martes, 29 de abril de 2008

Voltaje-Resistencia-Intensidad-Capacitancia... mucho conocimiento por hoy.





1.- ¿Cómo funciona la batería de un auto en términos de potencial eléctrico?
Pues no podría ser así de simple como girar nuestra mano y encender el auto e irnos... el automóvil tiene también su corazón y éste es la batería, se le llama así porque, muchas veces, se conectan varios acumuladores en serie, para aumentar el voltaje suministrado. Así la batería de un automóvil está formada internamente por 6 elementos acumuladores del tipo plomo-ácido, cada uno de los cuales suministra electricidad con una tensión de unos 2 V, por lo que el conjunto entrega los habituales 12 V o por 12 elementos, con 24 V para los camiones.

Las baterías de almacenamiento o acumuladores consisten en conjuntos de células secundarias. Mientras una célula primaria depende de un consumo irreversible de sus partes componentes, una célula secundaria puede agotarse por descarga, y luego volver al estado de carga integral si se hace circular una corriente continua o directa a través de ella en dirección contraria a la de la descarga. Este proceso puede repetirse centenares de veces antes de que la batería se gaste. La batería de un automóvil está constituida por un conjunto de acumuladores de plomo. Cada uno contiene dos placas de plomo que adoptan la forma de rejillas para aumentar el área superficial. Los orificios de la rejilla negativa se llenan con plomo esponjoso; los de la rejilla positiva con bióxido de plomo. El conjunto de células secundarias formadas por una serie de placas alternadas de plomo y bióxido de plomo, se sumergen en una solución de ácido sulfúrico en agua destilada. Tanto el plomo como el bióxido de plomo reaccionan con el ácido sulfúrico y forman sulfato de plomo y agua. Se liberan iones de hidrógeno positivo y iones de sulfato negativos. El sulfato de plomo resulta prácticamente insoluble en el electrólito, y forma un depósito blanco sobre las placas. Cuando ambos conjuntos de placas están cubiertos, la batería se ha agotado, o está descargada, porque ya no hay diferencia de potencial entre las placas. Cuando una corriente continua externa se conecta con las placas para recargarlas, los iones de hidrógeno emigran a las placas negativas y los iones de sulfato a las positivas. Vuelve a formarse plomo esponjoso en las placas negativas, y bióxido de plomo en las positivas. Si la batería recargada se conecta, por ejemplo con el circuito de un automóvil, comienza a descargarse. Es decir, suministra electricidad al circuito hasta que nuevamente se descarga. El voltaje nominal de una célula de plomo es aproximadamente de dos voltios, y una batería de automóvil generalmente consiste en seis células conectadas en serie, de modo que se obtienen doce voltios en las terminales de la batería.

Los dos metales distintos de la pila plomo-ácido son plomo (Pb) en forma de una placa formada por metal finamente dividido, y perióxido de.plomo (PbO2). El plomo es el electrodo negativo y el peróxido el positivo. Estos materiales son relativamente blandos y se pasan por las aberturas de una rejilla que forma una placa corrugada. El electrólito es ácido sulfúrico (H2SO4) mezclado con agua destilada (H2O). Una pila está formada por varias placas negativas y positivas, unidas y contenidas dentro de un recipiente, junto con el electrólito.



2.- ¿Cómo funcionan y para qué sirven los bancos de capacitores en las industrias?


Como su nombre lo dice, los bancos de capacitores son un conjunto de muchos capacitores conectados para almacenar mucha más carga. Los bancos de capacitores de potencia son agrupamientos de unidades montadas sobre bastidores metálicos, que se instalan en un punto de la red de MT (en subestaciones o en alimentadores de distribución) con el objeto de suministrar potencia reactiva y regular la tensión del sistema.

El diseño de los bancos de los bancos debe atender a los siguientes criterios:

Lograr la potencia reactiva deseada en un punto del sistema, dividiendo este valor en una determinada cantidad de capacitores monofásicos de una potencia unitaria normalizada.
Conectar las unidades en una conexión definida generalmente en estrella o doble estrella con neutro flotante. De este modo normalmente los capacitores tienen una tensión nominal igual a la tensión de fase del sistema.
Efectuar el conexionado de modo tal que permita el uso de un esquema de protección seguro, sencillo y económico.
Si fuera conveniente, dividir la potencia total del banco en escalones, de modo de insertarlos progresivamente en función de las necesidades de potencia reactiva del sistema en cada momento.
Instalar el banco en un sitio que satisfaga condiciones de seguridad, comodidad, facilidad para su operación, control y mantenimiento, y que esté protegido contra intervenciones no autorizadas o vandalismo.

