Desde tiempos remotos, el hombre ha sido testigo del poder de la electricidad, como el rayo, que los antiguos griegos atribuían a la ira de Júpiter. Se atribuye al griego Thales de Mileto (640-546 A. C) el haber descubierto que una varilla de ámbar frotada con un trozo de piel tiene la propiedad de atraer cuerpos livianos. Fueron éstas las primeras experiencias en las que se tuvo contacto con fenómenos de naturaleza eléctrica.
Tuvieron que transcurrir más de mil años hasta que el italiano Galvani pudiese añadir casualmente a la modestísima serie de conocimientos eléctricos fundamentales acumulados por el hombre, el de un fenómeno de nueva índole: la generación de una corriente eléctrica, provocada poniendo simplemente en contacto la pata de una rana recién muerta y desollada con unos objetos metálicos.
En 1819, el científico danés Hans Oersted notó que una corriente eléctrica crea un campo magnético tal y como ocurre en un imán. Este descubrimiento sirvió para la invención de los generadores y los motores eléctricos. En 1831, Faraday consiguió la producción de corrientes eléctricas inducidas mediante un campo magnético variable.
Fundamentos de la Carga Eléctrica
La materia está formada por átomos que, en estado normal, son eléctricamente neutros. Cada átomo tiene en su interior una determinada cantidad de protones (con carga positiva) y la misma cantidad de electrones (con carga negativa) girando alrededor del núcleo. Sin embargo es frecuente que los átomos ganen o pierdan uno o varios electrones. En el primero de los casos el átomo se carga negativamente (electricidad negativa), mientras que en el segundo se carga positivamente (electricidad positiva). Por lo tanto existen dos tipos de cargas eléctricas: positivas y negativas.
Cuando los átomos de un cuerpo reciben electrones provenientes de los átomos de otro cuerpo, el que recibe electrones adquiere carga eléctrica negativa ya que ahora tiene electrones de más. Si un objeto recibe un exceso de electrones adquiere carga positiva, y si le faltan electrones adquiere carga positiva.
La electroestática estudia el comportamiento de la corriente estática. La corriente estática es la corriente que no fluye, este efecto se da cuando hay contacto entre dos cuerpos causa que uno gane electrones y otro pierda electrones. Como no hay forma que los electrones regresen al cuerpo original el desbalance se mantiene, si no se mantiene el rozamiento la electricidad estática desaparece.
Electrización por Contacto
Todo cuerpo cargado se encuentra rodeado por un campo eléctrico que actúa sobre los cuerpos cercanos a él. Este fenómeno se conocía ya en la antigua Grecia, donde se había observado que al frotar un trozo de ámbar con una tela, aquel era capaz de atraer pequeños objetos tales como trozos de papel. El ámbar amarillo o succino es una especie de resina fósil que se encontraba en abundancia en las costas del mar Báltico. A causa de su belleza, de su color y de su transparencia, se le usó por espacio de mucho tiempo como objeto de ornamento en los prendidos y en las joyas de lujo de la época. Este fenómeno, mencionado por el filósofo Tales de la ciudad de Mileto, capital de Jonia, la mayor ciudad de Grecia en el siglo VII antes de Cristo, se considera, según la mayoría de los historiadores de la Ciencia, el origen de un vasto conocimiento sobre la estructura y comportamiento de la materia.
Se puede cargar un cuerpo con sólo tocarlo con otro previamente cargado. El procedimiento es muy simple: basta ponerlos en contacto, que se toquen entre sí. Igual que el método anterior, necesitamos un cuerpo neutro eléctricamente y otro cargado. Una de ellas (A) deberá estar electrizada (cuerpo inductor) y la otra (B) neutra (cuerpo inducido).
En muchas ocasiones se necesita que un cuerpo esté neutro eléctricamente. El procedimiento que se emplea es el que se conoce como conexión a tierra.
Conductores y Aislantes
CUERPOS CONDUCTORES: Son cuerpos conductores de la electricidad aquellos que dejan pasar fácilmente la corriente eléctrica. Vistos desde el punto de vista eléctrico, los materiales que son buenos conductores de la electricidad son aquellos cuyos átomos se desprenden con facilidad de los electrones de su última órbita. Estos electrones, los de la última capa del átomo, reciben el nombre de "electrones de valencia" y la última capa en la que orbita "órbita de valencia".
