ORIGEN DE LA ELECTRIDAD

Teoría de la Electricidad

La electricidad es un fenómeno físico que se produce por la interacción de cargas eléctricas.
El origen de la electricidad es atómico, es decir, el origen se encuentra en los átomos, más específicamente en los electrones. Los protones y neutrones se encuentran en el núcleo y los electrones giran en órbitas alrededor de los protones. Existen fuerzas eléctricas en el átomo que impiden que los electrones se escapen de sus órbitas o que se precipiten sobre el núcleo.
En condiciones normales el número de protones y de electrones es igual. Entonces se dice que el átomo se encuentra en un estado neutro.

Los electrones tienen una carga negativa y se designa con un signo menos (-)
Los protones tienen una carga positiva y se les designa con un signo más (+)
Como ambas cargas son opuestas, existe una atracción entre ellas, además que se anulan sus cargas.

Ciertos átomos que están en equilibrio, como algunos metales, tales como la plata, el oro, el cobre, el aluminio, etc., tienen los electrones de sus órbitas externas propensos a arrancarse de ellas, o también a recibir como “allegados” a electrones de otros átomos vecinos de elementos que a su vez tienen electrones más o menos “sueltos”.

Esta capacidad hace que se comporten como conductores eléctricos.

Otros elementos tienen sus electrones externos muy ligados al núcleo y por lo tanto, no ceden electrones ni aceptan la presencia de “allegados”. Forman así grupos aislados, constituyendo “aisladores eléctricos”, como puede ser la loza, el vidrio, los plásticos, etc.

Si un átomo que está en estado de equilibrio pierde algunos de sus electrones, es obvio que las cargas positivas superarán a las negativas y predominarán las positivas.

Si por el contrario, el átomo recibe electrones en su órbita externa, ahora las partículas negativas superarán las positivas y quedará predominando ésta polaridad o carga.

Estos átomos desequilibrados, en los cuales predominan cargas positivas o negativas, se llaman iones; por lo tanto existen iones positivos (cationes) e iones negativos (aniones).

Un ión positivo atraerá hacia sí a los electrones que están a su alrededor y que pertenezcan a algún átomo con sus electrones externos “sueltos”. Estos sucesivos traspasos darán origen a la electricidad.

Al decir que los átomos con diferencia de electrones y por tanto con carga positiva, atraen hacia ellos a electrones vecinos, logra definir que la corriente circula de negativo a positivo (en corriente continua).

Conviene tener muy en claro, que nada es absolutamente positivo o negativo; todo depende del nivel de referencia en que hacemos la comparación.

Electricidad Estática

Los objetos neutros pueden cargarse por fricción, por contacto con un objeto cargada positiva o negativamente o por inducción (en el conductor en movimiento en el interior de un campo magnético, en este caso la carga inducida tiene una polaridad opuesta a la carga que genera.

El fenómeno puede ser tan vivo que provoque chispas visibles en la oscuridad, como cuando pasamos rápidamente la mano sobre el lomo del gatito regalón o cuando nos sacamos violentamente el chaleco de fibras plásticas.

Electricidad Dinámica:

Este tipo de electricidad que podemos manejar y controlar, de tal modo que produzca determinados efectos.

Existen muchas fuerzas que generan electricidad dinámica, entre ellas:
La energía química a través de todos los tipos de pilas conocidos.
La energía magnética a través de los gigantescos alternadores de una usina eléctrica, el dínamo de la bicicleta o el microgenerador formado por un micrófono dinámico o la cápsula de tocadiscos magnética.

La energía térmica que provoca la generación de tensiones eléctricas en dos metales distintos al ser calentados.

La energía luminosa que en las celdas solares provoca el desprendimiento de electrones. Muy usadas hoy en día en las naves espaciales.

La energía mecánica que provoca la generación de tensiones en ciertas sustancias llamadas piezoeléctricas; al ser golpeadas violentamente. Se emplean en sistemas de encendido de cocinas, automóviles, encendedores, etc., también en las cápsulas de tocadiscos del tipo cristal o cerámica.

Conductancia:

No todos los cuerpos tienen la misma capacidad para entregar o recibir electrones en su capa externa, y por lo tanto dejar pasar la corriente eléctrica. Algunos como el cobre, el aluminio, el oro, etc., son buenos “conductores”. Otros como el carbón, la magnanina, el nicrome (Niquel-Cromo), etc., presentan una vía dificultosa al paso de la corriente, es decir, ofrecen resistencia al paso de los electrones. Por último hay algunos que no la dejan pasar en absoluto, y reciben por esta razón el nombre de aisladores: la loza, la porcelana, los plásticos, la mica, el caucho, el vidrio, etc., poseen entre otros cuerpos, dicha particularidad.

Conductancia y resistencia son, pues, dos conceptos totalmente opuestos o inversos, en efecto, mientras más conductor es un cuerpo, menor es su resistencia y viceversa.

Corriente Eléctrica

Si tomamos un trozo de alambre, debemos suponer que todos los electrones que lo constituyen están en equilibrio. Ahora bien, si unimos los extremos de un alambre, uno al contacto central de una pila de linterna y el otro extremo a la parte inferior metálica de ella, se establecerá una corriente eléctrica. En efecto, en la pila y por causa de un proceso químico, se produce en su parte, una acumulación de electrones (polo -), y en su contacto central una carencia de ellos; se ha establecido entonces un desequilibrio eléctrico.

En el instante de conectar el alambre, el punto carente de electrones tratará de absorber los electrones libres de cada átomo del cobre, los que serán reemplazados por los electrones sobrantes en la parte externa de la pila. Durante un tiempo, millones y millones de electrones estarán desplazándose por el alambre, estableciéndose así una corriente eléctrica.

La energía química de los elementos internos de la pila se irá paulatinamente agotando, y con ello disminuirá el caudal de electrones en circulación. Después de un tiempo el desnivel eléctrico será casi nulo y la corriente será prácticamente cero.

El ampere o amperio es la unidad que mide la corriente eléctrica que circula por un conductor o circuito, o sea, la intensidad de ella. Así como un camino ancho permite un paso simultáneo de mayor cantidad de vehículos, un alambre grueso permitirá el paso de una corriente eléctrica de mayor “intensidad que uno delgado”.

Para que se establezca una corriente eléctrica, se requiere también un desnivel o diferencia de potencial. Mientras mayor sea este desnivel, mayor será la fuerza electromotriz que impulsará el paso de los electrones.

La fuerza electromotriz se designa con una letra E y su unidad de medición es el voltio. La fuerza electromotriz corresponde a la tensión.

Ley de Ohm

Mientras mayor sea el desnivel eléctrico o diferencia de tensión, mayor será la corriente en circulación.

Considerando por otra parte que hay cuerpos que ofrecen fuerte oposición al paso de la corriente eléctrica, se comprenderá que si queremos hacer circular a través de éstos una gran corriente, será necesario aplicarles una gran presión o tensión eléctrica entre sus extremos.

Se deduce de lo anterior que existe una estrecha relación entre estas tres magnitudes: Tensión, Corriente y Resistencia. La formulación de estas relaciones constituyen la llamada Ley de Ohm. Esto queda expresado en la siguiente fórmula:

V = R x I
También puede ser:
V ÷ R = I ; V ÷ I = R