Además de las unidades capacitivas, los bancos pueden incluir elementos de protección, maniobra y control tales como seccionadores fusibles, llaves de maniobra en vacío o en aceite, sistemas de protección por desequilibrio, controladores automáticos, reactancias de inserción, etc.


3.- ¿Cómo funcionan los teclados capacitivos?

Pasando a una tecnología no mecánica, encontramos los teclados capacitivos. En estos, los interruptores no son realmente mecánicos: de hecho, la corriente fluye continuamente por toda la matriz de teclas.

Cada tecla está provista de un muelle, que asegura el retorno a su posición original tras una pulsación. Bajo la superficie de cada tecla se halla una pequeña placa metálica. Bajo dicha placa, a una cierta distancia, se halla otra nueva placa metálica. El conjunto de dos placas metálicas separadas por un material dieléctrico no es más que un condensador. La capacidad de dicho condensador varía en función de la distancia entre las placas. Por tanto, al pulsar la tecla (y por tanto acercar las placas), se produce un cambio de capacidad que sirve para detectar la pulsación de la tecla.

El coste de estos teclados es elevado pero, por otro lado, se deterioran muy poco. Esto último les permite gozar de una larga vida, mayor que la ofrecida por cualquier otra tecnología de teclados. Ya que las dos placas nunca entran en contacto directo, no existen rebotes, lo que supone otra ventaja importante.

Los teclados que generalmente existen e las computadoras, como el que utilizamos a diario (algunas personas) son teclados de membrana, es decir, tienen un sistema mecánico de presión, cada vez que una tecla se presiona la señal es codificada por un procesador y esta señal se transmite en la pantalla. El beneficio de los teclados capacitivos es que éstos poseen un sistema que no es mecánico, es decir, el desgaste y la posibilidad de falla debido al contacto no existe o existe en menor medida debido a la explicación hecha con anterioridad.

4.- ¿Para qué sirven y cómo funcionan los sensores capacitivos?

Un sensor capacitivo es, básicamente, un condensador en el que puede variar cualquiera de los parámetros que definen su capacidad: área efectiva, distancia entre placas y permitividad del dieléctrico. Al colocar cualquier tipo de objeto delante del sensor, se varía el dieléctrico del condensador y, por tanto, la capacidad de este. Al variar la capacidad variaremos la amplitud de las oscilaciones análogamente a como pasa en el sensor inductivo.

Consta de una sonda situada en la parte posterior de la cara del sensor el cual es una placa condensadora. Al aplicar corriente al sensor, se genera un campo electrostático que reacciona a los cambios de la capacitancia causados por la presencia de un objeto. Cuando el objeto se encuentra fuera del campo electrostático, el oscilador permanece inactivo, pero cuando el objeto se aproxima, se desarrolla un acoplamiento capacitivo entre éste y la sonda capacitiva. Cuando la capacitancia alcanza un límite especificado, el oscilador se activa, lo cual dispara el circuito de encendido y apagado.


Algunas de sus aplicaciones son la detección de nivel de aceite, agua, PVC, colorantes, harina, azúcar, leche en polvo, posicionamiento de cintas transportadoras, detección de bobinas de papel, conteo de piezas metálicas y no metálicas, entre otros.


5-. ¿De dónde viene la palabra Volt, cuál es su origen y en honor a quién recibe ese nombre?
El voltio o volt es la unidad derivada del SI para el potencial eléctrico, fuerza electromotriz y el voltaje. Recibe su nombre en honor de Alessandro Volta, quien en 1800 inventó la pila voltaica, la primera batería química. Es representado simbólicamente por V.
El voltio se define como la diferencia de potencial a lo largo de un conductor cuando una corriente con una intensidad de un amperio utiliza un vatio de potencia.

El voltio también puede ser definido como la diferencia de potencial existente entre dos puntos tales que hay que realizar un trabajo de 1 julio para trasladar del uno al otro la carga de 1 culombio.

