Electricidad
Rayos, un ejemplo de fenómeno eléctrico natural.
La electricidad (del griego ήλεκτρον elektron, cuyo significado es ámbar) es el conjunto de fenómenos físicos relacionados con la presencia y flujo de cargas eléctricas. Se manifiesta en una gran variedad de fenómenos como los rayos, la electricidad estática, la inducción electromagnética o el flujo de corriente eléctrica. La electricidad es una forma de energía tan versátil que tiene un sinnúmero de aplicaciones, por ejemplo: transporte, climatización, iluminación y computación.
La electricidad se manifiesta mediante varios fenómenos y propiedades físicas:
- 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.
- Corriente eléctrica: un flujo o desplazamiento de partículas cargadas eléctricamente; se mide en amperios.
- 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.
- Potencial eléctrico: es la capacidad que tiene un campo eléctrico de realizar trabajo; se mide en voltios.
- Magnetismo: La corriente eléctrica produce campos magnéticos, y los campos magnéticos variables en el tiempo generan corriente eléctrica.
- luz mediante lámparas
- calor, aprovechando el efecto Joule
- movimiento, mediante motores que transforman la energía eléctrica en energía mecánica
- señales mediante sistemas electrónicos, compuestos de circuitos eléctricos que incluyen componentes activos (tubos de vacío, transistores, diodos y circuitos integrados) y componentes pasivos como resistores, inductores y condensadores.
El fenómeno de la electricidad ha sido estudiado desde la antigüedad,
pero su estudio científico sistemático no comenzó hasta los siglos XVII
y XVIII. A finales del siglo XIX los ingenieros lograron aprovecharla
para uso residencial e industrial. La rápida expansión de la tecnología
eléctrica la convirtió en la columna vertebral de la sociedad industrial
moderna.
Mucho antes de que existiera algún conocimiento sobre la electricidad,
la humanidad era consciente de las descargas eléctricas producidas por peces eléctricos. En textos del Antiguo Egipto que datan del 2750 a. C.
se referían a estos peces como “los tronadores del Nilo”, descritos
como los “protectores” de los otros peces. Posteriormente, los peces
eléctricos también fueron reportados por el imperio Romano, Grecia, árabes naturalistas y físicos. Escritores antiguos como Plinio el Viejo y Escribonio Largo, describieron el efecto de adormecimiento de las descargas eléctricas producidas por peces eléctricos y rayas eléctricas; además, sabían que estas descargas podían viajar a través de objetos conductores. Los pacientes que sufrían de enfermedades como la la gota y el dolor de cabeza se trataban con peces eléctricos con la esperanza de que la fuerte sacudida pudiera curarlos. Posiblemente el primer acercamiento al descubrimiento del rayo y su
relación con la electricidad, se le atribuye a los árabes, que antes del
siglo XV tenían la palabra árabe para rayo (raad) aplicado al rayo eléctrico.
Electromagnetismo
Se denomina electromagnetismo a la teoría física que unifica los fenómenos eléctricos y magnéticos en una sola teoría, cuyos fundamentos son obra de Faraday, pero fueron formulados por primera vez de modo completo por Maxwell.55 56 La formulación consiste en cuatro ecuaciones diferenciales vectoriales, conocidas como ecuaciones de Maxwell, que relacionan el campo eléctrico, el campo magnético y sus respectivas fuentes materiales: densidad de carga eléctrica, corriente eléctrica, desplazamiento eléctrico y corriente de desplazamiento.57A principios del siglo XIX Ørsted encontró evidencia empírica de que los fenómenos magnéticos y eléctricos estaban relacionados. A partir de esa base Maxwell unificó en 1861 los trabajos de físicos como Ampère, Sturgeon, Henry, Ohm y Faraday, en un conjunto de ecuaciones que describían ambos fenómenos como uno solo, el fenómeno electromagnético.58
Se trata de una teoría de campos; las explicaciones y predicciones que provee se basan en magnitudes físicas vectoriales y son dependientes de la posición en el espacio y del tiempo. El electromagnetismo describe los fenómenos físicos macroscópicos en los que intervienen cargas eléctricas en reposo y en movimiento, usando para ello campos eléctricos y magnéticos y sus efectos sobre la materia.
