Electricidad
La electricidad nos rodea y es vital para nuestro mundo moderno.
Alimenta nuestras casas, ilumina nuestro mundo y hace que funcionen nuestras computadoras.
Pero, ¿qué es?
Fuerza
La electricidad es una fuerza.
Es una de las 4 fuerzas básicas del universo.
La idea detrás de toda la electricidad es:
Las partículas fundamentales pueden tener una carga eléctrica de +1 o −1:
- + y + se repelen
- − y − se repelen
- + y − se atraen entre sí
Lo resumimos diciendo:
Las cargas iguales se repelen y los opuestos se atraen.
La carga eléctrica se puede sentir muy lejos (debido a lo que se conoce como campo eléctrico).
De hecho, no hay límite, pero se debilita cuanto más nos alejamos.
Ahora descubramos más sobre estas partículas fundamentales.
Átomos
Un átomo se ve así:
Imagen de microscopio cuántico de un átomo de hidrógeno
https://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.110.213001
En el centro hay protones y neutrones, y alrededor de ellos orbitan los electrones:
- los protones tienen una carga eléctrica de +1
- los neutrones tienen carga cero
- los electrones tienen una carga eléctrica de −1
¡Podríamos intercambiar + y − en todas partes y aún así funcionaría bien!
Un átomo tiene naturalmente el mismo número de protones y electrones, y está en balance.
¡Pero los electrones pueden separarse!
Nuestro átomo pierde un electrón y ahora está cargado
positivamente
(Intenta sumar los + y − que quedaron)
Podemos hacer que eso suceda nosotros mismos:
Ejemplo: frota un globo en tu cabello
• Frotar el globo hace que recoja muchos electrones y se cargue
negativamente.
• El cabello pierde electrones, por lo que se carga positivamente.
El globo ahora tiene mucha carga negativa. Y tu cabello tiene mucha
carga positiva.
Los opuestos se atraen, por lo que el + se tira hacia
el − ¡y tu cabello se pone de puntas!
Probé esto en un perrito.
La fuerza invisible de la carga eléctrica realmente jaló su cabello hacia el globo.
¡Y parecía feliz por eso!
Es posible que lo hayas visto o sentido tú mismo cuando un suéter se adhiere a una camiseta, etc.
A esto lo llamamos "electricidad estática" porque la mayor parte del tiempo simplemente se queda alrededor (estática significa que no se mueve).
Descarga estática
Si acumula una gran diferencia en la carga, de repente puede recuperar el equilibrio con una chispa.
La liberación repentina se llama descarga electrostática o simplemente descarga estática.
Un ejemplo dramático es el relámpago.
En las nubes de tormenta, las cargas se separan cuando las gotas de agua y los cristales de hielo son empujados por fuertes vientos (corrientes ascendentes, corrientes descendentes, etc.). Las cargas negativas tienden a estar cerca del fondo de la nube:
Cada pequeña carga tiene su pequeño campo eléctrico, y todos se suman para formar campos eléctricos masivos, que pueden concentrar cargas en el suelo.
¿Has notado alguna vez durante una tormenta que el aire se siente diferente?
Eventualmente, la diferencia de carga se vuelve lo suficientemente grande y *kapum* ¡relámpago!Los rayos ocurren entre la nube y el suelo, pero también dentro de la nube y entre las nubes:
Si estás a pocos metros el trueno hace "crack" (lo he escuchado dos veces) porque rompe la barrera del sonido. Más lejos, retumba con el clásico estruendo.
Corriente
La descarga estática (como un rayo) es violenta y no muy útil.Lo que queremos es un flujo continuo de electricidad llamado corriente.
Se llama corriente porque es similar
a una corriente de agua.:
¿Pero cómo?
¡Usando imanes!
La electricidad y el magnetismo están vinculados y juntos se denominan electromagnetismo:
Un campo magnético cambiante produce un campo eléctrico.
(y un campo eléctrico cambiante también produce un
campo magnético)
Simplemente mover un imán por un cable hace que los electrones se muevan a lo largo del cable (presiona "Mover"):
Notas para los curiosos:
- realmente hay muchos más átomos: un corto tramo de
cable tiene más de 1022 (10,000,000,000,000,000,000,000)
átomos
- la corriente eléctrica se mueve a través del cable a aproximadamente la mitad de la velocidad de la luz,
- cada electrón no viaja muy lejos ya que es capturado por otro átomo ... que luego puede enviar otro electrón ... etc.
- por lo que cada electrón pasa la mayor parte de su tiempo en un átomo u otro, y puede tardar muchas horas en viajar solo un metro
- Y sí, los electrones tienden a
saltar aleatoriamente de todos modos, como se muestra.
Entonces, mover un imán más allá de un cable genera corriente. ¡Tenemos nuestro flujo de electricidad!
Pero cuando el imán deja de moverse, también lo hace la corriente.Entonces, ¿cómo mantenemos el flujo de corriente? Girar el cable entre imanes es una buena solución:
Para hacer que fluya aún más corriente, podemos tener muchos bucles en el cable (llamados bobinados) y hacer que todo sea enorme, así:
Parte de un gran generador
Del usuario de Wikipedia Astronomyinertia
Y así es como obtenemos grandes flujos de electricidad para alimentar nuestros hogares y nuestra industria.
Conclusión
- La electricidad es una fuerza básica
- La electricidad estática está esperando a ser liberada
- Una corriente de electricidad fluye
AHORA te sugiero que vuelvas al principio y leas esto de nuevo para que tenga más sentido.