Alessandro Volta, un físico de Venecia, es mejor conocido por su trabajo pionero en la electricidad. Volta nació en Como y se educó en las escuelas públicas. En 1774 obtuvo la cátedra de física en la Real Escuela en Como, en el año siguiente, ideó la electrophorus, un instrumento que producía cargas de electricidad estática.
En el año 1800 había desarrollado la llamada pila paneles, una precursora de la batería eléctrica, que producía un flujo constante de electricidad
La pila voltaica consiste de treinta discos de metal, separados por paños humedecidos con agua salada.

Alessandro Volta comunica su descubrimiento de la pila a la Royal Society londinense el 20 de marzo de 1800. La correspondiente carta fue leída en audiencia del 39 de junio del mismo año, y tras varias reproducciones del invento, efectuadas por los miembros de la sociedad, se le otorgó a Volta el correspondiente crédito.

En el año 1816, en el mes de septiembre, viaja a París aceptando una invitación del propio Napoleón Bonaparte, para que exponga las características de su invento, en el Instituto de Francia. El propio Bonaparte, participó con entusiasmo en las correspondientes sesiones, y exposiciones, y recomendó para Volta los máximos honores. El 2 de noviembre del mismo año, la comisión de científicos distinguidos por la Academia de las Ciencias del Instituto de Francia para evaluar el invento de Volta emitió el informe correspondiente aseverando su validez, y recomendando para Volta la más alta distinción de la institución, la medalla de oro al mérito científico.


6.- ¿Qué son los precipitadotes electrostáticos y cuál es su funcionamiento básico?

Los precipitadores electrostáticos son dispositivos que se utilizan para atrapar partículas a través de la ionización de las mismas. Se emplean para reducir la contaminación atmosférica producida por humos y otros desechos industriales gaseosos, especialmente en las plantas que funcionan en base a combustibles fósiles.
Un precipitador electrostático (ESP por sus siglas en inglés), o un filtro de aire electrostático es un dispositivo que remueve partículas de un gas que fluye (como el aire) usando la fuerza de una carga electrostática inducida.

Los precipitadores electrostáticos son dispositivos de filtración altamente eficientes, que mínimamente impiden el flujo de los gases a través del dispositivo, y pueden remover fácilmente finas partículas como polvo y humo de la corriente de aire.
El precipitador más básico contiene una fila de alambres finos, seguido por pilas de placas planas de metal espaciadas aproximadamente 1 centímetros. La corriente de aire pasa a través de los espacios entre los alambres y después atraviesa el apilado de placas.
Una fuente de alto voltaje transfiere electrones de las placas hacia los alambres, desarrollando así una carga negativa de varios miles de voltios en los alambres, relativa a la carga positiva de las placas. Mientras que la materia de partículas atraviesa la fuerte carga negativa de los alambres, la materia de partículas toma la carga negativa y se ioniza. Las partículas ionizadas entonces pasan a través de las placas cargadas positivamente, siendo atraídas por éstas placas.

Una vez que las partículas están en contacto con la placa positiva, entonces ceden sus electrones y se convierten en partículas cargadas positivamente como la placa, y comienzan a actuar así como parte del colector. Debido a este mecanismo, los precipitadores electrostáticos pueden tolerar grandes cantidades de acumulación de residuo en las placas de recolección y seguir funcionando eficientemente, puesto que la materia por sí misma ayuda a recolectar más materia de la corriente de aire.
La falla del precipitador usualmente solo ocurre una vez que se haya formado en las placas una acumulación muy pesada de material. La acumulación puede llegar a ser bastante pesada como para bloquear la circulación de aire, o puede ser bastante densa como para ocasionar un corto circuito al permitir que la corriente atraviese el aislamiento. (esto típicamente no daña la fuente de alimentación, pero detiene efectivamente la precipitación electrostática adicional)

7.- ¿Qué es la resistencia? Y ¿cómo funciona una plancha?

Se denomina resistencia eléctrica, R, de una sustancia, a la oposición que encuentra la corriente eléctrica para circular a través de dicha sustancia. Su valor viene dado en ohmios, se designa con la letra griega omega mayúscula (Ω), y se mide con el Óhmetro.

Esta definición es válida para la corriente continua y para la corriente alterna cuando se trate de elementos resistivos puros, esto es, sin componente inductiva ni capacitiva. De existir estos componentes reactivos, la oposición presentada a la circulación de corriente recibe el nombre de impedancia.

Según sea la magnitud de esta oposición, las sustancias se clasifican en conductoras, aislantes y semiconductoras. Existen además ciertos materiales en los que, en determinadas condiciones de temperatura, aparece un fenómeno denominado superconductividad, en el que el valor de la resistencia es prácticamente nulo.

Hablando del conocidísimo electrodoméstico y poco utilizado (más por ignorancia que por capacidad) por nosotros los hombres, me refiero a la plancha,ésta consiste en un circuito en serie donde se aplica una fuente de voltaje a una resistencia. En el caso de la plancha la resistencia es baja, la que propicia el libre paso de la corriente. Cuando eso ocurre la resistencia se calienta. Por diseño de la plancha la envoltura de la resistencia (cerámica) esta haciendo contacto con la plancha de acero (base de la plancha), transfiriendo el calor.

8.- ¿Cómo mide un voltímetro?

Para efectuar la medida de la diferencia de potencial el voltímetro ha de colocarse en paralelo, esto es, en derivación sobre los puntos entre los que tratamos de efectuar la medida. Esto nos lleva a que el voltímetro debe poseer una resistencia interna lo más alta posible, a fin de que no produzca un consumo apreciable, lo que daría lugar a una medida errónea de la tensión. Para ello, en el caso de instrumentos basados en los efectos electromagnéticos de la corriente eléctrica, estarán dotados de bobinas de hilo muy fino y con muchas espiras, con lo que con poca intensidad de corriente a través del aparato se consigue la fuerza necesaria para el desplazamiento de la aguja indicadora.
En la actualidad existen dispositivos digitales que realizan la función del voltímetro presentando unas características de aislamiento bastante elevadas empleando complejos circuitos de aislamiento. A continuación se explican algunos tipos de voltímetro que existen en el mercado:
Voltímetros electromecánicos
Estos voltímetros, en esencia, están constituidos por un galvanómetro cuya escala ha sido graduada en voltios. Existen modelos que separan las corrientes continua y alterna de la señal, pudiendo medirlas independientemente.
Voltímetros electrónicos
Añaden un amplificador para proporcionar mayor impedancia de entrada (del orden de los 20 megaohmios) y mayor sensibilidad. Algunos modelos ofrecen medida de "verdadero valor eficaz" para corrientes alternas. Los que no miden el verdadero valor eficaz es por que miden el valor de pico a pico, y suponiendo que se trata de una señal sinusoidal perfecta, calculan el valor eficaz por medio de la siguiente fórmula:
Voltímetros vectoriales
Se utilizan con señales de microondas. Además del módulo de la tensión dan una indicación de su fase.
Voltímetros digitales
Dan una indicación numérica por que segun la velocidad de los vientos del norte de sudafrica de la tensión. Suelen tener prestaciones adicionales como memoria, detección de valor de pico, verdadero valor eficaz (RMS), autorrango y otras.
El sistema de medida emplea técnicas de conversión analógico-digital para obtener el valor numérico mostrado en una pantalla numérica LCD.
El primer voltímetro digital fue inventado y producido por Andrew Kay de en 1954.

9.- ¿En qué unidades se encuentra el Amperio?

Antes de responder a esta sencilla pregunta, empecemos con corregir lo que muchos creen que es causa de electroshock.
Es del domino popular y del conocimiento de hasta el más pequeño infante pensante y conocedor limitado de su entorno, que si metes los deditos en el “contacto”, recibirás una descarga de electricidad... pero, no es la diferencia de potencial la encargada de hacernos sentir cosquillas o un dolor impresionante sino el Amperaje, es decir la intensidad de corriente, que es obvio que se genera por una diferencia de potencial. Al pasar por nuestro cuerpo, contrae los músculos de una manera tan veloz que es justamente eso lo que sentimos, un cosquilleo (si estamos menos de 1 segundo expuestos) o un shock bastante prolongado si estamos más de 1 segundo.
Una corriente de 1 A es suficiente para parar el corazón... ¿curioso no?

Ahora sí, respondiendo a la pregunta inicial:
El amperio o ampere es la unidad de intensidad de corriente eléctrica. Forma parte de las unidades básicas en el Sistema Internacional de Unidades y fue nombrado en honor de André-Marie Ampère.
Como resultado, las corrientes eléctricas también son el tiempo promedio de cambio o desplazamiento de cargas eléctricas. Un amperio representa el promedio de un culombio de carga por segundo.

jueves, 14 de febrero de 2008

Campos eléctricos y algunos experimentos.

1.- ¿Cómo se miden los campos eléctricos cercanos a la superficie de la Tierra? Cuando hay buen clima y cuando esta nublado el campo varía.

Antes de meternos a ciertas aplicaciones de los campos eléctricos, creo que es bueno definir qué es un campo eléctrico para que así podamos entender para qué sirven dichas aplicaciones.
Los campos eléctricos se producen por la existencia en el medio ambiente de cargas eléctricas, y determinan el movimiento de otras cargas eléctricas situadas dentro de su alcance. Cuando un objeto acumula carga eléctrica, ésta hace que otras cargas experimenten una repulsión o una atracción respectivamente, esto lo podemos comprobar muy fácilmente con cualquier objeto cargado. Recordemos que ya hemos estudiado cómo se puede cargar un objeto en relación al otro. La intensidad de estas fuerzas se denomina tensión eléctrica o voltaje, y se mide en voltios. Todo aparato conectado a una fuente eléctrica, aunque no esté prendido, está sometido a un campo eléctrico que es proporcional a la tensión de la fuente a la que está conectado. Los campos eléctricos son más intensos mientras más cerca están del aparato, y se debilitan con la distancia.
Una de las aplicaciones del campo eléctrico nos sirve para detectar qué intensidad tienen éstos en determinadas áreas del planeta y así prevenir problemas de salud a las personas que estén expuestas directamente a ellos. Hay una cantidad permisible de exposición a un campo eléctrico que oscila entre los 20 a 70 V/m, pero cuando esta cantidad es excedida, la persona expuesta puede experimentar lesiones de varios tipos, algunas de ellas, irreversibles.
Existen unos aparatos que nos ayudan a medir el campo eléctrico, está claro que no vamos a utilizar nuestras fórmulas de clase para medir el campo eléctrico en el mundo real, pero claro que sirve de base fundamental para la creación de la tecnología capaz de medir los campos. Estos aparatos reciben el nombre de molinos de campo eléctrico, y precisamente funcionan como molinos, tienen aspas que transmiten una fuerza e información a una computadora y luego ésta analiza los datos, evalúa condiciones y arroja valores aproximados de las variaciones del campo eléctrico detectado.
El estado del tiempo es un factor sumamente influyente en la intensidad del campo eléctrico, cuando hay buen tiempo el campo eléctrico registrado por estas máquinas normalmente se encuentra entre 20 y 100 V/m, pero en condiciones de tormenta y mal tiempo dicho campo puede dispararse hasta los 8 ó 10 Kv/m

2.- El experimento de la cubeta de hielo de Faraday

Este experimento realizado por Faraday tiene mucho con qué ver con el tema visto anteriormente de los tipos de redistribución de cargas, este procedimiento alude a la transferencia de carga de un conductor a otro por contacto.
Este tipo de redistribución fue estudiado por dicho físico utilizando como conductor un recipiente metálico hueco (de ahí el nombre de cubeta), donde guardaba el hielo que utilizaba en el laboratorio.
Introdujo una esfera cargada previamente al recipiente descargado, al momento de entrar la esfera al cubo, éste, se carga con una carga contraria a la de la esfera y la parte externa del cubo queda cargada con la misma carga que la esfera, esto nos demuestra que el cubo, por dentro atrae a la esfera cargada formando un campo eléctrico de atracción.
Un electroscopio conectado a la parte exterior de la cubeta mostraría la presencia de cargas mediante la desviación de su aguja.

3.- El experimento de la gota de aceite de Milikan

Robert Milikan fue el físico que descubrió la carga eléctrica del electrón mediante este experimento. Gracias a su aportación muchos avances en la tecnología se han podido desarrollar y claro, también es cierto que nos complicó un poco la existencia a los estudiantes de electricidad… bueno, expliquemos el experimento:
El físico colocó dos barras cargadas eléctricamente, alimentadas de una fuente de poder, es decir, existía una diferencia de potencial que hacía que se cree un campo eléctrico. Ya conectado el aparato, introdujo en el medio, en manera de spray, unas gotitas de aceite viniendo de un atomizador que caían por la fuerza de la gravedad existente. Lo interesante de este experimento es que, manipulando el campo eléctrico y volviéndolo vertical, y, logrando que la placa quedara cargada negativamente se lograba mantener las gotas de aceite suspendidas en el espacio sin que éstas tengan una caída abrupta al fondo del recipiente. Esto nos indica que las cargas eran negativas y al chocar o acercarse a otro cuerpo negativamente cargado, éstas tenían un efecto de repulsión y suspensión.
Y así, conociendo el valor de la masa de la gota, la intensidad del campo eléctrico y el valor de la gravedad, se pudo calcular el valor de la carga de la gota. Al repetir varias ocasiones el experimento, Milikan se dio cuenta de que las cargas obtenidas eran siempre múltiplos de una carga subatómica elemental, la del electrón, y fue así como logró establecer la carga del electrón, que hasta hoy, permanece constante e invariable.

4.- ¿Cómo funcionan las fotocopiadoras?

Creo que una de las actividades que más realiza uno como estudiante es la de sacar copias a libros, documentos, apuntes…entre otras guías de estudio. Pero realmente, al menos yo, nunca me había puesto a investigar sobre el funcionamiento de las fotocopiadoras, simplemente hacía la pregunta que normalmente hacemos, ¿cuánto va a ser? Pues he aquí que explicamos de manera corta, pero precisa, el funcionamiento de estas máquinas que nos son de gran ayuda y se han vuelto indispensables para el beneficio de muchos estudiantes.

Las fotocopiadoras modernas no utilizan tinta y su funcionamiento se basa en el aprovechamiento de la electricidad estática, algo muy interesante sin duda alguna.
Quedé fascinado cuando investigué un poco sobre su funcionamiento.

Primero, el rodillo de la copiadora se carga con electricidad estática al girar velozmente frente a un productor de alto voltaje
Luego, las partes negras de la imagen original no reflejan luz, por lo que la carga positiva permanece en el rodillo, las partes electrizadas atraen al “toner” que se adhiere a ellas y reproduce las zonas negras del original
El papel de la copia corre por otro rodillo y se calienta para que se funda el polvo del “toner” y quede perfectamente adherido al papel.

Intentaré explicar de manera más sencilla este proceso con otro ejemplo que se me ocurre:
Supongamos que tenemos una esfera de imán con carga positiva (viene siendo el rodillo), y dejamos caer sobre ella trocitos de imanes, unos positivos y otros negativos, suena obvio el decir que únicamente los negativos permanecerán en la esfera y los positivos pasarán de largo.
Pues precisamente pasa algo similar, las partes negras del formato original, al no reflejar la luz, quedan cargadas electrostáticamente (pueden ser los imanes negativos) y son llenadas por el polvo que se utiliza y las partes blancas, al dejar pasar la luz, permanecen descargadas.


"Las puertas de la sabiduría nunca están cerradas."
Benjamín Franklin.


jueves, 7 de febrero de 2008

La electricidad. (1a parte)


1.- ¿Qué es la electricidad?

Aclararé de una vez que la electricidad no es lo mismo que la corriente eléctrica, ésta, es una idea que nos han intentado vender desde que empezamos a relacionarnos en el tema, y, precisamente se puede tornar a confusión.
Es por eso que comenzaré con definir conceptual y claramente qué es la electricidad y la corriente eléctrica:

La electricidad es un fenómeno físico que se da por la interacción de las cargas eléctricas, ya sea estáticas o en movimiento.

La corriente eléctrica es el flujo de electrones a través de un conductor. (Esta definición me la sé como me sé mi nombre)

Está claro que no basta con estas definiciones tan cerradas y concisas de los dos conceptos, pero vale la pena entender la diferencia entre ellos para así no hablar de uno como si fuera el otro.
Siendo honesto conmigo mismo, no puedo vivir sin la electricidad, es un hecho, todo lo que hago en el día requiere de ella. Incluso el escribir este breve comentario necesita de la corriente eléctrica. Estoy seguro que conozco muy poco de la materia pero para eso se investiga, se aprende, se comenta y se experimenta.

2.- Las cargas eléctricas y experimentos que se desarrollaron para demostrar su existencia.

Antes de hablar de las cargas, hay qué recordar que la materia está formada por partículas subatómicas, y éstas son 3: electrón, protón y neutrón.
Sabemos que hay dos tipos de cargas eléctricas, una negativa (el electrón) y la otra positiva (el protón) y existe una tercera pero ésta es neutra (el neutrón).
No estamos hablando de que el electrón es el malo y el protón es el bueno, o que por naturaleza uno sea negativo y otro sea positivo, simplemente se les dio esa denominación debido al fenómeno de atracción que ocurre cuando se juntan dos materiales cargados eléctricamente. Un cuerpo cargado negativamente se atrae a otro cargado positivamente (imanes).

