Electricidad
La electricidad es la categoría de fenómenos físicos originados por la existencia de cargas eléctricas y por la interacción de las mismas. Cuando una carga eléctrica se encuentra estacionaria, o estática, produce fuerzas eléctricas sobre las otras cargas situadas en su misma región del espacio; cuando está en movimiento, produce además efectos magnéticos. Los efectos eléctricos y magnéticos dependen de la posición y movimiento relativos de las partículas con carga.
La electricidad se ocupa de las partículas cargadas positivamente, como los protones, que se repelen mutuamente, y de las partículas cargadas negativamente, como los electrones, que también se repelen mutuamente. En cambio, las partículas negativas y positivas se atraen entre sí. Este comportamiento puede resumirse diciendo que las cargas del mismo signo se repelen y las cargas de distinto signo se atraen. ( Ley de Coulomb )
Campo
Campo (física), región en la que se ejerce sobre un objeto una fuerza gravitatoria, magnética, electrostática o de otro tipo. Se supone que estas regiones están recorridas por líneas de fuerza imaginarias, muy juntas donde el campo es más intenso y más espaciadas donde es más débil. El concepto de campo fue muy desarrollado por James Clerk Maxwell, físico británico del siglo XIX, en su teoría electromagnética.
Carga eléctrica
Es una magnitud física característica de los fenómenos eléctricos. La carga eléctrica es una propiedad de los cuerpos. Cualquier trozo de materia puede adquirir carga eléctrica.
Una carga eléctrica se manifiesta por las fuerzas de atracción o de repulsión independientemente de la masa que se ejercen entre cuerpos cargados. D e acuerdo con el principio de acción y reacción, ejercen la misma fuerza eléctrica uno sobre otro.
Pueden definirse dos tipos de cargas eléctricas:
1. llamada positiva
2. llamada negativa
En la práctica se pueden comprobar que las cargas del mismo signo se repelen. Las de signo contrario se atraen.
En todos los fenómenos eléctricos que se originan en el interior de un sistema aislado, vale la ley de conservación, según la cual la suma de las cargas eléctricas positivas menos la de las cargas negativas se mantiene constante.
Las cargas eléctricas en movimiento en un conductor constituyen una corriente eléctrica. La unidad práctica de la carga eléctrica es el columbio (C). La carga del electrón es de 1.6×10-19 C.
Historia
El concepto utilizado para referirse a las cargas eléctricas es relativamente nuevo. Fue Alessandro Volta en 1793 quien lo introdujo por primera vez. Sin embargo ya en Grecia se conocían las manifestaciones eléctricas del ámbar que consiste en en su capacidad para atraer pequeños trozos de paja al frotarse.
El francés Charles du Fay, en 1733, se encontraba experimentando con electricidad estática, y descubrió que dos bolas de corcho, electrizadas respectivamente con varillas frotadas de vidrio y resina, se repelían, de donde dedujo que había dos fluidos eléctricos distintos, que llamó electricidad vítrea y electricidad resinosa. La hipótesis elaborada por Du Fay fue rechazada por Franklin en 1752, argumentando que había un único fluido, que podía encontrarse en los cuerpos por exceso o por defecto, siendo la atracción resultado de poner en contacto el exceso con el defecto y la repulsión resultado de conectar exceso con exceso o defecto con defecto. Aun siendo falso el argumento, acertó al nombrarlas electricidad positiva y negativa.
Charles Coulomb, quien había desarrollado en 1777 la balanza de torsión para medir distintos pesos. Obtuvo experimentalmente su clásica ley en función de la separación de las cargas, en 1785, claramente inspirado por las leyes de la dinámica obtenidas por Newton, pero no tuvo ninguna manera de medir la cantidad de electricidad que en ellas había.
Volta, construyó años después la primera pila electrolítica, en la cual diferentes discos de metal producían una corriente eléctrica. Experimentó con distintos metales, y en 1793 los ordenó según el efecto que una pila compuesta por discos de estos metales producía en su lengua. Así construyó la serie cinc – estaño – plomo – hierro – latón – platino – oro – grafito. La pila construida con los metales más alejados de la tabla aumentaba la percepción gustativa.
