluminación, es decir, para el encendido del alumbrado doméstico, público e industrial.
• Para el encendido de electrodomésticos y electrónicos.
• Para generar calor en climas templados, como por ejemplo, a través de la calefacción.
• Para el transporte, como por ejemplo, los aviones, ya que éstos necesitan de la electricidad para su despegue.
• Para el ámbito médico, usada en aparatos que sirven para realizar análisis y estudios.
• En la industria, la cual requiere grandes cantidades de carga eléctrica para la elaboración de productos de consumo.
• Para generar movimiento a través de motores que impulsan la potencia eléctrica, convirtiendo la energía eléctrica en mecánica.
• Para las comunicaciones, utilizada en aparatos tales como antenas repetidoras, transmisores, entre otros.
• Para el transporte y control de fluidos, tales como el agua, a través de electroválvulas que ayudan a moderar el flujo.