Materia y carga eléctrica


La materia, entendida como todo aquello que tiene masa y que, por tanto, ocupa un volumen, ha sido uno de los grandes misterios de la humanidad. Una de las grandes preocupaciones de los científicos a lo largo de la historia ha sido conocer su constitución para poder llegar a predecir su comportamiento.


Gracias a los avances experimentales y teóricos del siglo XX, hoy conocemos mejor la estructura interna de la materia. Ahora sabemos que toda materia está formada por un conjunto de átomos que, a su vez, están constituidos por las llamadas partículas subatómicas: los electrones, los protones y los neutrones (principalmente).


En los átomos que forman la materia se pueden distinguir dos partes fundamentales:




Estructura del átomo.


La carga eléctrica de la materia


Entonces, ¿de dónde viene la electricidad? Los protones (dentro del núcleo del átomo) y los electrones (que forman la corteza) cuentan con una carga eléctrica. En ambos casos es la misma, con la diferencia de que la carga de protones es positiva y la de los electrones negativa.


Los restantes componentes de un equipo de medida, que no tienen influencia en las propiedades de medición, reciben el nombre de aparatos auxiliares o accesorios (fuentes de energía, elementos de ajuste, elementos de unión eléctrica, amplificadores de valor cero, etc.).


Esto produce una fuerza de atracción y de repulsión entre las partículas subatómicas siguiendo una ley de relación muy sencilla: las cargas de diferente símbolo se atraen y las del mismo signo se repelen. Esto ocurre en el campo eléctrico, el espacio alrededor de la carga eléctrica de la materia.


En cambio, los neutrones no tienen carga eléctrica, ni positiva ni negativa. Por lo tanto, los neutrones no son atraídos ni repelidos por los protones ni los electrones.


La carga eléctrica es una propiedad general de la materia y se mide en una unidad llamada Coulomb (C).


Pérdida o ganancia de electrones


La carga eléctrica de un átomo se considera nula debido a que tiene el mismo número de protones que de electrones, lo que se traduce en la misma cantidad de cargas positivas que negativas.


Sin embargo, existen algunas excepciones a tener en cuenta:




Formación de iones.


El origen de la electricidad


La energía eléctrica o electricidad es un fenómeno físico que se produce a raíz de las cargas eléctricas y de la interacción entre ellas. De esta forma, son los electrones y los protones las principales partículas subatómicas responsables de su aparición.


La electricidad se puede originar o transmitir provocando el movimiento de cargas eléctricas de un punto a otro. Se trata de una situación muy común dentro de la propia naturaleza, donde la energía eléctrica se manifiesta de diversas formas, transformándose en otros tipos de energía. Ejemplos de este fenómeno son las tormentas eléctricas o el sistema nervioso de los seres vivos.


La rama que estudia la interacción de las cargas eléctricas cuando estas están en reposo se denomina electrostática.


Cuerpo electrizado


Un cuerpo en estado normal, no electrizado, tiene en sus átomos igual número de protones que de electrones.


Un cuerpo está electrizado o cargado positivamente cuando tiene defecto de electrones.


Un cuerpo está electrizado o cargado negativamente cuando tiene exceso de electrones.


Carga eléctrica


Carga eléctrica o cantidad de electricidad de un cuerpo es el exceso o defecto de electrones. La carga eléctrica se representa por la letra Q.


Materiales conductores y materiales aislantes


Las cargas eléctricas se pueden mover a través de los materiales, pero no lo hacen de la misma manera en todos ellos. A la propiedad que indica la facilidad con que las cargas se mueven a través de un material específico se la denomina conductividad.


Según su conductividad, podemos dividir todos los materiales en dos grandes grupos:




Conductores y aislantes.


La corriente eléctrica y sus tipos


Cuando los electrones se mueven a través de un material conductor se origina lo que se denomina corriente eléctrica. Se trata de un movimiento de cargas eléctricas que se puede comparar, por ejemplo, con el que hace el agua de un río: de la misma manera que ponemos medir el caudal de un río en un punto concreto, podemos medir la intensidad de la corriente eléctrica.


Para que el movimiento de electrones se produzca es necesario que entre los extremos del conductor haya una diferencia de potencial a la que se denomina tensión o voltaje.


Por convenio, establecido antes del descubrimiento de los electrones, se admite que el sentido de la corriente eléctrica es del cuerpo positivo al negativo. Convencionalmente, se considera el sentido de la corriente como el sentido en que se mueven las partículas positivas. En los metales el sentido considerado para la corriente eléctrica es contrario al sentido de movimiento de los electrones.



Corriente eléctrica.


En un generador, el movimiento de electrones (de carga negativa) se produce desde su polo positivo hasta su polo negativo. Si, por el contrario, este flujo es al revés (de polo negativo a positivo), se considera que la corriente es negativa. De esta forma, el sentido del movimiento de los electrones determina la siguiente clasificación de corriente eléctrica:




Corriente eléctrica.