Actividad Alternativa: Historia de La Relación Hombre-Carga

Asignatura: Fundamentos Físicos de La Informática
Alumno: Isaac Groisman

Historia de la Carga Eléctrica

La historia de la electricidad se refiere al estudio y uso humano de la electricidad, al descubrimiento de sus leyes como fenómeno físico y a la invención de artefactos para su uso práctico.

Desde la antigüedad ya los griegos habían observado que cuando frotaban enérgicamente un trozo de ámbar, podía atraer objetos pequeños. Las propiedades eléctricas de ciertos materiales ya eran conocidas por civilizaciones antiguas. En uno de sus hitos iniciales puede situarse hacia el año 600 A.C., posiblemente el primero en realizar una observación científica de ese fenómeno fue el sabio y matemático griego Thales de Mileto observó que frotando una varilla de ámbar (resina desprendida de árbol, endurecido durante milenios) con una piel o con lana, se obtenían pequeñas cargas que atraían pequeños objetos como plumas, pelusas, y otros objetos livianos. Frotando mucho tiempo podía causar la aparición de una chispa, aunque Thales no supo explicar la razón por la cual ocurría ese fenómeno, se creía que la electricidad residía en el objeto frotado. De ahí provino el término "electricidad" del vocablo griego "elektron", que significa ámbar.



Cerca de la antigua ciudad griega de Magnesia se encontraban las denominadas piedras de Magnesia, que incluían magnetita. Los antiguos griegos observaron que los trozos de este material se atraían entre sí, y también a pequeños objetos de hierro. La palabra magneto (equivalente en español a imán) y magnetismo derivan de éste origen.

En la época del renacimiento comenzaron los primeros estudios metodológicos, en los cuales la electricidad estuvo íntimamente relacionada con el magnetismo. En 1660 el médico y físico inglés William Gilbert comprobó que algunas sustancias se comportaban como el ámbar, y cuando eran frotadas atraían objetos livianos, mientras que otras no ejercían ninguna atracción.

A las primeras, entre las que ubicó el vidrio, el azufre y la resina, las llamó "eléctricas", mientras que a las otras, como el cobre o la plata, "aneléctricas". Notó que unos cuerpos frotados se atraían y otros se repelían, a éste fenómeno se le llamó fenómeno ambarino o eléctrico. Dónde un objeto atraía a dos objetos más, haciendo que estos dos se repelen, y si un objeto repele a otros dos, éstos dos objetos se repelen entre sí también. De esto se dedujo que existían dos tipos de electricidad primitiva, llamadas Ambarina y Vietra, la del ámbar y la del vidrio, que después se llamaron negativa y positiva.

El fenómeno de atracción se debía a la interacción que se ejercía entre dos cargas eléctricas estáticas o carente de movimiento de diferentes signos, es decir, una positiva (+) y la otra negativa (–). A ese fenómeno físico Gilbert lo llamó “electricidad”.



En la actualidad, estos fenómenos los podemos explicar por la estructura atómica de la materia. La materia está conformada por átomos y estos a su vez de protones positivos, electrones negativos y neutrones neutros. Normalmente la cantidad de protones es la misma que la de electrones, pero cuando se ponen en contacto dos cuerpos y después se separan, algunos de los electrones que pertenecían a un cuerpo, pueden quedar en el otro, así en el primero queda cargado positivamente de protones y el otro queda cargado negativamente con exceso de electrones. Cuando los objetos cargados negativamente atraen a otros objetos, éstos producen una fuerza llamada “Fuerza Electroestática”.



Benjamín Franklin fue quien postuló que la electricidad era un fluido y calificó a las sustancias en eléctricamente positivas y negativas de acuerdo con el exceso o defecto de ese fluido. Franklin confirmó también que el rayo era efecto de la conducción eléctrica, a través de un célebre experimento, en el cual la chispa bajaba desde una cometa remontada a gran altura hasta una llave que él tenía en la mano.

Hacia mediados del siglo XVIII se estableció la distinción entre materiales aislantes y conductores. Los aislantes eran aquellos a los que Gilbert había considerado "eléctricos", en tanto que los conductores eran los "aneléctricos". Esto permitió que se construyera el primer almacenador rudimentario: estaba formado por dos placas conductoras que tenían una lámina aislante entre ellas. Fue conocido como botella de Leyden, por la ciudad en que se lo inventó.

A principios del siglo XIX, el conde Alessandro Volta construyó una pila galvánica. Colocó capas de cinc, papel y cobre, y descubrió que si se unía la base de cinc con la última capa de cobre, el resultado era una corriente eléctrica que fluía por el hilo de unión. Este sencillo aparato fue el prototipo de las pilas eléctricas, de los acumuladores y de toda corriente eléctrica producida hasta la aparición de la dínamo. Mientras tanto, Georg Simon Ohm sentó las bases del estudio de la circulación de las cargas eléctricas en el interior de materias conductoras.

En 1819, Hans Oersted descubrió que una aguja magnética colgada de un hilo se apartaba de su posición inicial cuando pasaba próxima a ella una corriente eléctrica y postuló que las corrientes eléctricas producían un efecto magnético. De esta simple observación salió la tecnología del telégrafo eléctrico. Sobre esta base, André Ampère dedujo que las corrientes eléctricas debían comportarse del mismo modo que los imanes.

En 1821 Michael Faraday, científico inglés, ideó un ingenio en el cual un alambre con corriente giraba alrededor de un imán, transformaba la electricidad en movimiento mecánico. Supuso que una corriente que circulara cerca de un circuito induciría otra corriente en él.

El resultado de su experimento fue que esto sólo sucedía al comenzar y cesar de fluir la corriente en el primer circuito. Sustituyó la corriente por un imán y encontró que su movimiento en la proximidad del circuito inducía en éste una corriente. De este modo pudo comprobar que el trabajo mecánico empleado en mover un imán podía transformarse en corriente eléctrica.

Los experimentos de Faraday fueron expresados matemáticamente por James Maxwell, quien en 1873 presentó sus ecuaciones, que unificaban la descripción de los comportamientos eléctricos y magnéticos, y su desplazamiento, a través del espacio en forma de ondas.

El principio del funcionamiento de la lámpara eléctrica se conocía mucho antes de que se crease una lámpara realmente operativa. El vacío imperfecto de las primeras bombillas hacía que los filamentos se quemasen rápidamente debido al aire. En 1879 Thomas Alva Edison inventó la lámpara eléctrica, Edison, utilizando una nueva bomba de vacío neumática, produjo una lámpara resistente y comercialmente viable provista de un filamento de carbono. Esto universalizaría el uso de la electricidad.



En 1905, Albert Einstein postula que la energía de un haz luminoso está concentrada en pequeños paquetes o fotones en lugar de estar distribuida por el espacio en los campos eléctricos y magnéticos de una onda electromagnética.

Con esto se logra explicar el "efecto fotoeléctrico", que consiste en la separación de las cargas de los átomos (electricidad) a partir de la energía que les proporciona la luz (fotones), consistiendo en la emisión de electrones, desde la superficie de un metal, cuando ésta es irradiada con ondas electromagnéticas de determinada frecuencia. Utilizando para ello la noción de fotones como cuantos (partículas), e instalando definitivamente la teoría dual de la naturaleza de la luz, esta explicación teórica del efecto fotoeléctrico le valió posteriormente el premio Nobel en Física.