Instalaciones Eléctricas y Electrónicas
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Conceptos básicos de electricidad.
1.1 - ¿QUÉ ES LA ELECTRICIDAD?
Las primeras
observaciones sobre fenómenos eléctricos se realizaron ya en la antigua
Grecia, cuando el filósofo Tales de Mileto (640-546 a. C.) comprobó
que, al frotar barras de ámbar contra pieles curtidas, se producía en ellas
características de atracción que antes no poseían. Es el mismo experimento
que ahora se puede hacer frotando una barra de plástico con un paño; acercándola
luego a pequeños pedazos de papel, los atrae hacia sí, como es característico
en los cuerpos electrizados.
La experiencia ha
demostrado la existencia de dos clases distintas de electricidad: a una se le
llama positiva (+) y a la otra negativa (-).
El exceso de electrones
da lugar a cargas negativas, y su falta a cargas positivas.
Los electrones son idénticos
para todas las sustancias (los de cobre son iguales que los del vidrio o la
madera), siendo estas, las partículas más importantes de las que se compone la
materia, ya que disponen de carga y movilidad para desplazarse por las
sustancias. La diferencia entre dos materiales vendrá dada, entre otras cosas,
por la cantidad y movilidad de los electrones que la componen.
A título de curiosidad, comentar que la masa de un electrón es de: 0'0000000000000000000000000000009106 Kg.
Los conceptos de carga y
movilidad son esenciales en el estudio de la electricidad, ya que, sin ellos, no
podría existir la corriente eléctrica.
En 1776 Charles Agustín
de Coulomb (1736-1806) inventó la balanza de torsión con la cual, midió
con exactitud la fuerza entre las cargas eléctricas y corroboró que dicha
fuerza era proporcional al producto de las cargas individuales e inversamente
proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.
Por lo anteriormente
expuesto, se puede afirmar que los electrones no se ven, pero podemos notar sus
efectos: la electricidad.
De igual manera, podemos
afirmar que en cualquier clase de material, se dan efectos eléctricos. Ahora
bien, la materia es eléctricamente neutra y, en consecuencia, es necesario
aplicar una energía externa que origine el desplazamiento de algunos
electrones, dando lugar a fenómenos eléctricos.
Por lo tanto, la
electricidad se puede definir como una forma de energía originada por el
movimiento ordenado de electrones. Otros tipos de energía son la mecánica,
calorífica, solar, etc.
1.2.- TEORÍA ATÓMICA
La parte más pequeña
de un material que aún conserva sus propiedades físicas, se denomina molécula.
Son tan pequeñas que sólo se aprecian con la ayuda de potentes microscopios.
Estas moléculas pueden
dividirse en los denominados átomos y estos en partículas aún menores
denominadas electrones, protones y neutrones. Los protones y neutrones se
encuentran inmóviles en la zona interior, en el denominado núcleo del átomo,
mientras los electrones orbitan alrededor del núcleo.
Los electrones disponen
de la misma carga eléctrica que los protones, pero de signo contrario, siendo
este equilibrio de cargas el que mantiene unidas las partículas que forman el
átomo. Sin embargo, debido a la distancia que separa a los electrones del núcleo,
y su movimiento orbital, es relativamente fácil romper este equilibrio.
Aplicando energía desde
el exterior podemos desprender electrones del átomo.
Por ejemplo:
Si en un átomo de
Litio, la suma de cargas eléctricas es nula. 3(+) + 3(-) = 0
Conceptos generales. 3
Si, suponiendo que por
frotamiento, conseguimos transmitirle la suficiente energía como para
arrancarle un electrón, el equilibrio de cargas eléctricas se pierde, ahora el
átomo contiene 3 protones y 2 electrones. 3(+) + 2(-) = 1(+)
En este caso se dice que
el átomo queda cargado positivamente (catión o ión positivo).
Del mismo modo si lo que
se consigue es añadir un electrón al átomo, este quedaría cargado
negativamente (anión o ión negativo). 3(+) + 4(-) = 1 (-)
De esta manera, quitando
o añadiendo electrones, se electriza el átomo y como consecuencia el material
formado por infinidad de átomos.
La
medida física que indica el exceso o defecto de electrones en un cuerpo se la
denomina carga
eléctrica.
Se mide en Culombios.