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Los cientí� cos que estudiaban la electricidad a principios del siglo xviii pensaban en la electricidad en términos de un � uido que viajaba a través de ciertos materiales (conductores) y que no era capaz de moverse por algunos otros (aislantes), por esto la incor-poración de términos como corriente eléctrica o resistencia al � ujo empleados en electrodinámica.

En poco menos de dos siglos estos cientí� cos lograran una re-volución, sin la cual no hubiera sido posible alcanzar el desarro-llo tecnológico que se tiene en la actualidad. Es por esto que se considera necesario realizar un resumen de las aportaciones más importantes en este campo antes de continuar con el estudio de la teoría electrodinámica.

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Un paso importante en la historia de la electricidad fue almacenarla. Quien lo consiguió fue el físico holandés Pie-ter van Musschenbroek (1692-1761). Él consideró que si la electricidad era un � uido, entonces podía almacenarse. Van Musschenbroek utilizó un recipiente de vidrio con agua con un tapón al que atravesaba una varilla metálica sumergida en el líquido. La parte superior de la varilla fue conectada al generador electrostático de Hauksbee. A este dispositivo se le conoce como botella de Leyden.

La botella de Leyden era capaz de almacenar electricidad incluso hasta por días. Para des-gracia de Van Musschenbroek, nadie sabía cómo funcionaba este dispositivo, que hoy en día conocemos como capacitor.

Barra de metal

Botella de vidrio

Cadena de alambre

Ánodo Cátodo

Tapón de material aislante

Recubrimiento metálico interior

Recubrimiento metálico exterior

+−

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Benjamín Franklin (1706-1790) descifró el misterio de la botella de Leyden. Para esto formuló una teoría según la cual la electricidad era un � uido presente en todos los materiales.De acuerdo con su hipótesis un material con mucho � uido sería positivo, y si poseía poco sería negativo. Mencionó que la naturaleza es tal que los materiales positivos tenderán a equilibrarse con los negativos trans� riendo � uido, en ocasiones en forma de chispa, como en el dispositivo de Van Musschenbroek. Además, Franklin descubrió que los rayos eran de naturaleza eléctrica.

En la época de Benjamín Franklin los seres humanos podían almacenar la electricidad y ge-nerarla de manera manual al girar la manivela de la máquina de Hauksbee. La siguiente pre-gunta era saber si era posible producir esa energía de manera continua sin necesidad de girar palancas. Fue Alejandro Volta quien, al investigar fenómenos eléctricos en los seres vivos, logró producir la primera pila o celda voltaica. La manera en la que funciona una pila es la siguiente:

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1. Del lado izquierdo se encuentra una barra de zinc que reacciona al ser introducida en un electrolito (sulfato). La reacción es tal que el zinc de la barra, que se encuentra en estado metálico (es decir, eléc-tricamente neutro), pierde masa, produciendo dos electrones libres (2e−) y zinc en estado iónico: Zn2+

(es decir, con un dé� cit de dos elec-trones). A este proceso se le conoce como oxidación.

Voltímetro

Electrodo ánodo (Zn)

Electrolito Electrolito

Electrodo cátodo (Cu)

Disolución de CuSO4

Disolución de ZnSO4

Zn + 2e−

Zn + Cu2 Zn2 + Cu

Cu2+ + 2e−Zn2+ Cu

Cl− Na+

Zn2+ Cu2+

SO42− SO4

2−

Puente salinoe− e−

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2. La pérdida de electrones produce que la barra quede cargada positi-vamente. En este estado a la barra de zinc se le conoce como ánodo. Los electrones libres viajan a tra-vés de un cable hasta llegar a la ba-rra de cobre que se encuentra del lado derecho de la imagen. La ba-rra de cobre ahora queda cargada negativamente y recibe el nombre de cátodo. Los electrones recibidos por el cobre (2e−) reaccionan con el cobre en estado iónico (Cu2+) de la solución, produciendo nuevas partículas de cobre en estado metálico (Cu). A este proceso se le conoce como reducción.

