ELECTRICIDAD.

¿Qué es la electricidad?

 Es la parte de la física que estudia las cargas eléctricas.Es una palabra que proviene del griego elektron que significa ambar.
A Tales de Mileto se le otorga el descubrimiento de un mineral que tenía la propiedad de atraer ciertos metales: la magnetita. Además, Tales observaría que frotando hierro a la magnetita, éste adquiría las propiedades magnéticas del mineral: el hierro se imantaba.
Aunque el filósofo griego no consiguiera explicar correctamente la atracción magnética, ya que su razonamiento se basaba en la atribución de “vida” o “alma” a la magnetita, sus estudios sí que dieron nombre al fenómeno físico: el magnetismo.
El “creador” de la electricidad

Además de sus estudios con la magnetita, Tales de Mileto también experimentó con ámbar. Mientras paseaba con sus discípulos, observó que, al frotar este material contra su vestimenta, se habían adherido los hilos de su manto.

Tal y como el alumnado puede experimentar en las clases de hoy, con el efecto triboeléctrico, Tales experimentaría con esta resina fósil de color amarilla. Al frotar este material, observaría que otros cuerpos, como paja o plumas, se veían atraídos. Tales estaba cargando eléctricamente el ámbar por frotamiento.

El filósofo griego denominaría a este material elektron. Como en el magnetismo, Tales de Mileto no sólo fue el origen del estudio de la electrostática sino que también creó el término que, 1.600 años después, William Gilbert sugeriría para referirse a la propiedad de atraer pequeños objetos después de haberlos frotado: la electricidad.

Benjamin Franklin

De sus estudios nace su obra científica más destacada, Experimentos y observaciones sobre electricidad su famoso experimento con la cometa. Ató una cometa con esqueleto de metal a un hilo de seda, en cuyo extremo llevaba una llave también metálica. Haciéndola volar un día de tormenta, confirmó que la llave se cargaba de electricidad, demostrando así que las nubes están cargadas de electricidad y los rayos son descargas eléctricas. Gracias a este experimento creó su más famoso invento, el pararrayos.

Charles Coulomb

La mayor aportación de Coulomb a la ciencia fue en el campo de la electrostática y el magnetismo, en el cual utilizó la balanza de torsión desarrollada por él. El artículo que describía esta invención contenía también un diseño para una brújula utilizando el principio de la suspensión de torsión. Su siguiente artículo brindó una prueba de la ley del inverso al cuadrado para la fuerza electrostática entre dos cargas.
Charles Coulomb, el más grande físico francés en cuyo honor la C unidad de carga eléctrica se denomina coulomb.

William Gilbert

Gilbert descubrió que muchas sustancias tenían la capacidad de atraer objetos ligeros cuando se frotaban y aplicó el término eléctrica para la fuerza que ejercen estas sustancias después de ser frotadas. Fue el primero en utilizar términos como 'energía eléctrica', 'atracción eléctrica' y 'polo magnético'. Quizá su aportación más importante fue la demostración experimental de la naturaleza magnética de la Tierra

Michael Faraday

Este físico y químico inglés, es conocido principalmente por su descubrimiento de la inducción electromagnética, que ha permitido la construcción de generadores y motores eléctricos, y de las leyes de la electrólisis; por lo que es considerado como el verdadero fundador del electromagnetismo y de la electroquímica.

Stephen Gray

Este físico ingles estudio principalmente la conductibilidad de los cuerpos y, después de muchos experimentos, fue el primero en transmitir electricidad a través de un conductor en 1729. Experimentos que realizó junto a Jean Desaguliers, y que la primera vez consistio en electrificar un corcho, conectado al uno de los extremos de un hilo metálico, de mas de 200 m de longitud, por medio de un tubo de vidrio, previamente electrificado por frotación, que aplicó al otro extremo del conductor.

Electrostatica y la corriente electrica

Desde la antigüedad ya los griegos habían observado que cuando frotaban enérgicamente un trozo de ámbar, podía atraer objetos pequeños. Posiblemente el primero en realizar una observación científica de ese fenómeno fue el sabio y matemático griego Thales de Mileto, allá por el año 600 A.C., cuando se percató que al frotar el ámbar se adherían a éste partículas del pasto seco, aunque no supo explicar la razón por la cual ocurría ese fenómeno.

