LA ELECTRICIDAD

Principios de la Electricidad

El principio físico según el cual el electrón, presenta una carga a la cual se le considera negativa, constituye la base de la fuentes de energía más importantes que existe: la electricidad. Se explican las seis principales formas de generación de electricidad: por fricción o inducción, por reacción química, por presión, por calor, por luz y por magnetismo.

La electricidad fue conocida por los antiguos griegos aproximadamente en el año 600 AC , Tales de Mileto observó que el ámbar adquiere la propiedad de atraer objetos ligeros al ser frotado, el primer estudio científico de los fenómenos “eléctricos” fue publicado en 1600, por William Gilbert, un médico británico que por primera vez utilizó el término eléctrico (del griego elektron, que significa “ámbar”) Con ello se refería a la fuerza que ejerce el ámbar al ser frotada, y quien también estableció los conceptos y diferencia entre las características magnéticas y eléctricas.

Por aquellos tiempos, todavía no estaban totalmente descritas las bases de la revolución científica de la que surgiría la física en sus primeros pasos, y que tomaría forma definitiva en el siglo XVIII, con el físico, filósofo, inventor, alquimista y matemático inglés Isaac Newton, quien estableció una serie de principios que darían la base al método científico. No obstante, a partir de entonces se produjeron avances importantes que culminarían en el siglo XIX, cuando diversos personajes investigaron sobre el tema, desarrollan la primera base teórico-práctico, revisando el aprovechamiento y distribución de la electricidad, cuya finalidad era crear una red de distribución de fluido doméstico así como también en la industria de entonces.

La electricidad es un fenómeno físico asociado a cargas eléctricas estáticas o en movimiento; por lo tanto, es una manifestación de la estructura atómica de la materia.

El hombre conoció la electricidad por diversos acontecimientos naturales como los rayos y las propiedades del ámbar, pero no fue sino hasta el siglo XIX -cuando ya estaban bien sentadas las bases de la física clásica- que surgió la ciencia de la electricidad y del magnetismo, que a la postre permitiría la generación, aprovechamiento y distribución de esta fuente de energía para beneficio de la humanidad.


LAS FORMAS DE GENERAR ELECTRICIDAD
En un principio, existen seis formas diferentes de generar electricidad, aunque sólo algunas pueden considerarse fuentes aprovechables de energía. Lo característico en todas es que hay que liberar los electrones de valencia a partir de otra fuente de energía para producir el flujo
Eléctrico.

Las formas en que la electricidad puede ser generada son las siguientes:
Por fricción o inducción, por reacción química, por presión, por calor, por luz y por magnetismo.

1.- POR FRICCIÓN O INDUCCIÓN
Fue descubierta en la antigua Grecia. Por Tales de Mileto observó que al frotar en la piel de los animales una pieza de ámbar, ésta adquiría la propiedad de atraer pequeños trozos de virutas de partículas.

Sabemos que cuando dos cuerpos se frotan entre sí, uno de ellos “cede” electrones al otro. Es decir, mientras de uno de esos cuerpos se desprenden tales partículas subatómicas, el otro las recibe; así, el primero queda con déficit de electrones y el segundo con exceso de estos.

Cuando un átomo tiene disminución de electrones, la carga total del material es positiva; cuando tiene adicionales, el material adquiere una carga total negativa. Conforme a lo que acabamos de explicar, la electricidad se produce por el paso de los electrones de un material a otro; es decir, por efecto de la fricción, a este fenómeno se le conoce como “electricidad estática”.

Uno de los medios más conocidos para generar grandes cantidades de electricidad estática, es la Máquina de Wimshurst . Este aparato consiste en dos discos plásticos colocados frente a frente, que giran en sentidos opuestos; sobre uno de ellos se encuentran varias laminillas conductoras. La mutua rotación ejercida, origina un desplazamiento de cargas. La carga eléctrica de los discos es recuperada mediante un par de electrodos, los cuales se colocan de modo que estén en contacto con la superficie del disco que tiene las laminillas; cuando la cantidad de carga acumulada en la superficie de los discos es grande, se llegan a producir arcos eléctricos entre las terminales externas del dispositivo.

