La electricidad es una energía fundamental, presente en todos los aspectos de nuestra vida diaria. Ilumina nuestros hogares y calles por la noche a través de luces y lámparas. Sin ella, ninguno de nuestros dispositivos, ya sean teléfonos móviles, ordenadores o televisores, podría funcionar. Incluso en el trabajo, ya sea productivo o de servicios, es difícil realizar nuestras tareas sin recurrir a esta energía, generada en centrales eléctricas y transmitida a través de complejas redes hacia casas, edificios y fábricas. Y aunque por alguna razón decidas apartarte de ella, siempre la encontrarás en la naturaleza bajo la forma de relámpagos durante tormentas, o en las sinapsis nerviosas de nuestros cuerpos. Por tanto, se puede decir que la electricidad está en todas partes, y sin ella, sería extremadamente difícil para la vida moderna continuar. Si las antiguas civilizaciones florecieron gracias a los ríos y la agricultura, las civilizaciones modernas dependen en gran medida de esta energía para su desarrollo.

Historia de la electricidad

Mucho antes de que se adquiriera algún conocimiento sobre la electricidad, la gente ya era consciente de las descargas provocadas por los peces eléctricos. Los textos del antiguo Egipto, que datan del 2750 a.C., mencionan estos peces llamados «trueno del Nilo», descritos como los protectores de otros peces. Los científicos y médicos griegos, romanos y árabes antiguos también discutieron sobre estos peces, que incluso se usaban para tratar enfermedades como la gota o el dolor de cabeza. Las antiguas civilizaciones mediterráneas también conocían fenómenos como el ámbar, que al ser frotado con la piel de un gato, atraía objetos ligeros como plumas.

Durante siglos, la electricidad fue solo un fenómeno de curiosidad hasta que, en 1600, el científico inglés William Gilbert realizó estudios exhaustivos sobre la electricidad y el magnetismo. Más tarde, en el siglo XVIII, Benjamin Franklin realizó investigaciones intensivas sobre la electricidad. En junio de 1752, llevó a cabo un famoso experimento al atar una llave de metal a una cometa bajo un cielo tormentoso. Cuando aparecieron chispas entre la llave y su mano, entendió que los rayos tenían una naturaleza eléctrica.

En 1775, Hugh Williamson informó de una serie de experimentos sobre las descargas eléctricas causadas por las anguilas eléctricas. Ese mismo año, John Hunter, cirujano y anatomista, describió la estructura de los órganos eléctricos de los peces. En 1791, Luigi Galvani publicó su descubrimiento sobre el electromagnetismo biológico, explicando que la electricidad era el medio por el cual las células nerviosas transmitían señales a los músculos.

En 1800, Alessandro Volta inventó una batería compuesta por capas alternas de zinc y cobre, proporcionando a los científicos una fuente de energía más confiable que las máquinas electrostáticas utilizadas anteriormente. Términos como electromagnetismo fueron desarrollados por Hans Christian Ørsted y André-Marie Ampère entre 1819 y 1820. Michael Faraday inventó el motor eléctrico en 1821, y Georg Ohm analizó matemáticamente el circuito eléctrico en 1827. Finalmente, James Clerk Maxwell vinculó la electricidad, el magnetismo y la luz en su obra «Sobre las líneas de fuerza físicas» en 1861-1862.

Hacia finales del siglo XIX, se lograron grandes avances en el campo de la ingeniería eléctrica gracias a figuras como Alexander Graham Bell, Otto Blathy, Thomas Edison, William Thomson (Barón Kelvin) y Nikola Tesla. La electricidad pasó de ser una simple curiosidad científica a una herramienta indispensable para la vida moderna. En 1905, Albert Einstein publicó un artículo sobre el efecto fotoeléctrico, lo que llevó a la revolución cuántica y le valió el Premio Nobel de Física en 1921 por el descubrimiento de la ley del efecto fotoeléctrico. Este fenómeno ahora se aplica en las celdas fotovoltaicas utilizadas en paneles solares para producir electricidad comercialmente.