Al descubrir Oersted que la corriente eléctrica ejerce una fuerza sobre una aguja imantada, se establecieron dos medidas distintas de carga, una para la electricidad estática y otra para la electricidad en movimiento. Maxwell sería quien demostrara la equivalencia de ambas, demostrando que la interacción electromagnética se propaga a la velocidad de la luz (o dicho de otra manera, que la luz es una radiación electromagnética).
Electroscopio
Electroscopio, dispositivo que sirve para detectar y medir la carga eléctrica de un objeto. Los electroscopios han caído en desuso debido al desarrollo de instrumentos electrónicos mucho más precisos, pero todavía se utilizan para hacer demostraciones.El instrumento como tal lo utilizó por primera vez el físico y químico británico Michael Faraday.
El electroscopio está compuesto por dos láminas de metal muy finas colgadas de un soporte metálico en el interior de un recipiente de vidrio u otro material no conductor . Una esfera recoge las cargas eléctricas del cuerpo cargado que se quiere observar; las cargas, positivas o negativas, pasan a través del soporte metálico y llegan a ambas láminas. Al ser iguales, las cargas se repelen y las láminas se separan. La distancia entre éstas depende de la cantidad de carga.
Electromagnetismo
El electromagnetismo estudia conjuntamente los fenómenos físicos en los cuales intervienen cargas eléctricas en reposo y en movimiento, así como los relativos a los campos magnéticos y a sus efectos sobre diversas sustancias.
El electromagnetismo, por lo tanto estudia los fenómenos eléctricos y magnéticos que se unen en una sola teoría, que se resumen en cuatro ecuaciones vectoriales que relacionan campos eléctricos y magnéticos conocidas como las ecuaciones de Maxwell. Gracias a la invención de la pila se pudieron efectuar los estudios de los efectos magnéticos que se originan por el paso de corriente eléctrica a través de un conductor.
Oersted hizo los primeros estudios en 1819 cuando observó que la aguja de una brújula tomaba una posición perpendicular al pasar corriente a través de un conductor próximo a ella.
Electrostática
La electrostática trata de los fenómenos producidos por las cargas eléctricas, cuya posición relativa permanece constante a lo largo del tiempo.
La electrostática es una de las partes de la física que se ocupa de los campos eléctricos y en general de los fenómenos eléctricos sin movimiento de cargas. Además estudia las acciones entre cargas eléctricas fijas en puntos determinados del espacio y las que ejercen éstas en el espacio circundante.
La electrización, su transmisión de un cuerpo a otro, y las propiedades generales de los cuerpos electrizados en equilibrio es el objeto de estudio de la electrostática.
La ley fundamental de la electrostática es la Ley de Charles Coulomb descubierta en 1785. Recordemos que una manifestación habitual de la electricidad es la fuerza de atracción o repulsión entre dos cuerpos estacionarios que, de acuerdo con el principio de acción y reacción, ejercen la misma fuerza eléctrica uno sobre otro.
Después que el físico francés enunció la ley que lleva su nombre, se introdujo el concepto de campo eléctrico para expresar este hecho, descrito como el efecto que produce en una zona del espacio la presencia de una carga eléctrica.
Magnetismo
Es uno de los aspectos del electromagnetismo, que es una de las fuerzas fundamentales de la naturaleza. La manifestación más conocida del magnetismo es la fuerza de atracción o repulsión que actúa entre los materiales magnéticos como el hierro. Las fuerzas magnéticas se producen por el movimiento de partículas cargadas, (electrones), lo que indica la estrecha relación entre la electricidad y el magnetismo.
El marco que une a ambas fuerzas se denomina teoría electromagnética. Desde la Antigüedad que se conoce el fenómeno magnético. Se había observado que ciertos minerales como la magnetita o piedra imán tenía la propiedad de atraer a pequeños fragmentos de hierro.
El estudio teórico del magnetismo fue descubierto de manera experimental por Oersted. Él señaló que el paso de corriente por un alambre desviaba la aguja de una brújula situada en su proximidad. El campo magnético se establece siempre entre dos polos, que no se pueden aislar. Las líneas de campo son siempre cerradas.