Significado de electricidad Definición, carga eléctrica negativa/positiva, y medición

Definición formal

La electricidad es una manifestación singular en algunos materiales después de ser frotados, evidenciando atracción de otros cuerpos o repulsión entre cuerpos de la misma naturaleza.

Aunque hoy en día la electricidad es muy familiar a todos, el fenómeno eléctrico se estudia desde la antigua Grecia Clásica, cuando no existía la Física formalmente hablando y la electricidad parecía magia.

Puede apreciarse en actividades del hogar y del día a día. Por ejemplo, al frotar los pies bajo una manta gruesa en un ambiente seco, frío y oscuro verás cómo saltan chismas, e incluso podrás oírlas, siempre que las condiciones sean favorables. Por otro lado, al frotar los dedos en cabello seco y liso, veremos como las hebras del cabello se separarán entre ellas, fenómeno por el cual no debes peinarte con mucho afán ni por mucho tiempo porque terminarías con todo el cabello “levantado”.

¿Qué genera la electricidad?

Al igual que la gravedad, es una propiedad intrínseca de la materia; es decir, todos los cuerpos tienen la capacidad de manifestar el fenómeno eléctrico, dado sus elementos fundamentales. En la era moderna, la tecnología ha permitido desarrollar una teoría fundamental de la materia y llegar a lo que hoy se conoce como la “teoría atómica”, que establece las bases para explicar las propiedades intrínsecas de los materiales.

Es este orden de ideas, hoy se acepta que todos los cuerpos poseen átomos y que éstos están formados por tres partículas básicas: neutrones, protones y electrones. Muchos elementos se consiguen en estado neutral (sin electricidad), sin embargo, todos los elementos pueden adquirir electricidad y convertirse en iones. La explicación de estos cambios de estado reside en la forma en que se organizan neutrones, protones y electrones, donde los protones y neutrones se aglomeran en el núcleo, mientras que los electrones se mueven en nubes orbitales alrededor del núcleo.

Se dice que Tales de Mileto fue uno de los primeros en experimentar y registrar resultados singulares con los fenómenos eléctricos. Él describe que al frotar el ámbar (resina que se consigue de forma natural como una piedra preciosa) éste adquiría la propiedad de atraer semillas ligeras o polvo. Es por esto que hoy llamamos a este fenómeno electricidad: del griego elektron (ámbar).

La carga eléctrica y sus formas negativa y positiva

La carga eléctrica entiende la magnitud física reflejada por la electricidad que tiene un cuerpo. La clasificación de dos tipos de cargas eléctricas se le atribuye al físico inglés William Gilbert, en el siglo XVI, que fue quien descubrió que otras sustancias diferentes al ámbar podían adquirir la propiedad reseñada por Tales. Gilbert descubrió que existían dos tipos de sustancias eléctricas a las que denominó: cargas Vitrias y cargas Resinosas. Las primeras agrupaban a las sustancias que manifestaban un comportamiento eléctrico de repulsión con el vidrio al frotarlo, mientras que las segundas incluían otros objetos que luego de ser frotados eran atraídos por el vidrio, pero repelidos por el ámbar.

Tiempo después, el físico norteamericano Benjamín Franklin también demostró la existencia de la carga eléctrica y es éste el que incluye los términos de carga negativa y positiva. Después de numerosos experimentos, Franklin comprobó que cuando la cantidad de carga era inferior a la carga normal ésta era negativa (adquirida por el ámbar); y, cuando era superior a la normal esta era positiva (adquirida por el vidrio).

Hoy en día, y gracias a la teoría atómica, sabemos que sólo los electrones pueden moverse de un cuerpo a otro, por lo que al frotar una barra de plástico en tela de seda decimos que se electriza ganando electrones (carga negativa) y al frotar una barra de vidrio en seda se electriza perdiendo electrones (carga positiva).

¿Cómo se mide la electricidad de los cuerpos?

La carga eléctrica se conceptualiza a partir del exceso o déficit de electrones que posea un cuerpo con electricidad. Por ello, el valor de la carga eléctrica se define a partir de la carga elemental del electrón (e). Así, la carga eléctrica que existente en cualquier cuerpo “es un número entero de electrones”, de modo que las cargas negativas y positivas se refieren a un exceso o déficit de electrones, respectivamente.

En las medidas del Sistema Internacional de Unidades (SI) la unidad de la carga eléctrica es el coulomb o culombio (C) y se representa:

\(1C = 6,25 \cdot 10^{18} e\)

Su equivalencia con la carga del electrón es:

\( 1e = 1,60 \cdot 10^{-19} C\)

Todas las manifestaciones eléctricas tienen su fundamento y explicación en las leyes del electromagnetismo, conocidas como las Leyes de Maxwell: Ley de Gauss, Ley de Gauss para el Magnetismo, Ley de Ampere-Maxwell y Ley de Faraday-Lenz. A partir de estas cuatro leyes fundamentales se pueden deducir todas las ecuaciones que describen las interacciones eléctricas, como la ley de Coulomb que define la interacción entre dos cargas puntuales.