Electricidad

FÍSICA DE SÉPTIMO GRADO (7°)
ELECTRICIDAD

Es el conjunto de fenómenos físicos relacionados con la presencia y flujo de cargas eléctricas. 

Es un flujo de electrones a través de un medio que sea capaz de permitir su circulación.

Se manifiesta en una gran variedad de fenómenos como los rayos, la electricidad estática, la inducción electromagnética o el flujo de corriente eléctrica. Es una forma de energía tan versátil que tiene un sinnúmero de aplicaciones

La electricidad se manifiesta mediante varios fenómenos y propiedades físicas:

1. Carga eléctrica: una propiedad de algunas partículas subatómicas, que determina su interacción electromagnética. La materia eléctricamente cargada produce y es influida por los campos electromagnéticos.
2. Corriente eléctrica: un flujo o desplazamiento de partículas cargadas eléctricamente por un material conductor. Se mide en amperios.
3. Campo eléctrico: un tipo de campo electromagnético producido por una carga eléctrica, incluso cuando no se está moviendo. El campo eléctrico produce una fuerza en toda otra carga, menor cuanto mayor sea la distancia que separa las dos cargas. Además, las cargas en movimiento producen campos magnéticos.
4. Potencial eléctrico: es la capacidad que tiene un campo eléctrico de realizar trabajo. Se mide en voltios.
5. Magnetismo: la corriente eléctrica produce campos magnéticos, y los campos magnéticos variables en el tiempo generan corriente eléctrica.

LÍNEA DE TIEMPO DE LA ELECTRICIDAD

1. CARGA ELÉCTRICA

La materia está constituida por unas partículas elementales llamadas átomos.

Dentro de cada átomo es posible distinguir dos zonas. La zona central llamada núcleo, concentra unas partículas subatómicas que tienen carga eléctrica positiva llamadas protones y otras partículas neutras, desde el punto de vista de la carga eléctrica, llamados neutrones.

Rodeando al núcleo se localiza la corteza. En esta zona se mueven los electrones, que son partículas con carga eléctrica negativa, girando en orbitales que envuelven al núcleo.

Los responsables de todos los fenómenos eléctricos son los electrones, porque pueden escapar de la órbita del átomo y son mucho más ligeros que las otras partículas.

En general, los materiales son neutros; es decir, el material contiene el mismo número de cargas negativas (electrones) y positivas (protones). Sin embargo, en ciertas ocasiones los electrones pueden moverse de un material a otro originando cuerpos con cargas positivas (con defecto de electrones) y cuerpos con carga negativa (con exceso de electrones), pudiendo actuar sobre otros cuerpos que también están cargados. Por tanto, para adquirir carga eléctrica, es decir, para electrizarse, los cuerpos tienen que ganar o perder electrones.

Una característica de las cargas, es que las cargas del mismo signo se repelen, mientras que las cargas con diferente signo se atraen.

Basados en lo anterior, la carga eléctrica es una propiedad física propia de algunas partículas subatómicas que se manifiesta mediante fuerzas de atracción y repulsión entre ellas. La materia cargada eléctricamente es influida por los campos electromagnéticos, siendo a su vez, generadora de ellos.

Electrización

Al proceso de dar carga eléctrica a un cuerpo se le llama electrización, véanlo en el siguiente vídeo:

Existes varias formas de electrizar un cuerpo, el que acabamos de ver es por inducción.

1. Electrización por frotamiento.

Cuando frotamos un cuerpo con otro cuerpo pueden pasar cargas eléctricas (electrones) de un cuerpo al otro. Uno queda cargado positivamente (el que pierde electrones) y otro queda cargado negativamente (el que gana electrones). En este caso la barra de plástico arranca electrones de la piel y se carga negativamente y la piel pierde electrones y se carga positivamente.

2. Electrización por inducción.

Cuando acercamos un cuerpo con carga eléctrica a otro cuerpo en éste se produce una separación de cargas. Las cargas del mismo signo se alejan y las cargas de distinto signo se acercan al cuerpo electrizado. Estas últimas, que están más cerca del cuerpo electrizado, hacen que los dos cuerpos se atraigan.

3. Electrización por contacto.

En el caso anterior si se tocan los cuerpos las cargas de distinto signo que están próximas se anulan, y el resultado es que ambos cuerpos quedan cargados con la misma carga por transferencia de cargas de un cuerpo al otro.

Para finalizar esta parte, observemos el siguiente vídeo:

Fuerzas entre cargas eléctricas

A comienzos del siglo XVIII ya se conocía experimentalmente que existían fuerzas de atracción y repulsión entre las cargas eléctricas. El primer científico que midió la intensidad de dichas fuerzas fue el físico francés Charles Augustin de Coulomb (1736-1806) hacia finales del siglo XVIII; en sus experimentos estableció la variación de la fuerza entre dos cargas según la distancia y medida.

Cuantificación de la carga

Normalmente, no se trabaja con la carga de un solo átomo, sino con cuerpos compuestos por millones y millones de átomos. Cuando un cuerpo se carga eléctricamente, esta carga es proporcional al número de electrones ganados o perdidos.

En el Sistema Internacional de medida (SI), la unidad de carga es el Culombio y su símbolo es la letra "C" y un Culombio corresponde a la carga de 6,25 millones de billones de electrones (6,25*10¹⁸) o sea 6.250.000.000.000.000.000 de electrones

Conservación de la carga

El principio de conservación de la carga establece que no hay destrucción ni creación neta de carga eléctrica, y afirma que en todo proceso electromagnético la carga total de un sistema aislado se conserva.

En un proceso de electrización, el número total de protones y electrones no se altera, sólo existe una separación de las cargas eléctricas. Por tanto, no hay destrucción ni creación de carga eléctrica, es decir, la carga total se conserva. Pueden aparecer cargas eléctricas donde antes no había, pero siempre lo harán de modo que la carga total del sistema permanezca constante.

En la próximo artículo: Corriente Eléctrica

Espero les haya sido de utilidad.