Qué es la electricidad: definición, tipos y usos

La idea de la electricidad, o el hecho de que el ámbar adquiera el poder de atraer objetos luminosos cuando se frota, puede haber sido conocida por el filósofo griego Tales de Mileto, que vivió alrededor del año 600 a.C.

Otro filósofo griego, Teofrasto, afirmó en un tratado que este poder lo poseen otras sustancias.

Sin embargo, el primer estudio científico de los sucesos eléctricos y magnéticos no apareció hasta el año 1600 d.C., a partir de las investigaciones realizadas por el médico inglés William Gilbert. Gilbert fue el primero en aplicar el término eléctrico (en griego, elektron, "ámbar") a la fuerza que ejercían las sustancias tras ser frotadas. También distinguió entre la acción magnética y la eléctrica.

Ben Franklin dedicó mucho tiempo a la investigación eléctrica. Su famoso experimento de la cometa demostró que la electricidad atmosférica (que causa los fenómenos del rayo y el trueno) es idéntica a la carga electrostática de un tarro de Leyden. Franklin desarrolló su teoría de que la electricidad es un "fluido" único que existe en toda la materia, y que sus efectos pueden explicarse por los excesos y las carencias de este fluido.

Hay dos tipos de cargas eléctricas que se empujan y tiran unas de otras: las cargas positivas y las cargas negativas. Las cargas eléctricas se empujan o tiran unas de otras si no se tocan. Esto es posible porque cada carga crea un campo eléctrico a su alrededor. Un campo eléctrico es un área que rodea a una carga. En cada punto cercano a una carga, el campo eléctrico apunta en una determinada dirección. Si se pone una carga positiva en ese punto, será empujada en esa dirección. Si se pone una carga negativa en ese punto, será empujada en la dirección exactamente opuesta.

Funciona como los imanes y, de hecho, la electricidad crea un campo magnético en el que las cargas similares se repelen y las opuestas se atraen. Esto significa que si se acercan dos negativas y se sueltan, se separarían. Lo mismo ocurre con dos cargas positivas. Pero si usted pone una carga positiva y una carga negativa cerca, tirarían la una hacia la otra. Una forma breve de recordar esto es la frase los opuestos se atraen, los gustos se repelen.

Toda la materia del universo está formada por pequeñas partículas con cargas positivas, negativas o neutras. Las cargas positivas se llaman protones y las negativas, electrones. Los protones son mucho más pesados que los electrones, pero ambos tienen la misma cantidad de carga eléctrica, salvo que los protones son positivos y los electrones negativos. Como los "opuestos se atraen", los protones y los electrones se pegan. Unos pocos protones y electrones pueden formar partículas más grandes llamadas átomos y moléculas. Los átomos y las moléculas son todavía muy pequeños. Son demasiado pequeños para verlos. Cualquier objeto grande, como su dedo, tiene más átomos y moléculas de los que cualquiera puede contar. Sólo podemos estimar cuántos hay.

Como los electrones negativos y los protones positivos se pegan para formar objetos grandes, todos los objetos grandes que podemos ver y sentir son eléctricamente neutros. Eléctrico es una palabra que significa "que describe la electricidad", y neutro es una palabra que significa "equilibrado". Por eso no sentimos que los objetos nos empujen y tiren desde la distancia, como sucedería si todo estuviera cargado eléctricamente. Todos los objetos grandes son eléctricamente neutros porque hay la misma cantidad de carga positiva y negativa en el mundo. Podríamos decir que el mundo está exactamente equilibrado, o es neutral. Los científicos aún no saben por qué es así.

Los electrones pueden moverse por todo el material. Los protones nunca se mueven alrededor de un objeto sólido porque son muy pesados, al menos en comparación con los electrones. Un material que permite que los electrones se muevan alrededor se llama conductor. Un material que mantiene cada electrón firmemente en su sitio se llama aislante. Ejemplos de conductores son el cobre, el aluminio, la plata y el oro. Ejemplos de aislantes son el caucho, el plástico y la madera. El cobre se utiliza muy a menudo como conductor porque es un muy buen conductor y hay mucha cantidad en el mundo. El cobre se encuentra en los cables eléctricos. Pero a veces se utilizan otros materiales.

En el interior de un conductor, los electrones rebotan, pero no se mantienen en una misma dirección durante mucho tiempo. Si se establece un campo eléctrico en el interior del conductor, todos los electrones comenzarán a moverse en la dirección opuesta a la que apunta el campo (porque los electrones están cargados negativamente). Una batería puede crear un campo eléctrico en el interior de un conductor. Si se conectan los dos extremos de un trozo de cable a los dos extremos de una pila (llamados electrodos), el bucle que se ha hecho se llama circuito eléctrico. Los electrones fluirán alrededor del circuito mientras la pila esté creando un campo eléctrico en el interior del cable. Este flujo de electrones alrededor del circuito se llama corriente eléctrica.

