¿Qué es y para qué sirve la electricidad?

La palabra electricidad proviene del griego ήλεκτρον (elektron) cuyo significado literal es “ámbar” y se le llama así al conjunto de fenómenos físicos relacionados con la presencia y flujo de cargas eléctricas. La electricidad la podemos encontrar en forma natural en rayos de tormentas o de forma artificial por los cables de corriente eléctrica.

La electricidad se puede manifestar en cinco fenómenos distintos:

• Carga eléctrica.
• Corriente eléctrica.
• Campo eléctrico.
• Potencial eléctrico.
• Magnetismo.

Los usos más comunes para el ser humano de este fenómeno físico son para obtener luz, calor, movimiento y señalizaciones.

El estudio de la electricidad se remonta al siglo XVII, aunque fue 200 años después cuando se comenzó a utilizar para consumo humano.

Tales de Mileto fue el primero en observar los fenómenos eléctricos cuando, al frotar una barra de ámbar con un paño, se generaba electricidad estática capaz de atraer objetos livianos.

Otros investigadores que realizaron experimentos con la electricidad fueron: Gilbert, von Guericke, Henry Cavendish, Du Fay, van Musschenbroek, Watson, Galvani, Volta, Coulomb, Franklin y, a comienzos del s. XIX, Ampère, Faraday y Ohm, teniendo un gran avance con las teorías unificadoras de Maxwell en 1865.

Se considera al telégrafo eléctrico de Samuel Morse, de 1833, como la primera aplicación práctica generalizada de la electricidad, sin embargo fue hasta finales de ese siglo cuando se comenzó a utilizar como iluminación de las vías públicas y las casas. Fue hasta la Segunda Revolución Industrial (1870-1914) cuando gente como Gramme, Westinghouse, von Siemens, Alexander Graham Bell, Nikola Tesla y Thomas Alva Edison comenzaron a producir inventos que funcionaban con electricidad.

Existen cinco conceptos básicos para entender la electricidad:

• Carga eléctrica:
  Es una propiedad de la materia que produce una fuerza cuando tiene cerca otra materia cargada eléctricamente. La carga se origina en el átomo, el cual tiene portadores muy comunes que son el electrón y el protón.
  Las cargas de los electrones y de los protones tienen signos contrarios, además una carga puede ser expresada como positiva o negativa. Por convención, la carga que tiene electrones se asume negativa y la de los protones positiva, una costumbre que empezó con el trabajo de Benjamín Franklin. La carga eléctrica se mide en Coulombs o Colombios, representados por el símbolo Q.
• Corriente eléctrica:
  Se conoce como corriente eléctrica al movimiento de cargas eléctricas. La corriente puede estar producida por cualquier partícula cargada eléctricamente en movimiento; lo más frecuente es que sean electrones, pero cualquier otra carga en movimiento produce una corriente. La intensidad de una corriente eléctrica se mide en amperios, cuyo símbolo es A. El proceso por el cual la corriente eléctrica circula por un material se llama conducción eléctrica, y su naturaleza varía dependiendo de las partículas cargadas y el material por el cual están circulando. Son ejemplos de corrientes eléctricas la conducción metálica, donde los electrones recorren un conductor eléctrico, como el metal, y la electrólisis, donde los iones (átomos cargados) fluyen a través de líquidos.
• Campo eléctrico:
  El concepto de campo eléctrico fue introducido por Michael Faraday. Un campo eléctrico se crea por un cuerpo cargado en el espacio que lo rodea, y produce una fuerza que ejerce sobre otras cargas que están ubicadas en el campo. Un campo eléctrico actúa entre dos cargas de modo muy parecido al campo gravitacional que actúa sobre dos masas, y como tal, se extiende hasta el infinito y su valor es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia. Como el campo eléctrico se define en términos de fuerza, y una fuerza es un vector, entonces el campo eléctrico también es un vector, con magnitud y dirección. Específicamente, es un campo vectorial. Se mide en Tesla y su símbolo es T.
• Potencia eléctrica:
  El concepto de potencial eléctrico tiene mucha relación con el campo eléctrico. Una carga pequeña ubicada en un campo eléctrico experimenta una fuerza, y para haber llevado esa carga a ese punto en contra de la fuerza se necesitó trabajo. Generalmente se mide en voltios o volts, cuyo símbolo es V.

Usos de la electricidad

Hasta la invención de la pila voltaica en el siglo XVIII (Volta, 1800) no se tenía una fuente viable de electricidad. La pila voltaica (y sus descendientes modernos, la pila eléctrica y la batería eléctrica), almacenaba energía químicamente y la entregaba según la demanda en forma de energía eléctrica. La batería es una fuente común muy versátil que se usa para muchas aplicaciones, pero su almacenamiento de energía es limitado, y una vez descargado debe ser recargada (o, en el caso de la pila, reemplazada). Para una demanda eléctrica mucho más grande la energía debe ser generada y transmitida continuamente sobre líneas de transmisión conductoras.

Por lo general, la energía eléctrica se genera mediante generadores electromecánicos movidos por el vapor producido por combustibles fósiles, o por el calor generado por reacciones nucleares, o de otras fuentes como la energía cinética extraída del viento o el agua. La moderna turbina de vapor inventada por Charles Algernon Parsons en 1884 genera cerca del 80% de la energía eléctrica en el mundo usando una gran variedad de fuentes de energía. Este generador no tiene ningún parecido al generador de disco homopolar de Faraday, aunque ambos funcionan bajo el mismo principio electromagnético, que dice que al cambiar el campo magnético a un conductor produce una diferencia de potencial en sus terminales. La invención a finales del siglo XIX del transformador implicó transmitir la energía eléctrica de una forma más eficiente. La transmisión eléctrica eficiente hizo posible generar electricidad en plantas generadoras, para después trasportarla a largas distancias, donde fuera necesaria.

Debido a que la energía eléctrica no puede ser almacenada fácilmente para atender la demanda a una escala nacional, la mayoría de las veces se produce la misma cantidad que la que se demanda. Esto requiere de una bolsa eléctrica que hace predicciones de la demanda eléctrica, y mantiene una coordinación constante con las plantas generadoras. Una cierta cantidad de generación debe mantenerse en reserva para soportar cualquier anomalía en la red.

La electricidad tiene un sinfín de aplicaciones tanto para uso doméstico, industrial, medicinal y en el transporte. Solo para citar se puede mencionar a la electrónica, Generador eléctrico, Motor eléctrico, Transformador, Maquinas frigoríficas, aire acondicionado, electroimanes, Telecomunicaciones, Electroquímica, electroválvulas, Iluminación y alumbrado, Producción de calor, Electrodomésticos, Robótica, Señales luminosas. También se aplica la inducción electromagnética para la construcción de motores movidos por energía eléctrica, que permiten el funcionamiento de innumerables dispositivos.

Fuentes:
http://books.google.com.mx/books?id=h2-NjUg4RtEC&pg=PA254&redir_esc=y#v=onepage&q&f=false
Trefil, James (2003), The Nature of Science: An A–Z Guide to the Laws and Principles Governing Our Universe, Houghton Mifflin Books, p. 74
Varios autores (1984). Enciclopedia de Ciencia y Técnica Tomo 5. Electricidad. Salvat Editores, S. A.