Energía eléctrica
Después de estudiar los conceptos físicos necesarios podemos abordar ahora el estudio de la disciplina que verdaderamente nos interesa, y así poder acceder al estudio de los fenómenos radioeléctricos. Aceptamos como principio básico que la electricidad es una forma de energía ya que gracias a ella aparecen fuerzas capaces de realizar un trabajo. Estudiemos esto más a fondo y veámoslo experimentalmente.
Recordemos que la energía ni se crea ni se destruye sino que se transforma. En virtud de este enunciado vamos a transformar energía mecánica (por ejemplo) en electricidad (energía eléctrica) y vamos a demostrar, de forma tangible, como esta última es capaz de realizar un trabajo por lo que podremos afirmar que estamos en presencia de una forma de energía, en este caso energía eléctrica. Vamos a comprobarlo de la misma manera como lo comprobó el sabio griego Tales de Mileto hace ahora unos 2600 años. ¿Te interesa?... pués adelante.
Mileto utilizó una barra de lacre y unos pedacitos muy pequeños de corcho. Frotó el lacre fuertemente contra un trapo de lana y lo aproximó a los trocitos de corcho. Entonces observó como estos eran atraidos, manifestándose así una fuerza contenida en el lacre, capaz de efectuar el trabajo necesario para elevar los trocitos de corcho. Está claro; lo que vió fué la manifestación de algún tipo de energía contenida en el lacre. Aunque él no lo sabía, se trataba de ENERGÍA ELÉCTRICA.
Si llevamos a la práctica este experimento veremos en acción la ley de la conversión y la conservación de la energía. Al frotar el lacre contra el trapo de lana hemos realizado un trabajo mecánico. Hemos liberado cierta cantidad de energía mecánica que se ha transformado y acumulado en el lacre en forma de energía eléctrica (esto lo veremos en detalle próximamente). Cuanto más fuerte frotemos más energía mecánica liberaremos y por lo tanto, más energía eléctrica se acumulará en el lacre. Ahora la pregunta es... ¿Toda la energía mecánica desarrollada se ha convertido en energía eléctrica?
La respuesta es... NO. No, porque parte de la energía mecánica se ha convertido en calor (energía térmica). Este es un punto que nos debe quedar claro: siempre que pretendamos transformar la energía de un tipo a otro debemos contar con que parte de la energía inicial se convertirá en calor. Particularmente, a esta forma de producir energía eléctrica se le llama electricidad por frotamiento, por analogía con la experiencia de Mileto. Analicemos más a fondo este tipo de electricidad.
ELECTRICIDAD POSITIVA Y ELECTRICIDAD NEGATIVA
Después de ver el experimento del lacre puede que nos preguntemos si cualquier sustancia al ser frotada adquiere esta fuerza misteriosa a la que llamamos electricidad. Pues NO; no todas las sustancias tienen esta capacidad ya que para que se manifieste el estado eléctrico en un cuerpo este debe tener una serie de propiedades que tienen que ver con la naturaleza íntima del mismo.
Por ejemplo, el vidrio es otra de las sustancias que adquieren con facilidad un estado eléctrico, sobre todo si se le frota con un trapo de seda natural. Una barra de vidrio atraerá con facilidad los trocitos de papel que coloquemos debajo de ella. Por lo tanto, lacre y vidrio son dos sustancias que se pueden cargar con energía eléctrica fácilmente por frotación. Ahora bién... ¿Es igual la electricidad que contiene el lacre que la contenida en el vidrio? ¿Como podemos saber esto?.
No podemos ver la electricidad para comparar la del lacre con la del vidrio. Por lo tanto no nos queda mas remedio que utilizar el método científico, es decir, observar sus efectos. Tanto una sustancia como la otra son capaces de atraer objetos poco pesados una vez que han sido electrizadas por frotamiento, lo que a primera vista parece indicar que ambos tipos de electricidad son exactamente iguales. Sin embargo, vayamos mas lejos...
Suspendamos dos barras de lacre, previamente electrizadas por frotamiento. Si acercamos una a la otra observaremos algo curioso: existe una verdadera repulsión entre ellas. Se manifiesta una fuerza que tiende a separarlas. Repitamos el experimento con dos barras de vidrio. ¿Que ocurre?... Exactamente lo mismo: se repelen cuando las acercamos.
Hagámos ahora algo distinto. Electricemos una sola barra de lacre y otra de vidrio y acerquemos ambas una vez suspendidas. ¿Que pasa ahora?... ¡SE ATRAEN!. Sí, ahora el movimiento que observamos entre las barras es de atracción en vez de repulsión. Existe una auténtica fuerza que tiende a juntar la barra de lacre con la de vidrio electrizadas. El comportamiento es completamente distinto; por lo tanto, ES EVIDENTE QUE LA ELECTRICIDAD DEL LACRE NO ES IGUAL A LA DEL VIDRIO.
Cuando hemos acercado entre sí sustancias electrizadas iguales (dos barras de lacre o bien dos de vidrio) observamos una repulsión. Sin embargo, al hacer lo mismo con dos sustancias electrizadas distintas (una barra de lacre y otra de vidrio) lo que observamos es un movimiento de atracción. Debemos hablar pues, de dos tipos diferentes de electricidad y además estamos en condiciones de afirmar que electricidades iguales se repelen y que electricidades distintas se atraen. Pero a decir verdad, este enunciado resulta muy poco científico.
Ante la necesidad de dar un nombre a los tipos de electricidad descubiertos, Benjamín Franklin llamó electricidad positiva a la del vidrio y electricidad negativa a la del lacre. Dijo que el lacre se cargaba negativamente y que el vidrio se cargaba positivamente. Nos encontramos ante dos tipos de electricidad o lo que es lo mismo, ante dos tipos de cargas eléctricas: la negativa, cuyas cargas se representan con un signo menos (-), y la positiva, cuyas cargas se representan con un signo más (+). Una vez en posesión de estos conocimientos, ya estamos en condiciones de enunciar la ley fundamental de la electricidad.LEY DE ATRACCIÓN Y REPULSIÓN DE CARGAS
Cargas del mismo signo se repelen y cargas de distinto signo se atraen.
Procuremos entender bien el término carga eléctrica. La palabra carga en seguida la relacionamos con el concepto de cantidad. En efecto, de la misma forma que decimos que un camión está muy cargado cuando nos referimos a la cantidad de sacos o cajas que pueda transportar, también hablamos de la mucha o poca carga eléctrica que puede contener una barra de lacre al referirnos a la mayor o menor cantidad de electricidad que pueda contener.
Si podemos hablar de cantidad de electricidad, es evidente que la electricidad es algo que puede medirse. Podemos decir entonces que las manifestaciones de la electricidad dependerán de su cantidad. La primera manifestación eléctrica que hemos visto ha sido la de atracción y repulsión de sus cargas y entendemos que este fenómeno es directamente proporcional a la cantidad de cargas eléctricas que contienen el lacre y el vidrio. A mayor carga, mas fuerza de atracción o repulsión.
Existe una ley que regula los efectos (atracción o repulsión) debidos a la mayor o menor cantidad de cargas electricas contenidas en los cuerpos con los que se experimenta. Hablamos de la ley de Coulomb, enunciada por el físico francés del mismo nombre. Pero de esto trataremos en el próximo artículo. ¡Hasta entonces!.