¿Qué es la electricidad?

Los seres humanos somos muy dados a imaginar las ideas más abstractas como si las pudiéramos tocar, observar o incluso oler… Si nos piden que imaginemos el color rojo intentaremos hacerlo y puede que incluso creamos haberlo logrado, pero lo que estamos representando en nuestra mente no es el color rojo, sino un objeto con la propiedad que llamamos “rojo”. Lo mismo ocurre con conceptos como el miedo, si intentamos imaginarlo veremos una cara que expresa miedo, pero no el miedo en sí mismo. Están tendencia tan humana tiene nombre y en filosofía se la conoce como “hipostasia”. Pues bien, resulta que a electricidad le pasa lo mismo, no podemos imaginarla por mucho que lo intentemos y eso complica su definición. Así que… ¿qué es realmente la electricidad?

Cuando intentamos imaginar “la electricidad” puede que pensemos en un rayo, una pila, un enchufe o, con suerte, un montón de electrones recorriendo un circuito. Sin embargo, nada de esto es la electricidad en sí misma. Si somos estrictos tendremos que definir la electricidad como el conjunto de hechos que ocurren como consecuencia de la presencia o flujo de cargas eléctricas. Ahora bien, la siguiente pregunta parece evidente ¿Qué es entonces una carga eléctrica? Y, por suerte, la respuesta es mucho más sencilla de lo que puede parecer (al menos en esta escala divulgativa).

Cargas positivas y negativas

Los átomos que nos forman están formados por tres tipos de partículas. En su núcleo se encuentran las dos que tienen masa, los protones y los neutrones. La diferencia entre ellos es que los protones tienen una propiedad física que los neutrones no tienen y a la cual llamamos “carga eléctrica”. Esta es la que hace que dos objetos se atraigan o se repelan sin que medie la gravedad (simplificándolo mucho). Es más, sabemos que hay dos grandes tipos de objetos cargados eléctricamente de tal modo que los de un grupo atraen siempre a los del otro, pero entre los de una misma clase se repelen entre sí. Por ese mismo motivo decimos que la carga del protón es positiva, de tal modo que repelerá a cualquier otra partícula cargada positivamente (otros protones), pero atraerá a las del otro grupo, las que tengan carga negativa.

Precisamente, un ejemplo de carga negativa lo tenemos en la tercera partícula en juego, los electrones que rodean al núcleo de los átomos, con una masa tan baja que es despreciable, pero con una carga eléctrica equiparable, pero contraria, a la de un protón. Afortunadamente, los átomos tienen el mismo número de electrones que de protones, con lo que, como intuitivamente sospecharemos, significa que las cargas positivas se cancelan con las negativas y el átomo se vuelve neutro, sin carga eléctrica en su conjunto. Claro que, estando los electrones tan expuestos, es relativamente sencillo que algunos materiales que conocemos como “conductores”, los pierdan, haciendo que sus protones superen a sus electrones en número y cargándose, por lo tanto, positivamente. Entendido esto, es el momento de hablar de las consecuencias.

El chispazo

El caso es que esos materiales cargados positivamente tenderán a recuperar su neutralidad tan pronto como puedan captar nuevos electrones, por lo que, si se acercan lo suficientemente a otro objeto cargado negativamente (con electrones de sobra), es posible que estos salten de uno al otro, reduciendo la carga eléctrica de ambos objetos. Eso es lo que ocurre cuando frotamos los pies sobre una alfombra aislante de la electricidad, que dejamos a nuestro paso electrones mientras la alfombra no nos cede nada, porque es aislante y sus electrones están bien afianzados en sus átomos. En cuanto toquemos otro objeto conductor, algunos de sus electrones saltarán raudos sobre nosotros, proporcionándonos ese característico y desagradable chispazo.

En un circuito eléctrico, por ejemplo, los electrones viajarán a través de un material conductor hasta un lugar con exceso de protones (cargado positivamente) y, cuando vemos un rayo, estamos observando la descarga de la electricidad acumulada en una nube, tan descomunal, que es capaz de saltar la distancia que la separa del suelo para reducir su carga eléctrica. Por supuesto, hay muchísima más complejidad en este tema y no ni siquiera hemos rozado la superficie, pero ahora podemos intuir lo que es realmente la electricidad. Ese conjunto de eventos debidos a la diferencia de cargas eléctricas entre dos objetos. Porque llamamos electricidad a procesos ligeramente diferentes, como hemos visto, desde los electrones que recorren un cable, hasta los que saltan de las nubes al suelo o la atracción que se produce entre dos materiales con cargas eléctricas diferentes.

QUE NO TE LA CUELEN:

• La electricidad y el magnetismo no son lo mismo, por mucho que esta idea de cargas eléctricas positivas y negativas que se atraen o repelen pueda recordarnos a ello. Sin embargo, es cierto que existe una íntima relación entre la electricidad y el magnetismo. De hecho, en 1865, el físico James Clerk Maxwell logró formular un conjunto de ecuaciones que describían conjuntamente los eventos eléctricos y magnéticos, convirtiéndose así en el padre del electromagnetismo. Este hito es considerado uno de los más importantes en la historia de la física y del conocimiento en general. Solemos llamarlo “la segunda gran unificación de la física”. Ahora bien, la descripción que hemos hecho se limita a la naturaleza de la electricidad y no tiene en cuenta el magnetismo.

REFERENCAIS (MLA):

• Forrester, Rochelle, History of Electricity (November 10, 2016). Available at SSRN: https://ssrn.com/abstract=2876929 or http://dx.doi.org/10.2139/ssrn.2876929
• Walecka, John Dirk. Introduction To Electricity And Magnetism.