Cargas en movimiento

Plasma-filaments

Si tocas el extremo de una cadena metálica con un objeto cargado, toda la cadena se carga. La explicación obvia es que las cargas se mueven por la cadena y se distribuyen por ella. Las cargas eléctricas se mueven fácilmente por algunos materiales, llamados conductores. Los conductores metálicos fueron los más usados por los primeros experimentadores, pero las disoluciones de sales y los gases calientes también conducen las cargas fácilmente. Otros materiales, como el vidrio y las fibras secas no conducen las cargas prácticamente nada; este tipo de materiales se conocen como no conductores o aislantes.

El aire seco es un aislante bastante bueno. No así el aire húmedo; es por eso que algunos experimentos de electrostática no terminan de salir bien en días de mucha humedad. Pero si la carga es lo suficientemente grande, incluso el aire seco puede convertirse de repente en conductor, permitiendo que una gran cantidad de carga se desplace a través de él.. El calor y la luz que causa este brusco desplazamiento de carga produce lo que conocemos como “chispa”. Las chispas fueron la primera prueba directa de que las cargas se mueven.

Hasta finales del siglo XVIII solo se podía conseguir un flujo significativo de carga, es decir, una corriente eléctrica, descargando un objeto con mucha carga. Al estudiar las corrientes eléctricas producidas de esta manera, Benjamin Franklin asumía que las cargas en movimiento eran positivas. Por ello definió el sentido del flujo de una corriente eléctrica como el sentido del flujo de las cargas positivas. Hoy sabemos que las cargas que se mueven en una corriente pueden ser positivas negativas o de ambos tipos. En la mayoría de los cables y circuitos eléctricos las cargas en movimiento son electrones negativos. Sin embargo, desde los primeros trabajos de Franklin, el sentido del flujo de una corriente eléctrica se define como la dirección del flujo de las cargas positivas, independientemente del signo que, de hecho, tengan las cargas en movimiento. Esta convención es aceptable porque el flujo de cargas negativas en una dirección es equivalente desde el punto de vista eléctrico al flujo de cargas positivas en el otro sentido.

pila-de-volta

En 1800 Alessandro Volta descubrió una forma mucho mejor de producir corrientes eléctricas que usar dispositivos con cargas que duraban poco. El método de Volta partía de dos metales diferentes, cada uno manejado con un aislante. Cuando se ponían en contacto y a continuación se separaban, un metal tomaba una carga positiva y el otro negativa. Volta razonó que se podría producir una carga mucho mayor apilando varias piezas de los metales en capas alternas. Esta idea le llevó a realizar una serie de experimentos que produjeron un resultado maravilloso, tal y como lo explicaba en una carta remitida a la Royal Society de Londres en marzo de 1800:

“¡Sí! El aparato del que hablo, y que sin duda alguna les asombrará, es solo el montaje de un número de buenos conductores de diferentes clases dispuestos de determinada manera. 30, 40, 60 piezas o más de cobre, o aún mejor de plata, cada una de ellas en contacto con una pieza de estaño o, lo que es mucho mejor, de cinc, y un número igual de capas de agua o de algún otro líquido que es un mejor conductor que el agua pura, como el agua salada o la lejía y demás, o piezas de cartón o de piel, etc., empapadas en estos líquidos.”

Pila de VoltaVolta apiló verticalmente estas piezas de metal en parejas, llamadas “celdas”, formando una “pila”. Volta demostró que un extremo, o punto “terminal” de la pila, estaba cargado positivamente y que el otro lo estaba negativamente. Unió entonces cables al primeo y al último disco del dispositivo, que el llamó “batería” (término usado en primer lugar por Benjamin Franklin en 1748 para describir los dispositivos que producían chispas a semejanza de una pieza de artillería). A través de estos cables obtuvo electricidad con exactamente los mismos efectos que producía la electricidad obtenida al frotar ámbar, o por fricción en las máquinas electrostáticas.

Pero lo más importante de todo lo presentado por Volta es que si unía los extremos de los cables conectados a los terminales de su pila, o tocaba con ellos un objeto conductor a la vez, la batería producía una corriente eléctrica más o menos continua en los cables durante un largo periodo de tiempo. Esta disposición de elementos es lo que hoy día llamamos circuito. La corriente, que fluye a través de los cables del circuito desde el lado positivo de la batería al negativo (por la definición que dimos antes) se llama corriente directa o continua. Una corriente que alterna el sentido del flujo se llama corriente alterna.

Además de todas estas nuevas posibilidades y a diferencia de los viejos dispositivos de carga, la pila de Volta no tenía que cargarse externamente después de cada uso. Ahora las propiedades de las corrientes eléctricas como las de las cargas eléctricas estáticas podían estudiarse de forma controlada. La pila de Volta puede considerarse el primero de la serie de inventos eléctricos que cambiaron la civilización.

Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance

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