Historia de la electricidadAunque solo en los tiempos modernos la electricidad empez a ser til, los griegos ya la haban descubierto desdehace2,000aos. Obseraronqueunmaterial quenosotrosconocemoscomo!mbar."ecargabaconuna#uerzamisteriosa, despu$s de #rotarlo contra ciertos materiales.%l !mbar cargado atraa a cuerpos liianos tales como ho&as secas y iruta de madera. 'os griegos llamaban al!mbar electrn, de donde se ha deriado el nombre de electricidad.Alrededor del ao ()00, *illiam+ilbert clasi#icaba los materiales en el$ctricos y no el$ctricos, segn secomportaban como !mbar o no. El electrn "egn se ha e,plicado anteriormente, el electrn tiene un di!metro tres eces mayor que le del protn, o sea, apro,imadamente -.-.. trillon$simas de milmetro/ pero es (..00 eces m!s ligero que el protn. 'os electrones son m!s #!ciles de moer. "on las partculas de que participan actiamente en el #lu&o o trans#erencia de energa el$ctrica. 'os electrones giran en rbitas alrededor del ncleo de un !tomo y tienen cargas el$ctricas negatias. 'as lneas de #uerza de estas cargas ienen desde todas partes, en #orma radial, directamente hacia el electrn.Ley de las cargas elctricas 'a carga negatia de un electrn es igual, pero opuesta, a la carga positia de un protn. 'as lneas de #uerza asociadas a cada partcula producen campos electrost!ticos. 1ebido a la #orma en que interactanestos campos, las partculas cargadas pueden atraerse o repelerse entre s. 'a ley de las cargas el$ctricas dice que laspartculas cargadas pueden tienen cargas del mismo tipo se repelen y las que tienen cargas di#erentes, se atraen.1ebido a que los protones son relatiamente pesados, tiene poco e#ecto la #uerza de repulsin que e&ercen entre s dentro del ncleo de un !tomo.Cargas atmicas 2ormalmente, un !tomo contiene el mismo nmero de electrones y protones, de manera que las cargas iguales y opuestas, es decir las negatias y positias, se equilibran entre s y hacen que el !tomo sea el$ctricamente neutro. Ahora bien, segn y se e,plic, lo que le da al !tomo de un elemento sus propiedades caractersticas, es el nmero de los protones que tiene en el ncleo/ pero el nmero de electrones puede ariar. "i un !tomo contiene menos electrones que protones, tendr! una carga positia. "i tiene m!s electrones que protones tendr! una caga negatia. 'os !tomos cargados reciben el nombre de iones.Materiales elctricamente cargados 3uando un trozo de material el$ctricamente neutro muchos !tomos pierde o ganan electrones, el material quedar! cargado. 4ay muchas maneras de producir estos cambios en los !tomos, segn se e,plicar! m!s adelante. %l m$todo que descubrieron los antiguos griegos #ue el de la #riccin. 5or e&emplo, si se #rota una arilla de idrio con un trozo de seda, la arilla de idrio le donar! algunos electrones a la seda. 'a arilla de idrio se cargar! positiamente y la seda quedar! cargada negatiamente. Carga por contacto"e puede cargar negatiamente una arilla de caucho #rot!ndola con piel. 6ediante esta arilla de caucho cargada,ahora se pueden cargar otros materiales, por e&emplo cobre, con slo tocarlos. %ste m$todo recibe el nombre de carga por contacto, y se basa en el hecho de que la carga negatia de la arilla tiende a repeler electrones de super#icie de laarilla de cobre al ser atrados le dar!n una carga positia.Carga por induccin 1ebido a que los electrones y los proto7nes tienen #uerzas de atraccin y repulsin, un ob&eto se puede cargar sin que lo toque el cuerpo cargado, por e&emplo, si la arilla de caucho cargada negatiamente se acerca a una pieza de aluminio, la #uerza negatia de la arilla de caucho repeler! a los electrones de la arilla de aluminio hacia el otro e,tremo. 8n e,tremo de la arilla ser! entonces negatio y el otro positio. 