Electricidad FÍS.

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Física

Del griego electron, ámbar. La electrización como hecho es conocida desde la Antigüedad; el conocimiento estructural de la carga eléctrica es, por el contrario, obra de este siglo, puesto que la aportación ideológica anterior al descubrimiento del electrón (v.) fue muy escasa y fruto de experimentos y observaciones aislados. Las ideas básicas sentadas sucesivamente fueron las siguientes:a) Todo cuerpo sometido a un fenómeno de electrización (frotamiento, contacto) adquiere un nuevo estado caracterizado por ciertas propiedades; entonces se dice que se ha electrizado o cargado. Tales de Mileto intentó explicar estas propiedades hacia el año 600 a. C. En 1576, J. Cardan observó y describió la diferencia existente entre la atracción del ámbar y la del óxido de hierro.

b) Existen únicamente dos tipos de carga eléctrica: la vítrea o positiva y la resinosa o negativa. En 1733, Ch. du Fay y J. Nollet observan este hecho y revelan la ley fundamental de que "cargas eléctricas de la misma naturaleza se repelen y cargas eléctricas de distinta naturaleza se atraen".

c) Entre-los cuerpos cargados se ejercen fuerzas mutuas, llamadas fuerzas eléctricas, que están perfectamente determinadas. Esta proposición y su expresión matemática, ley fundamental de la electrostática (v.), fue enunciada y demostrada por Ch. A. de Coulomb en 1785.

d) Algunos cuerpos son buenos conductores de la e., mientras que otros no lo son tanto, si bien no existen cuerpos absolutamente no conductores o aislantes, salvo en determinadas condiciones que implican tratamientos especiales. W. Watson, en 1747, envía una carga eléctrica por un hilo a más de 3 Km., comprobando su transmisión instantánea cuando el hilo es buen conductor.

e) La conexión, mediante un conductor, de dos cargas eléctricas de distinto signo origina una corriente eléctrica, que puede hacerse continua si las cargas eléctricas que atraviesan una sección del conductor permanecen invariantes en el tiempo, esta invariancia se consigue mediante una fem. A. Volta, en 1796, inventa la primera fuente de corriente eléctrica continua (pila voltaica).

f) No existe mecanismo visible mediante el cual un cuerpo cargado ejerza (como así ocurre) una fuerza sobre otro cuerpo a través del vacío o de la materia. Esto induce a utilizar el concepto de campo, o zona de influencia, debido a W. Gilbert en el a. 1600.

g) Existe un parentesco muy próximo entre la e. y el magnetismo. A. M. Ampére lo hace público en 1820, y ese mismo año H. Ch. Oersted descubre que toda corriente eléctrica produce un campo magnético. M. Faraday, en 1821, descubre el fenómeno inverso, la producción de corriente eléctrica mediante un campo magnético (magnetoelectricidad) y en 1832, la inducción electromagnética, que dará lugar a la bobina de inducción y al generador de corriente.

h) Las perturbaciones producidas por la variación de los campos eléctrico y magnético se propagan a través del vacío en forma de ondas electromagnéticas. En 1864 Maxwell predice la posibilidad de producción de estas ondas mediante circuitos oscilantes. H. Hertz las produce en 1886 y en su honor se llaman "ondas hertzianas". La teoría de la estructura granular de la carga eléctrica aparece en 1874; es concebida por 1. Stanley que introduce el nombre de electrón para designar la mínima cantidad de carga eléctrica existente en la naturaleza. El descubrimiento del electrón en 1897 por J. J. Thomson (v.), será el paso decisivo hacia esta nueva concepción. Desde entonces se admite que la materia está constituida por partículas materiales portadoras de cargas eléctricas. Los dos tipos de e. pasan a considerarse de naturaleza discreta, al estar constituidas por cargas indivisibles: las cargas elementales.

Las cargas elementales positivas están. vinculadas a los núcleos atómicos, y su número, para un elemento químico dado, es igual al de orden (número atómico) que dicho elemento ocupa en el sistema periódico. Cada una de estas cargas está sobre una masa material que es, cuando menos, igual a la del protón, ya que los positrones, que poseen carga elemental positiva con una masa mucho menor que la del protón, tienen vida efímera y no deben tomarse en consideración.

La carga elemental negativa es el electrón (v.), cuya masa material es 1.842 veces menor que la del protón. Los electrones envuelven a los núcleos atómicos y en los átomos neutros su número es igual al de protones o cargas positivas. Los protones no tienen libertad para moverse en el interior de los sólidos; algunos electrones sí la tienen. En los metales son muchos los electrones que gozan de esta libertad y se hallan en continuo movimiento, pero sus desplazamientos quedan contrarrestados en promedio y no resulta corriente eléctrica en ninguna dirección. Pero si se ponen en comunicación dos cuerpos cargados con cargas eléctricas de distinto signo, como sólo los electrones tienen libertad de desplazamiento, son ellos los que se dirigen hacia las cargas positivas, produciendo así la corriente eléctrica.

Puesto que los núcleos (soporte de las cargas positivas) no se desplazan, todo cuerpo tiene una cantidad invariable de carga positiva y si aparece cargado positiva o negativamente, es debido a que hay en él defecto o exceso de electrones, respectivamente. El número que mide ese defecto o exceso es lo que se llama la carga eléctrica del cuerpo electrizado.

Las teorías propuestas hasta 1948 para explicar la electrización estática son inexactas. En ese año, E. Darmois emitió una teoría muy simple y coherente: Partiendo de que una esfera de cuero sobre pie aislado se electriza negativamente al frotarla con una piel de gato, y dado que los pelos de los mamíferos tienen una constitución química de cadenas peptídicas colocadas paralelamente a lo largo del pelo y que los átomos están unidos en estas cadenas por electrones compartidos, concluye que al romperse esas cadenas quedan libres los electrones exteriores, electrones que recibe el cuero. Y generaliza: al frotarlos, uno de los cuerpos se destruye superficialmente, quedando libres las cargas que aseguran las ligaduras superficiales. Esto explica que la naturaleza de la superficie tenga gran importancia y está totalmente de acuerdo con las experiencias recientes de obtención de e. por choque, el cual no hace más que destruir la capa superficial.

La diferente afinidad por los electrones que poseen las distintas sustancias regirá la distribución de los electrones entre los cuerpos frotados. La constitución química de los cuerpos en contacto es la base de las recientes teorías. Hace falta un contacto íntimo para partir o romper la capa superficial y liberar los electrones; no basta con el simple contacto.

V. t.: ÁTOMO; ELECTRÓN; ELECTROSTÁTICA; ELECTROMAGNETISMO; ELÉCTRICA, CONDUCCIÓN; PARTÍCULAS ELEMENTALES; DIELÉCTRICOS.

E. YUSTA GARCIA.

BIBL.: E. T. CAMBY, Historia de la electricidad, Madrid 1965 C. A. COULSON, Electricidad, Madrid 1950; E. M. PUGH, Fundamentos de Electricidad y Magnetismo, Madrid 1965; A. F. Kir, Fundamentos de Electricidad y Magnetismo, Madrid 1967.