Electricidad

HISTORIA DE  LA ELECTRICIDAD

Desde los inicios de nuestro universo existe la electricidad. El rayo es una de sus manifestaciones más espectacular. En tiempos remotos, cuando aun no se conocía el concepto de electricidad, muchas culturas le atribuían este fenómeno a la acción de los Dioses.

Es así como, los griegos pensaron que eran responsabilidad del dios Zeus. Thor según los vikingos era su responsable y los generaba por el golpe de su martillo. Más cerca a nosotros, los incas, creían que el rayo era una de las formas en que se comunicaban la divinidad de la tierra (Pachamama) y la divinidad del mundo de arriba (Wiraqocha). Además del rayo, en la antigüedad observaron también otras formas de la electricidad, pero seguramente sin saber de qué se trataba.

Alrededor del año 600 antes de Cristo, un matemático griego llamado Thales de Mileto descubrió que luego de frotar ámbar con una piel éste atraía objetos livianos. Puede ser que alguna otra persona hubiera notado esto previamente, pero él fue el primero en registrar sus observaciones. De este modo, sin darse cuenta, había descubierto la electricidad estática. Con el transcurrir del tiempo otros investigadores observaron que el ámbar no era el único material con esta propiedad.

Pasaron muchos años hasta que el misterioso comportamiento del ámbar y otros materiales con esa capacidad empezará a ser entendido. 2000 años mas tarde que Thales de Mileto, William Gilbert demostró que muchas otras substancias tenían un comportamiento similar al del ámbar, además mostró que había dos tipos de efectos. Además del comportamiento del ámbar tenemos el del vidrio cuando es frotado con seda, en este caso, ¡el vidrio repelerá a los mismos objetos que eran atraídos por el ámbar frotado con piel! Sin embargo no notaron que la piel y la seda tenían el comportamiento inverso.

En 1747 Benjamín Franklin en Estados Unidos llegó a la conclusión: Cuando se frotan objetos como el ámbar con la piel no se está "creando" electricidad sino que se está transfiriendo "fluido eléctrico" de un cuerpo al otro. Franklin hizo una conexión muy interesante, demostró que el rayo y el "fluido eléctrico", como él lo llamaba, eran lo mismo.

Pocos años mas tarde, el físico francés Charles A. Coulomb realizó experimentos cuidadosos que le permitieron encontrar la forma precisa de la fuerza eléctrica. En primer lugar propuso que la electricidad debía pensarse como dos fluidos, uno positivo y otro negativo. Estableció entonces que, si dos cuerpos, uno cargado con una carga p y otro con una carga q a una distancia r se repelían con una fuerza F cuya expresión matemática es F=Kpq/rr. ¿Qué quiere decir esta ecuación?. Pues si duplicamos las cargas, la fuerza se hace 4 veces más grande. Si por el contrario, duplico la distancia, la fuerza entre los cuerpos se hace 4 veces más chica. En su honor se estableció la unidad de carga, el Coulomb. Un Coulomb es una enorme cantidad de carga. Una nube a punto de dar lugar a un rayo tiene típicamente unos 30 Coulombs.

En 1780, Galvani notó que los músculos de una rana se contraían al ser tocados con un objeto metálico al estar apoyada sobre una superficie que estaba constituida por otro metal. Por un lado razonó que la electricidad era la responsable de la contracción de los músculos. Pero también cometió el error de pensar que la electricidad era generada por los animales.

En 1791 otro científico italiano, Alejandro Volta dedujo acertadamente que la causa de la electricidad era que el bronce y el hierro estaban separados por los tejidos húmedos de la rana. Esto lo llevó a construir la primera pila, en el año 1800, que llevó su nombre, es decir la Pila Voltaica.

La ciencia siguió avanzando en su comprensión de los fenómenos eléctricos y en 1819 el físico danés Hans Christian Oersted descubrió que la aguja de una brújula era afectada por la presencia de una corriente eléctrica. Casi inmediatamente el físico francés Andre Ampere descubrió la ley de la fuerza magnética. Michael Faraday descubrió poco después que un campo magnético variable produce un campo eléctrico.

En 1827 un maestro alemán llamado Georg Ohm demostró que la corriente que circula por un cable es directamente proporcional a la diferencia de potencial entre sus extremos e inversamente proporcional a su resistencia. La resistencia de un material depende de sus propiedades y de su forma. Si el material es cilíndrico, la resistencia crece con la longitud y disminuye con su diámetro.

Sin embargo la verdadera naturaleza de la electricidad era aún desconocida. Sólo a fines de los años 1800 Sir Joseph Thompson probó la existencia del electrón. La carga de un único electrón fue determinada por Robert Millikan en 1906.

Aquí no termina la historia, pero nosotros haremos un alto. Sin embargo, antes de finalizar, te comentamos que el modelo de átomo que todos conocemos (un núcleo cargado positivamente, alrededor del cual "orbitan" los electrones) se debe al gran físico danés Niels Bohr, quien lo propuso a principios del siglo pasado (1913).