Un cable conductor utilizado para transportar corriente eléctrica suele estar envuelto en un aislante como el caucho. Esto se debe a que los cables que llevan corriente son muy peligrosos. Si una persona o un animal tocara un cable desnudo que transporta corriente, podría resultar herido o incluso morir, dependiendo de la intensidad de la corriente y de la cantidad de energía eléctrica que ésta transmita. Debe tener cuidado cerca de los enchufes y de los cables desnudos que puedan transportar corriente.

Es posible conectar un dispositivo eléctrico a un circuito para que la corriente eléctrica fluya a través del dispositivo. Esta corriente transmitirá energía eléctrica para hacer que el dispositivo haga algo que queremos que haga. Los dispositivos eléctricos pueden ser muy simples. Por ejemplo, en una bombilla, la corriente transporta la energía a través de un cable especial llamado filamento, que la hace brillar. Los dispositivos eléctricos también pueden ser muy complicados. La energía eléctrica puede utilizarse para impulsar un motor eléctrico dentro de una herramienta como un taladro o un sacapuntas. La energía eléctrica también se utiliza para alimentar dispositivos electrónicos modernos, como teléfonos, ordenadores y televisores.

Algunos términos relacionados con la electricidad

Estos son algunos términos con los que una persona puede encontrarse cuando estudia cómo funciona la electricidad. El estudio de la electricidad y de cómo hace posible los circuitos eléctricos se llama electrónica. Existe un campo de la ingeniería llamado ingeniería eléctrica, en el que la gente inventa cosas nuevas utilizando la electricidad. Todos estos términos son importantes de conocer.

• La corriente es la cantidad de carga eléctrica que fluye. Cuando 1 culombio de electricidad pasa por algún lugar en 1 segundo, la corriente es de 1 amperio. Para medir la corriente en un punto, utilizamos un amperímetro.

• La tensión, también llamada "diferencia de potencial", es el "empuje" de la corriente. Es la cantidad de trabajo por carga eléctrica que puede realizar una fuente eléctrica. Cuando 1 culombio de electricidad tiene 1 julio de energía, tendrá 1 voltio de potencial eléctrico. Para medir la tensión entre dos puntos, utilizamos un voltímetro.

• La resistencia es la capacidad de una sustancia para "frenar" el flujo de la corriente, es decir, para reducir la velocidad a la que la carga fluye a través de la sustancia. Si una tensión eléctrica de 1 voltio mantiene una corriente de 1 amperio a través de un cable, la resistencia del cable es de 1 ohmio, lo que se denomina ley de Ohm. Cuando se opone al flujo de la corriente, la energía se "gasta", lo que significa que se convierte en otras formas (como luz, calor, sonido o movimiento)

• La energía eléctrica es la capacidad de realizar trabajo mediante dispositivos eléctricos. La energía eléctrica es una propiedad "conservada", lo que significa que se comporta como una sustancia y puede trasladarse de un lugar a otro (por ejemplo, a lo largo de un medio de transmisión o en una batería). La energía eléctrica se mide en julios o en kilovatios-hora (kWh).

• La energía eléctrica es la velocidad a la que se utiliza, almacena o transfiere la energía eléctrica. El flujo de energía eléctrica a lo largo de las líneas eléctricas se mide en vatios. Si la energía eléctrica se está convirtiendo en otra forma de energía, se mide en vatios. Si una parte se convierte y otra se almacena, se mide en voltios-amperios, o si se almacena (como en los campos eléctricos o magnéticos), se mide en voltios-amperios reactivos.

La energía eléctrica se genera principalmente en lugares llamados centrales eléctricas. La mayoría de las centrales eléctricas utilizan el calor para hervir el agua y convertirla en vapor que hace girar una máquina de vapor. La turbina de la máquina de vapor hace girar una máquina llamada "generador". Los cables enrollados dentro del generador se hacen girar en un campo magnético. Esto hace que la electricidad fluya a través de los cables, transportando energía eléctrica. Este proceso se llama inducción electromagnética. Michael Faraday descubrió cómo hacerlo.

Se pueden utilizar muchas fuentes de calor para hervir agua para los generadores. Las fuentes de calor pueden utilizar recursos energéticos renovables en los que el suministro de energía térmica nunca se agota y recursos energéticos no renovables en los que el suministro se acabará agotando.

A veces, un flujo natural, como la energía eólica o la hidráulica, puede utilizarse directamente para hacer girar un generador, por lo que no se necesita calor.