Voltímetro

Electrodo ánodo (Zn)

Electrolito Electrolito

Electrodo cátodo (Cu)

Disolución de CuSO4

Disolución de ZnSO4

Zn + 2e−

Zn + Cu2 Zn2 + Cu

Cu2+ + 2e−Zn2+ Cu

Cl− Na+

Zn2+ Cu2+

SO42− SO4

2−

Puente salinoe− e−

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3. La reacción hace que el electroli-to con zinc se llene de cargas po-sitivas, formando sulfato de zinc (ZnSO4), y que el electrolito con cobre se llene de cargas negati-vas, produciendo sulfato de cobre(CuSO4), por lo que si éstos no fueran conectados mediante un puente salino (NaCl) que los neu-tralizara, la atracción electros-tática evitaría que los electrones siguieran fluyendo del ánodo al cátodo.

Voltímetro

Electrodo ánodo (Zn)

Electrolito Electrolito

Electrodo cátodo (Cu)

Disolución de CuSO4

Disolución de ZnSO4

Zn + 2e−

Zn + Cu2 Zn2 + Cu

Cu2+ + 2e−Zn2+ Cu

Cl− Na+

Zn2+ Cu2+

SO42− SO4

2−

Puente salinoe− e−

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Ley de Ohm

La generación de electricidad continua dio origen a un nuevo cam-po de investigación para los cientí� cos de la época. Uno de ellos fue el físico y matemático alemán Georg Simon Ohm (1789-1854), pionero en la investigación de la transformación de corriente eléc-trica, a través de un conductor, en calor y luz.

La corriente eléctrica es la carga eléctrica total Q que � uye debido al movimiento de los electrones a través de una sección transversal A de un conductor eléctrico, por unidad de tiempo t. La corriente eléctrica se representa con la letra I, y satisface la ecuación

=I Qt

Desplazamiento de electrones

Hueco dejado por el electrón

arrancado

Electrón arrancado

de su órbita

Desplazamiento de huecos

+-

+-

+-

+- -

Conductor

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Ley de Ohm

El voltaje es el potencial que hace que los electrones circulen a través de un conductor. El voltaje cuanti� ca la diferencia de po-tencial eléctrico entre dos puntos.

La resistencia es la medida de la oposición que presenta un ma-terial al paso de la corriente eléctrica.

La intensidad de corriente, I, a través de un conductor es directa-mente proporcional al voltaje, V, aplicado; e inversamente propor-cional a la resistencia eléctrica del material, R; esta expresión es conocida como la Ley de Ohm; que en forma matemática se escribe:

=I VR

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Circuito eléctrico

Un circuito eléctrico es la conexión de diferentes componentes con el propósito de generar, transportar o modi� car la corriente eléctrica.

Existen dos maneras de conectar los componentes dentro de un circuito: en serie o en paralelo.

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Circuito eléctrico en serie

Si en un circuito eléctrico se conectan dos resistencias de manera que la conexión tiene un solo punto en común, las resistencias están conectadas en serie. Los circuitos en serie tienen tres propiedades características:

1. La corriente debe ser idéntica al pasar por cada resistencia = + .1 2I I I

2. El voltaje externo presenta pérdidas al pasar por cada resistencia. Además, el voltaje externo es igual a la suma de los voltajes medidos en cada resistencia = + .1 2V V V

3. La resistencia equivalente RT es igual a la suma de cada una de las resistencias conectadas en serie = + .1 2R R Rt

I

A

V

R1

R2

V1

V2

I2

I1

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Circuito eléctrico en paralelo

Cuando dos o más componentes se conectan median-te dos puntos en común dentro de un circuito eléctri-co, se dice que la conexión es en paralelo. Los circuitos en paralelo tienen las siguientes características:

1. El voltaje a través de cada resistencia es igual al vol-taje externo aplicado al circuito = = = .1 2 3V V V V

2. La corriente total del circuito en paralelo es igual a la suma de las corrientes que pasan a través de cada resistencia = + + .1 2 3I I I I

3. El recíproco de la resistencia equivalente es igual a la suma de los recíprocos de las resis-tencias individuales conectadas en paralelo, esto es, = = +1 1 1 1

1 2 3R R R RT

.

I

V R2R1 R3

I1

V1 V2 V3

I2 I3

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