Ideas clave
Gracias a los avances de la ciencia, podemos imaginar los materiales que nos rodean (el aire, el agua, las rocas, los metales, el papel, los plásticos… y también la lava y el polvo volcánico) formados por pequeñas partículas que se mueven e interactúan entre ellas, algunas de las cuales tienen una carga eléctrica positiva o negativa.
Estas cargas se atraen si son de diferente signo, y se repelen si son del mismo signo. Las fuerzas de atracción y repulsión entre cargas pueden provocar movimiento de estas cargas dentro de los materiales siempre que estos sean materiales conductores (es decir, que permitan el movimiento de cargas). Esto es lo que pasa, por ejemplo, con los cables eléctricos en un circuito, que permiten que las cargas se desplacen debido a fuerzas de atracción y repulsión entre ellas, y cuando estas cargas se están moviendo decimos que «pasa electricidad».
Imagen: Escuela de Les Aigües (Barcelona).
Ahora bien, en los materiales aislantes, que no dejan pasar tan fácilmente las cargas eléctricas como los materiales conductores, algunas de ellas se pueden acumular durante un tiempo en una zona del material (normalmente en las puntas), provocando fenómenos que englobamos bajo la expresión «electricidad estática«.
Los fenómenos de electricidad estática són difíciles de ver ya que normalmente los materiales en nuestro entorno son neutros, es decir, contienen el mismo número de cargas negativas y positivas, que se cancelan entre sí. No obstante, en ciertas ocasiones los materiales aislantes se pueden electrizar, es decir, las cargas se pueden mover de un cuerpo a otro (o de una parte del cuerpo a otra), de manera que una parte quedará cargada positivamente (tendrá más de positivas que de negativas) y la otra negativamente (tendrá más de negativas que de positivas). Cuando algunos cuerpos se han electrificado durante un rato, la acumulación de cargas del mismo signo en un material, o en una parte del mismo puede acabar produciendo una descarga eléctrica, como la que se produce en los rayos de las tormentas eléctricas y en los rayos de los volcanes.
¿Qué vale la pena aprender en cada etapa? (primaria, secundaria).
Educación primaria
Educación secundaria
En la educación primaria, no es necesario comprender la estructura de un átomo para hablar de cargas negativas y positivas, y por tanto, para hablar de circuitos eléctricos o de electricidad estática. De hecho, la ciencia había utilizado la idea de carga eléctrica mucho antes de saber como era un átomo por dentro. Se había observado que algunos materiales, al friccionar, atraían otros, y que una vez puestos en contacto, se repelían, y entonces se empezó a imaginar que existía alguna cosa -cargas- que pasaban de un material a otro. Estas cargas tenían que ser diferentes porque en unos casos los cuerpos se acercaban (si no eran las mismas), y en otros se separaban (si eran iguales). Con esta idea inicial se avanzó en el conocimiento de unos fenómenos que más adelante formaron parte de la rama de la física llamada «electricidad«. También es un buen punto de partida para empezar a aprender en las etapas escolares iniciales.
En educación secundaria podemos empezar a utilizar nuevos conceptos para interpretar los fenómenos eléctricos. En el momento en que se trabaja la estructura de la materia, se explica que está compuesta por átomos, que se enlazan entre sí formando moléculas o cristales. Los diferentes tipos de átomos se encuentran organizados en la Tabla periódica. Estos átomos a su vez, están forjados por las llamadas partículas subatómicas, que tienen diferente carga eléctrica:
- Electrones: se encuentran en la corteza y tienen carga negativa.
- Protones están en el núcleo, y tienen carga positiva.
- Neutrones también se encuentran en el núcleo, y no tienen carga.
Por tanto, cuando hablamos de cargas negativas, en el fondo estamos hablando de electrones que escapan de la corteza del átomo, y cuando hablamos de cargas positivas, estamos hablando de átomos a los que les faltan electrones (y, por tanto, que tienen más cargas positivas en el núcleo que negativas en la corteza).