Naturaleza de la electricidad y concepto de electricidad

La electricidad es la forma más común de energía. La electricidad se utiliza para diversas aplicaciones como iluminación, transporte, cocción, comunicación, producción de diversos bienes en fábricas y mucho más. Ninguno de nosotros sabe exactamente qué es la electricidad. El concepto de electricidad y las teorías detrás de ella, pueden desarrollarse observando sus diferentes comportamientos. Para observar la naturaleza de la electricidad, es necesario estudiar la estructura de las materias. Cada sustancia en este universo está compuesta por partículas extremadamente pequeñas conocidas como moléculas. La molécula es la partícula más pequeña de una sustancia en la cual están presentes todas las identidades de esa sustancia. Las moléculas están compuestas por partículas aún más pequeñas conocidas como átomos. Un átomo es la partícula más pequeña de un elemento que puede existir.

Existen dos tipos de sustancias. La sustancia cuyas moléculas están formadas por átomos similares se conoce como elemento. La materia cuyas moléculas consisten en átomos disímiles, se llama compuesto. El concepto de electricidad puede obtenerse a partir de las estructuras atómicas de las sustancias.

Estructura del átomo

Un átomo consta de un núcleo central. El núcleo está compuesto por protones positivos y neutrones sin carga. Este núcleo está rodeado por números de electrones orbitales. Cada electrón tiene una carga negativa de – 1.602 × 10– 19 Coulomb y cada protón en el núcleo tiene una carga positiva de +1.602 × 10 – 19 Coulomb. Debido a la carga opuesta, existe una fuerza de atracción entre el núcleo y los electrones orbitales. Los electrones tienen una masa relativamente despreciable en comparación con la masa del núcleo. La masa de cada protón y neutrón es 1840 veces la masa de un electrón.

Como el valor módulo de cada electrón y cada protón es el mismo, el número de electrones es igual al número de protones en un átomo eléctricamente neutro. Un átomo se convierte en un ion positivamente cargado cuando pierde electrones y, de manera similar, un átomo se convierte en un ion negativo cuando gana electrones.

Los átomos pueden tener electrones débilmente unidos en sus órbitas externas. Estos electrones requieren una cantidad muy pequeña de energía para desprenderse de sus átomos padres. Estos electrones se denominan electrones libres, que se mueven aleatoriamente dentro de la sustancia y se transfieren de un átomo a otro. Cualquier pieza de sustancia que en su conjunto contenga un número desigual de electrones y protones se denomina cargada eléctricamente. Cuando hay más electrones que protones, la sustancia se dice que está negativamente cargada y cuando hay más protones que electrones, la sustancia se dice que está positivamente cargada.

La naturaleza básica de la electricidad es, siempre que un cuerpo negativamente cargado esté conectado a un cuerpo positivamente cargado mediante un conductor, los electrones excedentes del cuerpo negativo comienzan a fluir hacia el cuerpo positivo para compensar la falta de electrones en ese cuerpo positivo.
Esperamos que hayas comprendido el concepto básico de la electricidad a partir de la explicación anterior. Hay algunos materiales que tienen abundantes electrones libres a temperatura ambiente normal. Ejemplos muy conocidos de este tipo de materiales son, la plata, el cobre, el aluminio, el zinc, etc. El movimiento de estos electrones libres puede dirigirse fácilmente en una dirección particular si se aplica una diferencia de potencial eléctrico a través de la pieza de estos materiales. Debido a la gran cantidad de electrones libres, estos materiales tienen buena conductividad eléctrica. Estos materiales se denominan buenos conductores. La deriva de electrones en un conductor en una dirección se conoce como la corriente. En realidad, los electrones fluyen desde un potencial bajo (-Ve) a un potencial alto (+Ve), pero la dirección convencional general de la corriente se considera desde el punto de mayor potencial hasta el punto de menor potencial, por lo que la dirección convencional de la corriente es opuesta a la dirección del flujo de electrones. En materiales no metálicos, como el vidrio, la mica, la pizarra, la porcelana, la órbita externa está completa y hay casi ninguna posibilidad de perder electrones de su capa externa. Por lo tanto, apenas hay electrones libres en este tipo de material.
Por lo tanto, estos materiales no pueden conducir electricidad, en otras palabras, la conductividad eléctrica de estos materiales es muy pobre. Tales materiales se conocen como no conductores o aislantes eléctricos. La naturaleza de la electricidad es fluir a través de un conductor mientras se aplica una diferencia de potencial eléctrico a través de él, pero no fluir a través de aislantes, incluso con una alta diferencia de potencial eléctrico aplicada a través de ellos.

Fuente: Electrical4u

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