DATOS CURIOSOS

• Alrededor del 10 % de la electricidad utilizada en USA es de origen hidroeléctrico, para Suecia este porcentaje es del 80%.
• Si no se contara con la energía hidroeléctrica, habría que quemar más de 400 millones de toneladas extra de petróleo al año, en el mundo.
• Más de la mitad de la energía eléctrica de Francia, se genera en centrales nucleares. Lo que le hace acreedor de ser el país con mayor proporción de energía nuclear.
• Los dos primeros bombillos eléctricos se inventaron casi simultáneamente en 1.879. Thomas Edison en USA y Joseph Swan en Inglaterra.
• La primera población del mundo iluminada con electricidad fue Godalming, en el condado inglés de Surrey, año 1.881.
• La central eléctrica de carbón más grande del mundo está en Ekibastuz, en Kazajstán, Rusia.
• La central eléctrica más grande, jamás proyectada es la presa de las Tres Gargantas, situada en el curso del río Yangtsé en China, su construcción duró 12 años y tiene unos 2300 metros de extensión. Alrededor de 700.000 personas debieron dejar sus hogares en la zona para dar lugar a un lago artificial.
• El mayor apagón de la historia sucedió del 9 al 10 de Noviembre de 1965, cuando siete estados al noreste de Estados unidos, 207.000 Km2 y 30 millones de personas quedaron sin energía.
• El calor que produce la central eléctrica en Copenhage, Dinamarca. Se usa como calefacción para fábricas y hogares.
• La primera central hidroeléctrica del mundo la instaló George Westinghouse, en las cataratas del Niágara, y en 1896 transmitió electricidad a la ciudad de Buffalo a una distancia de 35 Km.

CARGA ELÉCTRICA.

La materia que nos rodea, el elemento que forma todo a nuestro alrededor, está formada por átomos, estos a su vez esta formado, de protones, neutrones y electrones. Los protones y electrones tienen una propiedad que se conoce con el nombre de carga eléctrica.

Esta carga eléctrica puede ser de dos tipos.

• Los protones tienen carga eléctrica positiva.
• Los electrones tienen carga eléctrica negativa.

Normalmente, los átomos de los cuerpos tienen tantos protones como electrones, por lo que tendrán tantas cargas eléctricas positivas como negativas. Esto hace que sean neutros. Pero los átomos pueden ganar o perder electrones y convertirse en iones. De esta forma, los cuerpos neutros pueden adquirir una carga eléctrica.

• Cuando los átomos ganan electrones, el cuerpo adquiere carga eléctrica negativa.
• Cuando los átomos pierden electrones, entonces el cuerpo adquiere carga eléctrica positiva.

Un cuerpo electrizado está cargado positiva o negativamente porque ha perdido o ganado electrones. Por consiguiente, la carga eléctrica es una magnitud física medible y cuantificable. La cantidad de electricidad «neta» de un cuerpo será igual a un número entero de veces la carga del electrón.

En el Sistema Internacional, la unidad de carga eléctrica es el culombio (C), que equivale a la carga eléctrica de unos seis trillones de electrones.
1 C = 6,24x10¹⁸ electrones

Otra unidad muy usada es el microculombio (μC):
1 μC = 10^-6C

Por tanto, la carga del electrón, en culombios, será:
qe = -1,602x10^-19C
se considera que es una carga de tipo negativo.

La carga de un protón tiene el mismo valor, pero es de signo opuesto:
+1,602x10^-19


¿Sabias que?
Positiva-negativa: Los nombres positiva o negativa no hacen referencia a ninguna característica añadida de las cargas eléctricas; simplemente sirven para diferenciar los dos tipos de carga eléctrica.

¿Cómo adquieren carga eléctrica los cuerpos?
Para adquirir carga eléctrica, es decir, para electrizarse, los cuerpos tienen que ganar o perder electrones. Si frotamos un bolígrafo con nuestro buso de lana, veremos que este es capaz de atraer pequeños trozos de papel. Decimos que el bolígrafo se ha electrizado.

Este fenómeno se explica porque al frotar pasan electrones de la lana al bolígrafo y este se carga negativamente.

Otras sustancias, como la ebonita, el vidrio, el ámbar..., también se electrizan. Por ejemplo, cuando frotamos una barra de vidrio con un paño de seda, pasan cargas negativas del vidrio a la seda, con lo que la barra de vidrio queda con un exceso de carga positiva, y la seda, con un exceso de carga negativa.

Cuando un cuerpo cargado se acerca a otro descargado sin tocarlo, puede producir en este una separación entre algunas de sus cargas positivas y negativas. Tal efecto se conoce como inducción eléctrica.

Cuerpos con electricidad del mismo signo se repelen y cuerpos con electricidad de diferente signo se atraen.

Podemos concluir que las formas de cargar un cuerpo pueden ser de tres tipos:

• Por frotamiento.
• Por contacto.
• Por inducción.