No fue hasta 1660 que el médico y físico inglés William Gilbert, estudiando el efecto que se producía al frotar el ámbar con un paño, descubrió que el fenómeno de atracción se debía a la interacción que se ejercía entre dos cargas eléctricas estáticas o carente de movimiento de diferentes signos, es decir, una positiva (+) y la otra negativa (–). A ese fenómeno físico Gilbert lo llamó “electricidad”, por analogía con “elektron”, nombre que en griego significa ámbar. En realidad lo que ocurre es que al frotar con un paño el ámbar, este último se electriza debido a que una parte de los electrones de los átomos que forman sus moléculas pasan a integrarse a los átomos del paño con el cual se frota. De esa forma los átomos del ámbar se convierten en iones positivos (o cationes), con defecto de electrones y los del paño en iones negativos (o aniones), con exceso de electrones. Una manifestación de carga estática la tenemos en las nubes cuando se generan tormentas eléctricas con rayos. Cuando una nube se encuentra completamente ionizada o cargada positivamente, se establece un canal o conducto natural que es capaz de atraer iones cargados negativamente desde la Tierra hasta la nube. Cuando los iones negativos procedentes de la Tierra hacen contacto con la nube, se produce el rayo al liberar ésta la enorme carga de corriente eléctrica estática acumulada. Lo que conocemos como corriente eléctrica no es otra cosa que la circulación de cargas o electrones a través de un circuito eléctrico cerrado, que se mueven siempre del polo negativo al polo positivo de la fuente de suministro de fuerza electromotriz (FEM). Quizás hayamos oído hablar o leído en algún texto que el sentido convencional de circulación de la corriente eléctrica por un circuito es a la inversa, o sea, del polo positivo al negativo de la fuente de FEM. Ese planteamiento tiene su origen en razones históricas y no a cuestiones de la física y se debió a que en la época en que se formuló la teoría que trataba de explicar cómo fluía la corriente eléctrica por los metales, los físicos desconocían la existencia de los electrones o cargas negativas. Al descubrirse los electrones como parte integrante de los átomos y principal componente de las cargas eléctricas, se descubrió también que las cargas eléctricas que proporciona una fuente de FEM (Fuerza Electromotriz), se mueven del signo negativo (–) hacia el positivo (+), de acuerdo con la ley física de que "cargas distintas se atraen y cargas iguales se rechazan". Debido al desconocimiento en aquellos momentos de la existencia de los electrones, la comunidad científica acordó que, convencionalmente, la corriente eléctrica se movía del polo positivo al negativo, de la misma forma que hubieran podido acordar lo contrario, como realmente ocurre. No obstante en la práctica, ese “error histórico” no influye para nada en lo que al estudio de la corriente eléctrica se refiere.

¿Cómo se conduce la electricidad?

En los semiconductores, las impurezas afectan ampliamente a la concentración y al tipo de los portadores de cargas. Las impurezas donantes (de tipo n) tienen electrones de valencia extra con energías muy cercanas a las de la banda de conducción que pueden ser fácilmente excitados térmicamente hacia la banda de conducción. La impurezas aceptoras (de tipo p) capturan electrones desde la banda de valencia, facilitando la formación de huecos. Si un aislante es dopado con suficientes impurezas, puede darse una transición de Mott y que el aislante pase a ser conductor.
Superconductores

Los superconductores son conductores perfectos bajo una cierta temperatura crítica específica para cada material y bajo un campo magnético. En los metales y en algunos otros materiales, se da una transición a la superconductividad cuando se alcanzan bajas temperaturas (sub-criogénicas). Mediante una interacción en la que participan algunas otras partes del sistema (en los metales, los fonones), los electrones se emparejan en pares de Cooper. Los pares de Cooper bosónicos forman un superfluido que tiene resistencia cero.

Gases y plasmas

En el aire y en otros gases corrientes por debajo del dominio de rotura, la fuente dominante de conducción eléctrica es a través de un relativamente reducido número de iones móviles producidos por gases radioactivos, luz ultravioleta, o rayos cósmicos. Dado que la conductividad eléctrica es extremadamente baja, los gases son dieléctricos o aislantes. Sin embargo, cuando el campo eléctrico aplicado se aproxima al valor de rotura, los electrones libres alcanzan una aceleración suficiente por parte del campo eléctrico como para crear electrones libres adicionales mediante la colisión, y la ionización de los átomos o las moléculas neutras del gas en un proceso llamado rotura en avalancha

Un plasma es un estado de la materia donde algunos de los electrones de un gas han sido separados o "ionizados" de sus moléculas o átomos. Un plasma puede formarse por altas temperaturas, o por la aplicación de un campo eléctrico o magnético intenso. Debido a su masas inferiores, los electrones en un plasma aceleran más en respuesta a un campo eléctrico que los iones positivos de mayor peso, por lo que cargan con el grueso de la corriente.