CUERPOS AISLANTES: Se llama así a aquellos cuerpos que no permiten el paso de la corriente eléctrica. Una diferencia de potencial establecida en un material aislante no consigue movilizar a los electrones de dicho material. El que un cuerpo se comporte como un conductor o como un aislante depende de su naturaleza. Son ejemplo de materiales aislantes la madera, los plásticos, el caucho y el vidrio.
La distinción entre conductores y aislantes no es absoluta. Cuando cargamos eléctricamente un cuerpo, no estamos creando cargas en el material. La carga eléctrica no se crea ni se destruye; solo se transfiere. En el Sistema Internacional de Unidades (S.I.) la carga eléctrica se mide en coulomb.
Péndulo Eléctrico y Electroscopio
- PÉNDULO ELÉCTRICOUn electroscopio muy simple puede formarse por una pequeña esfera de plumavit o papel metálico (no electrizada) suspendida por un hilo, a este electroscopio se le suele llamar “péndulo eléctrico”.Siempre se produce una atracción, luego se neutralizan y finalmente se repelen.En la imagen se muestra que, al acercar un cuerpo electrizado (positivo o negativo) a la esfera, ésta es atraída; por otro lado cuando se tiene cualquier cuerpo electrizado, éste atrae a esferas sin saber si esta electrizado positivamente o negativamente.
El electroscopio compuesto por dos láminas de metal muy finas colgadas de un soporte metálico en el interior de un recipiente de vidrio u otro material no conductor. Una esfera que recoge las cargas eléctricas del cuerpo cargado que se quiere observar; las cargas, positivas o negativas, pasan a través del soporte metálico y llegan a ambas láminas. Al ser iguales, las cargas se repelen y las láminas se separan.
Distribución de la Carga Eléctrica
En un material mal conductor de la electricidad la carga que adquiere se distribuye uniformemente en todo el cuerpo. Si el cuerpo conductor que se carga es una esfera, entonces la carga se distribuye uniformemente en su superficie, en cambio si su superficie es irregular, la carga tiene mayor densidad en la parte de la superficie con mayor curvatura.
Esto último que se menciona da origen a la creación de la llamada jaula de Faraday. Se trata de cualquier cuerpo que tenga una estructura exterior metálica.
Jaula de Faraday y Pararrayos
Una aplicación, que no deja de ser curiosa, de la jaula de Faraday es la siguiente: Si vas en un automóvil en un día con tormentas eléctricas y cae un rayo al vehículo.
Una superficie puntual tiene área muy pequeña y si está cargada, la densidad de carga eléctrica se hace máxima en dicha punta, tanto así que las cargas ahí acumuladas tienden a escaparse más o menos con gran fuerza, generando él llamado “viento eléctrico” capaz de apagar una vela.
Esto sucede cuando se forma una tormenta. Al calentarse la superficie de la tierra, aparece una corriente de convección en el aire, que se va enfriando hasta condensar el agua que contiene y formar una nube (cúmulo). Por el frotamiento, la parte superior queda cargada positivamente y la inferior negativamente.
Tal y como la carga eléctrica acumulada aumenta, aparecen fuertes descargas entre distintos puntos de una misma nube, entre nubes distintas o entre la nube y la tierra. Las descargas pueden ocurrir de nube a nube o de nube a tierra. Usualmente las nubes están cargadas negativamente en su base y positivamente en su parte superior. Por inducción electrostática la tierra resultará positiva inmediatamente debajo de tal nube. Se establece así una diferencia de potencial enorme, produciéndose el rayo cuando se vence la rigidez dieléctrica del medio (aire o vapor de agua).
Dado que la nube puede cubrir grandes superficies terrestres, su influencia electrostática será importante. El rayo incidirá sobre el elemento que le signifique mayor conductividad y sea capaz de aportar más cargas al fenómeno.
El pararrayos, es un instrumento que sirve para evitar que un rayo caiga sobre una vivienda, edificio, puente, etc. Consiste en una barra metálica con el extremo superior en punta.
El inicio de la descarga en una primera instancia es invisible, en la cual varios pilotos se acercan a tierra, a modo de ramificaciones.
tags:
