10 Características de la

Electricidad

Te explicamos qué es la electricidad, cómo se genera, se transporta y se utiliza. Además, materiales conductores y aislantes eléctricos.

La electricidad tiene fuentes naturales y artificiales.

¿Qué es la electricidad?

Por electricidad se denomina a un conjunto de fenómenos físicos que se derivan de la existencia y el flujo de las cargas eléctricas.

Es decir que dependen de una de las propiedades fundamentales de la materia, consecuencia de las relaciones entre los electrones: partículas subatómicas que poseen carga electromagnética, convencionalmente designada como negativa (-).

Comúnmente nos referimos como electricidad a la energía eléctrica, aunque no sean exactamente la misma cosa.

Esta última es una consecuencia o aplicación del flujo de los electrones a través de un material conductor (corriente eléctrica), y es una forma de energía altamente versátil, fundamental en la vida contemporánea del ser humano.

La electricidad forma parte del electromagnetismo, una de las cuatro fuerzas naturales fundamentales (junto a la gravedad y las fuerzas nucleares débiles y fuertes).

La electricidad hoy en día es generada, transportada, almacenada y consumida, es decir, transformada en otros tipos de energía útiles al hombre: térmica, cinética, química, lumínica, etc.

Características de la electricidad

  1. Origen

La electricidad es una interacción natural que atañe a los átomos de los que está formada la materia.

Cuando un átomo pierde o gana electrones, cambia su estado eléctrico para obtener una carga (positiva si pierde electrones, negativa si los gana).

Existen distintos fenómenos que pueden inducir este efecto en la materia, generando desequilibrios eléctricos (electrificación) que pueden luego generar corrientes eléctricas.

Por ejemplo, la frotación de algunas telas (como la lana) puede generar electricidad estática perceptible.

  1. Historia

Desde tiempos remotos la humanidad ha intuido la presencia de la electricidad, observándola en la naturaleza.

Sin embargo, su estudio formal inició con la Revolución Científica de los siglos XVII y XVIII, y solamente en el siglo XIX se la pudo aplicar para usos domésticos e industriales.

Los primeros manejos de la electricidad en el siglo XVII fueron poco más que atracciones de salón, con los que se impresionaba a la burguesía.

Pero en esa época el filósofo inglés William Gilbert se dedicó al estudio y la diferenciación de los fenómenos obtenidos mediante el frotamiento de ámbar (electricidad estática) y el de la magnetita (magnetismo) a pesar de ser similares en su atracción de objetos pequeños.

Este fue el inicio del descubrimiento de los campos de la electricidad y del magnetismo, cuya relación se comprendería mucho después.

Los grandes científicos a cargo de la comprensión de la electricidad fueron mayormente del siglo XVIII: Cavendish, Du Fay, van Musschenbroek, y Watson, así como Galvani, Volta, Coulomb y Franklin.

Ya a comienzos del siglo XIX se sumaron Ampère, Faraday y Ohm, así como James Clerk Maxwell, quien formuló por primera vez las ecuaciones unificadoras de la electricidad y el magnetismo.

  1. Tipos de electricidad

electricidad dinamica
La electricidad dinámica es la que genera una corriente utilizable.

Existen dos tipos fundamentales de electricidad:

  • Electricidad estática. Es aquella generada en torno a una carga en reposo o quietud, es decir, que no se desplaza ni fluye. Por ejemplo, cuando se frota un trozo de ámbar con una lana o un paño seco, se produce un desbalance electrónico en el ámbar que le confiere una carga eléctrica. Dicha carga reside en el ámbar hasta que sea equilibrada de alguna manera.
  • Electricidad dinámica. Es aquella generada en torno a una carga en movimiento, o sea, al flujo de una carga eléctrica: corriente eléctrica. Esto requiere de una fuente de electricidad permanente que hace fluir los electrones por el cuerpo de un material conductor, y se la puede hacer fluir hacia otros átomos, lo cual la hace verdaderamente útil.
  1. ¿Para qué sirve?

La electricidad es una fuerza muy potente y muy versátil, que sirve para alimentar todo tipo de dispositivos y reacciones químicas. Por eso puede convertirse en otras formas de energía aprovechable.

Por ejemplo, puede usarse para generar calor mediante resistencias, lo cual permite calefaccionar una habitación o incluso cocinar alimentos. También se utiliza para generar luz mediante bombillos, o para poner en funcionamiento un motor y generar movimiento.

La electricidad alimenta aparatos electrónicos capaces de un sinfín de propósitos, desde hacer sonar un timbre hasta llevar a cabo operaciones aritméticas.

  1. ¿Cómo se manifiesta?

La electricidad se manifiesta en un conjunto de fenómenos y propiedades físicas:

  • Carga eléctrica. Algunas sustancias poseen o pueden poseer carga eléctrica, dependiendo del comportamiento de sus electrones. Esto determina su interacción electromagnética.
  • Corriente eléctrica. Se llama así al flujo o desplazamiento de electrones a través de un material propicio (conductor).
  • Campo eléctrico. Las cargas eléctricas generan campos electromagnéticos a su alrededor, afectando a cualquier otra carga en su vecindad.
  • Potencial eléctrico. La capacidad de un campo eléctrico de realizar un trabajo.
  • Magnetismo. La electricidad y el magnetismo están muy relacionados. Tanto así que la corriente eléctrica genera campos magnéticos, y los campos magnéticos que varían en el tiempo producen corriente eléctrica.
  1. ¿Cómo se genera?

electricidad energia solar
Las células fotovoltaicas generan un flujo de electrones a partir de la luz solar.

La electricidad se genera en las plantas eléctricas de diverso tipo, usualmente a través de generadores electromagnéticos que a través del movimiento sostienen una diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos.

Ese movimiento es impulsado generalmente por vapor de agua en ascenso u otras fuerzas hidráulicas: viento, caída del agua, etc., actuando sobre una turbina. Así, los generadores mueven un campo magnético (como un imán o electroimán) sobre materiales conductores.

Otra forma de generar electricidad es mediante células fotovoltaicas: artefactos que absorben los fotones de la luz solar y generan un flujo de electrones en respuesta.

  1. ¿Cómo se transmite?

Otro asunto vital en el manejo de la electricidad es su transmisión desde la fuente de generación hasta el lugar de consumo. Para ello se dispone de cableados de material conductor.

Pero existe un dilema: a mayor distancia, mayor pérdida de carga eléctrica. Esto se debe a que incluso los materiales conductores son resistentes en alguna pequeña medida.

Para resolver este dilema se emplean líneas de alta tensión, ya que al tensionar la corriente se logra cubrir más distancia con menores pérdidas por calentamiento y por efectos electromagnéticos.

Sin embargo, la tensión alta tiene dos problemas: por un lado es inútil en términos domésticos, que requiere tensiones moderadas, y por otro lado es riesgosa.

Para solucionar estos problemas fue clave la invención del transformador: se usa la tensión alta para el transporte y la tensión baja para el consumo en el lugar de destino.

  1. Conductividad

Los cables tienen un centro conductor metálico rodeado de material aislante.

Se llama conductividad eléctrica a la capacidad de la materia de permitir el paso de las cargas eléctricas. Es una magnitud contraria a la resistividad.

Dependiendo de su naturaleza, los materiales podrán ser:

  • Conductores. Aquellos que permiten el tránsito de la electricidad a todos los puntos de su superficie, una vez expuestos a ella. Los mejores conductores conocidos son los metales y algunas versiones del carbono, así como la mayoría de las sales. En este proceso usualmente se pierde parte de la carga eléctrica y se genera calor.
  • Dieléctricos o aislantes. Materiales que no permiten el paso de la electricidad, como el vidrio, la baquelita o los plásticos. Por esta razón se emplean como protectores y cubiertas de cables.
  • Semiconductores. Aquellos que permiten el paso de la electricidad en ciertas condiciones de temperatura, presión, etc., mientras que en otras actúan como un aislante. Ejemplos de ello son el silicio, el cadmio o el germanio.
  • Superconductores. En este caso, los materiales permiten el paso de la electricidad sin incurrir en ningún desgaste ni pérdida de carga, siempre y cuando se encuentren en determinadas condiciones de temperatura. Es lo que ocurre con el estaño y el aluminio cuando se enfrían por debajo de su temperatura crítica
  1. Electricidad en la naturaleza

La electricidad puede observarse en la naturaleza, en casos como los siguientes:

  • Los relámpagos. Los rayos durante una tormenta se deben al desbalance del potencial eléctrico entre la atmósfera y el suelo, debido al rozamiento de las nubes y las gotas de agua contra el aire, que se carga de electricidad estática. Esto se resuelve mediante una descarga rápida y violenta en forma de rayo.
  • Bioelectricidad. Algunos animales son capaces de generar campos eléctricos como defensa, tales como las rayas eléctricas o algunas anguilas. Otros, en cambio, pueden percibir los campos magnéticos que genera la carga eléctrica en el interior de los cuerpos vivientes y así detectar a sus presas. Por ejemplo, los impulsos nerviosos son pequeñas descargas eléctricas, y el cerebro opera en base a electricidad.
  • La magnetósfera terrestre. Cualquiera que haya visto una aurora boreal sabe que la Tierra posee un campo magnético a su alrededor, que la protege de las radiaciones solares y los rayos cósmicos. Este campo magnético es el que detectan las brújulas y se produce por el movimiento de rotación del planeta, dado su corazón de hierro (el metal magnético por excelencia).
  1. Ejemplos

Algunos ejemplos comunes de electricidad están a nuestro alrededor:

  • La energía que empleamos al enchufar un aparato en el conector de la pared.
  • La descarga que sentimos cuando sacamos un suéter de lana de la secadora y nos lo ponemos.
  • La energía que sacamos de una batería para encender el bombillo de una linterna.

Referencias:

¿Cómo citar?

"Electricidad". Autor: Julia Máxima Uriarte. Para: Caracteristicas.co. Última edición: 16 de diciembre de 2018. Disponible en: https://www.caracteristicas.co/electricidad/. Consultado: 19 de julio de 2019.