3uando se ale&a la arilla de caucho, los electrones en la arilla de aluminio se redistribuir!n para neutralizar la carga de la arilla. "i se desea que el aluminio permanezca cargado, hay que acercar nueamente la arilla de caucho y luego tocar con el dedo el e,tremo negatio. %ntonces, los electrones saldr!n de la arilla a tra$s del cuerpo del operario. 9'as cargas son sumamente pequeas, de manera que no se siente nada.: 1espu$s, se retira el dedo antes de ale&ar la arilla de caucho, la arilla de aluminio permanecer! cargada. %ste m$todo se llama el de carga por induccin. Neutralizacin de una carga1espu$s de #rotar el idrio con la seda, ambos se cargan con electricidad. 5ero, si la arilla de idrio y la seda se &untan nueamente entonces por la atraccin de los iones positios en la arilla los electrones salen de la seda, hasta que ambos materiales queden de nueo el$ctricamente neutros.'os cuerpos cargados tambi$n pueden conectarse con un alambre para descargarlos. 5ero, si las cargas en ambos materiales son su#icientemente grandes, pueden descargarse a tra$s de un arco, como sucede en el caso del rayo.Atraccin y repulsin "uponga que se tienen dos arillas; una de idrio que est! cargada positiamente, despu$s de #rotarla con seda, y una arilla de caucho que se #rot con piel para darle carga negatia. A continuacin, se e,perimenta con el idrio, caucho seda y piel, pero sin que se toquen, y se obserar! que; cargas similares se repelen, cargas di#erentes se atraen.Campos electrostticos'as #uerzas de atraccin y repulsin entre los cuerpos cargados se deben a las lneas de #uerza electrost!tica que e,isten alrededor de los mismos.%n un ob&eto cargado negatiamente, las lneas de #uerza de los electrones que hay en e,ceso, se suman para producir un campo electrost!tico, el cual consta de lneas de #uerza que llegan al ob&eto desde todas direcciones%stos campos electrost!ticos pueden ayudarse o bien oponerse para atraer o repeler.'a intensidad de la #uerza de atraccin o repulsin depende de dos #actores; (: la cantidad de carga que est! en cada ob&eto, y 2: la distancia entre los ob&etos. 3uanto mayor sean las cargas el$ctricas en los ob&etos, mayor ser! a la #uerza electrost!tica. < cuanto m!s pr,imos est$n entre s los ob&etos cargados, mayor ser! la #uerza electrost!tica. 'a #uerza de atraccin o repulsin se debilita si disminuye alguna de las cargas o bien los ob&etos se ale&an uno del otro. 1urante el siglo =>(((, un hombre de ciencia llamado 3oulemb e,periment con cargas electrost!ticas, gracias a lo cual pudo #ormular la ley de atraccin electrost!tica, que se conoce comnmente como ley de las cargas electrost!ticas de 3oulomb. 'a ley postula que la #uerza de atraccin o repulsin electrost!tica es directamente proporcional al producto de las dos cargas e inersamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. 5orsupuesto, mientras m!s electrones en e,ceso tengan un ob&eto cargado, mayor ser! su carga negatia/ y mientras m!selectrones le #alten, mayor ser! su carga positia. %sto se e,plica m!s adelante en la p!gina (?-).Resumen'acargaelectrost!ticanegatiadeunelectrnesigual aopuestaalacargapositiadeunprotn. 'oscamposelectrost!ticos se producen debido a las lneas de #uerza asociadas con las cargas. 3argas iguales se repelen. 8nprotn 9?: repele a otro protn 9?:. 8n electrn 9@: repele a otro electrn 9@: las cargas di#erentes se atraen. 8n protn9?: atrae a un electrn 9@:. 8n !tomo es neutro si contiene el mismo nmero de protones y electrones. "i un !tomo contiene menos electrones queprotones. Aiene carga positia. "i u !tomo contiene m!s electrones que protones. Aiene carga negatia. 'os !tomosquetienencargapositiaobiennegatia.Becibenel nombredeiones.'osob&etossepuedencargarpor#riccincontacto o induccin la neutralizacin de un ob&eto cargado se pierde e#ectuar poni$ndolo en contacto con un ob&eto decarga opuesta. 5or conencin, las lneas de #uerza entran a un ob&eto cargado negatiamente. 5or conencin, las lneas de #uerza salen de un ob&eto cargado positiamente. 