2.- POR REACCIÓN QUÍMICA
Forma de mayor eficiencia y ampliamente utilizadas para generar electricidad, Como ejemplo, tenemos las pilas y baterías, se puede decir que una pila es un medio que transforma la energía química en eléctrica, ya que está formada por un electrolito (que puede ser líquido,
sólido o de pasta), un electrodo positivo y un electrodo negativo.

El electrolito, una sustancia química, reacciona con los electrodos, de tal forma que a uno de ellos llegan los electrones liberados por la reacción -haciéndose negativo-, mientras que el otro, habiéndolos perdido, adquiere carga positiva. Esta diferencia de cargas entre los dos electrodos se conoce como “diferencia de potencial”. Si se conecta un cable conductor externo que los comunique, la diferencia de potencial origina un camino por el que los electrones del electrodo negativo pasan al electrodo positivo. Precisamente, al desplazamiento de los electrones a través de un conductor se le conoce con el nombre de “corriente eléctrica”.


3.- POR PRESIÓN
Constituido por los materiales piezoeléctricos, son aquellos que liberan electrones cuando se les aplica una fuerza. Su nombre se deriva del término griego Piezo, que significa “presión”. Cuando se aplica la fuerza sobre el material, los electrones son obligados a salir de sus órbitas y se desplazan hacia el punto opuesto a aquel en que se está ejerciendo la presión; cuando ésta cesa, los electrones regresan a los átomos de donde proceden.

4.- POR CALOR
Al aplicar energía en forma de calor a determinados cuerpos, éstos aumentan el movimiento cinético interno de sus átomos; con ello, se origina el desprendimiento de los electrones de las órbitas de valencia. Otros metales, se comportan de manera inversa. Supongamos que un metal del primer tipo es unido superficialmente a un metal de comportamiento contrario, y que se les aplica calor. Mientras que uno será cada vez más positivo conforme se vayan liberando sus electrones, el otro que los absorbe se hará muy negativo al almacenar cargas negativas.
Tras retirar la fuente de calor, los metales se irán enfriando y entonces los electrones “extras” que fueron de momento alojados por uno de los metales, regresarán al de su procedencia. Cuanto más calor se aplique a la unión de esos metales, mayor será la cantidad de carga eléctrica que pueda producirse. A éste fenómeno se le conoce como “termoelectricidad”.

A aquellos dispositivos formados por la unión de dos metales y que presentan el efecto de termoelectricidad, se les denomina “termopar”.


5.- POR LUZ
El “efecto fotoeléctrico” consiste en la liberación de electrones de un material, cuando la luz incide sobre éste. El potasio, el sodio, el cesio, el selenio, el sulfuro de plomo, el germanio, el silicio y el cadmio, son algunos de los materiales que presentan tal característica.

Fue en 1905, cuando el físico alemán Albert Einstein propuso por primera vez una teoría que explicaba de manera satisfactoria el efecto fotoeléctrico. Su teoría señala que la luz está formada por fotones (es decir pequeños paquetes de energía), los cuales chocan contra la superficie de las sustancias; si tienen suficiente energía, serán capaces de liberar a los electrones de valencia del material y, por consecuencia, provocarán excesos y déficit de cargas.

6.- POR MAGNETISMO
El magnetismo es una forma de energía capaz de atraer metales, gracias al campo de fuerza que genera. A su vez, el campo magnético de un imán está formado por fotones, pero de una frecuencia distinta a la de la luz. Cuando un alambre conductor cruza perpendicularmente las líneas de fuerza magnética de un imán, los fotones del campo obligan a los electrones de dicho
conductor a desplazarse; de esta forma, dado que en uno de sus extremos se produce un acumulamiento de electrones y en el otro un déficit, se obtiene un conductor con un extremo positivo y otro negativo.