Protón: de éste podemos decir que es la partícula subatómica positiva, con una carga eléctrica de 1,602 x 10–19 C y que en un átomo se encuentra en el núcleo junto a los neutrones.
Se le atribuye el descubrimiento a Ernest Rutherford.
Electrón: de éste podemos decir que es la partícula subatómica negativa, con una carga eléctrica de −1,6 × 10−19 C y que en un átomo se encuentra fuera del núcleo, girando alrededor de él.
Se le atribuye el descubrimiento a Joseph John Thomson.

Neutrón: es la partícula subatómica neutra, forma parte del núcleo junto con los protones.
Se le atribuye el descubrimiento a James Chadwick


Recuerdo que en la primaria no faltaba la práctica de laboratorio para demostrar la existencia de la electricidad, que consistía en frotar un globo con alguna tela durante un momento e inmediatamente pasar el globo por encima de unos papelitos y ver cómo éstos eran atraidos a él por alguna misteriosa fuerza. Ese fue mi primer contacto con la electricidad (o al menos algo parecido a ella), no sin antes meter mi dedo entre un entre la clavija y el enchufe y recibir un fuerte y sacudido saludo de la electricidad. –no me cayó nada bien al principio-

3.- Tipos de redistribución de cargas eléctricas

Existen seis tipos de redistribución de cargas, éstos son:

a) Frotamiento: Al frotar 2 cuerpos neutros eléctricamente, ambos se cargarán. Por ejemplo, una varilla de vidrio con un pañuelo de seda, la varilla cede electrones y queda cargada positivamente, mientras que el pañuelo los adquiere y queda cargado negativamente.
Al frotar la varilla de plástico con el paño de lana, la primera adquiere carga negativa, mientras que el segundo adquiere carga positiva.

b) Inducción: Éste se da cuando se pone en contacto un cuerpo cargado eléctricamente con otro neutro, el primero atrae al segundo provocando que aparezcan cargas eléctricas positivas y negativas en el cuerpo inicialmente neutro.
Cuando acercamos la varilla de vidrio electrizada a la bola neutra, se produce una redistribución de las cargas eléctricas en esta última. La carga neta de la bola no varía, pero la mayor proximidad de las cargas negativas a la varilla hace que la bola sea atraída.

c) Contacto: Un cuerpo puede cargar a otro con tener un contacto rápido con otro eléctricamente cargado. El detalle es que los dos quedarán con la misma carga, si uno tenía carga negativa, entonces también el otro quedará negativamente cargado.
Al establecer el contacto entre la varilla electrizada y la bola del péndulo, parte de la carga de la primera pasa a la segunda y ambos cuerpos quedan cargados con cargas eléctricas del mismo signo, por lo que se repelen.

d) Efecto fotoeléctrico: Consiste en la emisión de electrones por un material cuando se le ilumina con radiación electromagnética ya sea luz visible o ultravioleta. Externamente se liberan electrones en la superficie de un conductor metálico al absorber energía de la luz que incide sobre dicha superficie

e) Electrólisis: Si mezclamos dos compuestos inorgánicos y los fundimos, éstos se ionizan. Si se colocan dos electrodos en una solución de un electrolito hay un paso de corriente, pues los iones se vuelven átomos (eléctricamente cargados, puesto que poseen electrones y protones).

f) Termoeléctrico: Este efecto provoca la conversión de una diferencia de temperatura en electricidad. Se crea un voltaje en presencia de una diferencia de temperatura entre dos metales o semiconductores diferentes.

4.- La ley de Coulomb

Charles Augustin de Coulomb fue un físico francés que entre otras aportaciones, destaca de manera histórica el descubrimiento de la fuerza de atracción entre dos partículas cargadas, dicha ley lleva su nombre en su honor. También en el Sistema Internacional, la unidad de carga eléctrica se llama coulombio.

No tiene caso escribir la biografía del Ingeniero Coulomb, puesto que no hay mucho de qué analizar ahí. Es por eso que nos enfocaremos principalmente a su ley. (Ley de Coulomb)

Esta dice literalmente:"La magnitud de cada una de las fuerzas eléctricas con que interactúan dos cargas puntuales es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa."
La mayoría de las veces, trato de analizar los postulados de las teorías que voy estudiando y aprendiendo a lo largo de mi vida de estudiante y no logro entender en qué estaba pensando el genio (loco talvez...en su época) que descubre los fenómenos y los plasma en una hoja con lápiz a la mano, pero está claro que gracias a esos genios es que hoy cubrimos gran parte de las comodidades y "necesidades" que tenemos como seres humanos.