'os campos electrost!ticos creados por las lneas de #uerza se suman o se oponen mutuamente, por lo que e,iste latraccin o bien la repulsin. 'a intensidad de la #uerza de atraccin lo repulsin depende de la cantidad de cara encada ob&eto y de la distancia entre los ob&etos. 'a ley de las cargas electrost!ticas de 3oulomb relaciona las #uerzas deatraccin y repulsin; la #uerza es directamente proporcional al producto de las dos cargas e inersamente proporcionalal cuadrado de la distancia que las separa.Orbitas electrnica Segnsehavisto, laelectricidadseproducecuandoloselectronessalesdesustomos. Paraentender los distintos mtodos usados para lograrlo, se necesita saber algo ms acerca de la naturalezade las diferentes rbitas electrnicas que redondean el ncleo de un tomo. Para entender los distintosmtodos usados para la lograrlo, se necesita saber algo ms acerca de la naturaleza de las diferentesrbitas electrnicas que rodean el ncleo de un tomo. Los electrones giran en sus rbitas a gran velocidad alrededor del ncleo del tomo. ebido a la granvelocidad del electrn. La fuerza centr!fuga atiende a sacar al electrn de su rbita. Para otra parte, latraccin positiva del ncleo impide que se escape el electrn. Sin embargo, si se aplica su"ciente fuerzae#terna para a$udar la fuerza centr!fuga, puede %liberarse& el electrn.Capas orbitalesLos electrones quegiran cerca del ncleo son dif!ciles de liberar debidoasu pro#imidad a lafuerzapositiva que los su'eta. (uanto ms le'os se encuentran los electrones del ncleo, ms dbil ser lafuerza positiva. (omo $a lo habr notado el lector, en algunos diagramas anteriores, mientras ms electrones tiene untomo, ma$or ser el nmero de sus orbitas. Las tra$ectorias orbitales comnmente se llaman capas.Los tomos de todos los elementos conocidos pueden tener hasta siete capas. La tabla de la pgina)*+, contiene )-. elementos, indicando el nmero de electrones en cada capa, para cada tomo.Capacidad de las capasSi se estudia brevemente la tabla de la pgina )/+,, se notar que cada capa nicamente puedealo'ar cierto nmero de electrones en la segunda no ms de 0 electrones1 la tercera no ms de )01 lacuarta, no ms de .+1 etctera.Si nuevamente se observa la tabla de la pgina )/+,, se ver que hasta el nmero atmico )- elnmero de electrones en la segunda capa va aumentando hasta 0. Puesto que ste es el l!mite de lasegunda banda, tiene que iniciarse una tercera. esde el nmero atmico )) hasta el )0, la tercera capase forma hasta 0 $ luego se inicia una cuarta capa. Luego, para los nmeros del )2 al +2, la tercera capallega a su m#imo de )0.(apa e#terior de valenciaSegn se advierte en la tabla de la pgina )/+,, la tercera capa puede contener hasta )0 electrones,pero apenas llega a tener 0 electrones cuando se inicia la cuarta capa. 3sto tambin ocurre en la cuartacapa. 3sto tambin ocurre en la cuarta capa, pues apenas tiene 0 electrones, cuando $a se inicia laquinta capa, a pesar de que la cuarta puede contener hasta .+ electrones. 3sto indica que e#iste algunaotra regla. La capa e#terior de tomo no tendr ms de 0 electrones. La capa e#terior de un tomorecibe el nombre de capa de valencia $ sus electrones reciben el nombre de electrones de valencia. 3lnmero de electrones en la capa de valencia de un tomo es importante en la capa de valencia de untomo es importante en la electricidad, como se ver ms tarde. Energa del electrn 4unque todo electrn tiene la misma carga negativa, no todos los electrones tienen el mismo nivel deenerg!a. Los electrones cu$a rbita est pr#ima al ncleo contienen menos energ!a que los que seencuentran en rbitas e#ternas. (uanto ms le'anas estn las rbitas electrnicas del ncleo, ma$orser la energ!a. Si se a5ade su"ciente energ!a a un electrn, saldr fuera de sus rbita, hacia la rbitade orden inmediato superior. 6, si se aplica su"ciente energ!a a un electrn de valencia, el electrn sedesligar de su tomo, $a que no e#iste una rbita inmediata superior.