¿Cómo se genera y transmite la electricidad?

La electricidad se define como el flujo de carga eléctrica. Para comprender sus principios básicos, es necesario centrarse en los átomos, que son uno de los componentes fundamentales de la vida. Los átomos existen en diversas formas como elementos químicos, como el hidrógeno, el carbono, el oxígeno y el cobre. Los átomos pueden combinarse para formar moléculas que constituyen la materia que podemos ver y tocar. Incluso los átomos, aunque invisibles a simple vista, están compuestos de protones y neutrones en su núcleo, y electrones que orbitan alrededor de este núcleo. Los electrones juegan un papel crucial en la generación de electricidad. Cuando una fuerza externa lo suficientemente fuerte actúa sobre un electrón de valencia (el electrón en la capa externa de un átomo), este electrón puede ser liberado de su órbita y volverse libre, transportando consigo una carga. Este proceso constituye la base de la electricidad.

Los electrones y protones tienen cargas negativas y positivas, respectivamente. Estas cargas ejercen una fuerza electrostática entre ellas. Si dos cargas del mismo tipo se encuentran, se repelen, mientras que las cargas opuestas se atraen. Usando este principio, la electricidad se puede generar y controlar a través de circuitos.

Electricidad estática y continua

Electricidad estática

La electricidad estática ocurre cuando hay una acumulación de cargas opuestas en objetos separados por un aislante. Cuando encuentran un camino para unirse, ocurre una descarga estática, liberando energía en forma de chispas. Un ejemplo clásico de este fenómeno es el rayo durante una tormenta. La electricidad estática también puede ocurrir en la vida diaria, como cuando frotas un globo contra tu cabello y haces que se levante, o cuando caminas sobre una alfombra con calcetines y tocas un objeto metálico, causando una pequeña descarga eléctrica.

Aunque la electricidad estática suele ser inofensiva, puede ser peligrosa en ciertos casos, especialmente en entornos sensibles a descargas electrostáticas. Para evitar esto, se utilizan a menudo dispositivos de protección como pulseras ESD (descarga electrostática).

Electricidad continua

La electricidad continua, o corriente continua (DC), es la que alimenta nuestros dispositivos electrónicos y electrodomésticos. A diferencia de la electricidad estática, donde las cargas permanecen inmóviles, la corriente continua implica un flujo constante de cargas a través de un circuito cerrado. Para que un circuito funcione correctamente, no debe haber huecos que impidan que la corriente fluya.

El campo eléctrico

El concepto de campo eléctrico fue introducido por Michael Faraday. Un campo es una zona donde una fuerza puede actuar sobre un objeto sin que haya contacto directo. Por ejemplo, el campo gravitatorio de la Tierra nos atrae hacia el suelo. De manera similar, un campo eléctrico ejerce una fuerza sobre los objetos cargados dentro de él, lo que permite generar un flujo de electrones, es decir, una corriente eléctrica.

La energía eléctrica

Cuando utilizamos electricidad para alimentar nuestros dispositivos, convertimos la energía eléctrica en otras formas de energía, como calor, luz o movimiento. La energía almacenada en un circuito eléctrico se llama energía potencial eléctrica. Puede transformarse en energía cinética, permitiendo que las cargas eléctricas realicen trabajo.

El potencial eléctrico

El potencial eléctrico, o voltaje, es la diferencia de potencial entre dos puntos en un campo eléctrico. Representa la capacidad del campo para mover cargas, y se mide en voltios (V).

El circuito eléctrico

Un circuito eléctrico es un conjunto de componentes conectados de tal manera que permiten el flujo de cargas eléctricas. Estos componentes pueden incluir resistencias, condensadores, interruptores y transformadores. Un circuito cerrado, sin huecos, permite que la corriente fluya eficientemente. Uno de los elementos esenciales de los circuitos es la resistencia, que limita el flujo de corriente y disipa la energía en forma de calor.