Su ley la demostró usando una balanza de torsión, que él mismo inventó, identificando cómo varía la fuerza eléctrica en función de la magnitud de las cargas y de la distancia entre ellas

Es decir, la fuerza se va a duplicar si una de las dos cargas se duplica, se va a multiplicar por cinco si una de las cargas se multiplica por cinco y así sucesivamente es por eso que obtuvo la siguiente ecuación:

Donde q1 y q2 son las cargas puntuales, k es la constante (9x109Nm2/C2) y r será igual a la distancia en metros entre las dos cargas.

Dicha constante (K) se tiene considerada cuando las cargas están en el vacío, pero hay otros medios donde la constante cambia, tales materiales serían: el mármol, ebonita, parafina entre otros. Siempre que no se nos especifique en qué medio se encuentran las cargas, se procederá a utilizar la constante (K).


También existe otra ley, que habla de las mismas cargas pero no es extraída de la Ley de Coulomb, que recibe el nombre de Principio de Superposición que dice:

“La fuerza total ejercida sobre una carga eléctrica q por un conjunto de cargas q1, q2, q3…etc. será igual a la suma vectorial de cada una de las fuerzas ejercidas por cada carga sobre la carga”

En clase he aprendido, que la Ley de Coulomb y el Principio de Superposición se pueden efectuar como un cálculo vectorial, pues que son fuerzas de atracción y la fuerza es una cantidad vectorial, ésta, posee dirección y sentido. Así, es que se puede resolver un problema utilizando los principios de los vectores (vector unitario, ejes etc.).

5.- Principales contribuyentes al estudio de la electricidad

Los primeros estudios acerca de la electricidad datan de hace ya mucho tiempo, aproximadamente en el año 600 a.C. cuando Tales de Mileto descubrió que al frotar el ámbar con alguna superficie, podía atraer algunos objetos.

Desde esas remotas épocas, se mantuvo en misterio el fenómeno eléctrico hasta el año de 1600 cuando William Gilbert publicó investigaciones donde denominaba eléctrico a la fuerza que ejercen las sustancias después de ser frotadas que se tuvo un estudio formal.

Otro científico, Otto Von Guericke describió la primera máquina para producir electricidad y el primer condensador. Pieter Van Musschenbroek desarrolló la botella de Leyden en 1745.

Benjamín Franklin demostró que el relámpago es de la misma naturaleza que la de la corriente eléctrica.

Uno de los pilares de la electrostática moderna es Michael Faraday, en 1831, descubrió que se generaba una corriente eléctrica en un conductor que se exponía a un campo magnético variable.
Alessandro Volta descubrió que las reacciones químicas pueden producir cargas negativas y positivas, principio que uso para inventar la celda voltaica.

Otro grande de la investigación eléctrica es Georg Simon Ohm, en 1827, dio una relación que liga la tensión entre dos puntos de un circuito y la intensidad de corriente que pasa por él (ésta relación lleva su nombre, Ley de Ohm), definiendo la resistencia eléctrica.
El físico alemán Gustav Kirchoff ideo las Leyes que llevan su apellido con respecto a la distribución de corriente eléctrica en un circuito eléctrico con derivaciones.

James Prescott Joule desarrollo la ley que determina la cantidad de calor generado por el paso de una corriente eléctrica. Thomas Alba Edison construyó la primera lámpara incandescente. Heinrich Hertz demostró que la electricidad puede transmitirse en forma de ondas electromagnéticas lo que posibilito la invención del telégrafo sin cable y la radio.

Joseph Joe Thomson descubrió el electrón y en 1906 Robert Andrews Milikan mediante su experimento de la gota de aceite determinó la carga del electrón.

Al investigar tan siquiera un poco acerca de los descubrimientos, avances y aplicaciones de la electricidad, me asusto un poco de pensar qué falta por descubrir, veo a mi alrededor y digo, es imposible que falte algo, pero, como vemos día a día, el ser humano se sorprende a sí mismo creando e innovando cada vez más.
La electricidad es una fuente de energía indispensable para el mundo, es por eso que hoy en día, el hombre destina mucho tiempo y estudio para lograr obtenerla con un menor costo y en mayor cantidad.