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PRINCIPIOS DE LA ELECTRICIDAD 
 
 
 
 
 
CAPITULO I 
PRINCIPIOS DE LA ELECTRICIDAD 
 
 
 
 
La palabra electricidad proviene del antiguo vocablo griego utilizado para identificar el 
ámbar: “elektron”. Los antiguos griegos observaron que cuando el ámbar (resina 
petrificada) se frotaba con una tela atraía pedacitos de material tal como hojas secas. 
 
Los científicos demostraron posteriormente que esta propiedad de atracción ocurría en 
otros materiales, tales como el hule y el vidrio, pero no sucedía con materiales como el cobre 
o el hierro. Los materiales que tenían esta propiedad de atracción al frotarse con una tela, 
se decía que estaban cargados con una fuerza eléctrica; además se observó que algunos de 
estos materiales cargados eran atraídos por una pieza de vidrio cargada y que otros eran 
repelidos. 
 
En 1747, Benjamín Franklin llamó a estas dos clases de cargas (o electricidad) positiva y 
negativa. Actualmente la ciencia ha demostrado que lo que se observaba en realidad era un 
exceso o deficiencia de partículas llamadas electrones en los materiales. 
 
Todos los efectos de la electricidad se producen debido a esta diminuta partícula llamada 
electrón. Puesto que nadie ha visto en realidad un electrón, sino únicamente los efectos que 
éste produce, se denomina teoría electrónica a las leyes que gobiernan su comportamiento. 
 
PRINCIPIOS DE LA ELECTRICIDAD 
 
Para analizar los efectos que ocurren en las diferentes aplicaciones de electricidad es 
necesario conocer como está compuesto un material. 
 
En 1922 el físico danés Niels BOHR 
intentó dar una explicación sencilla de la 
constitución de la materia desarrollando un 
modelo teórico. 
Para ello representó a los átomos con forma 
esférica. 
En el centro de dicha esfera se agrupan los 
protones y neutrones en una región 
denominada núcleo. 
Los electrones giran en torno al núcleo, 
agrupados en capas u órbitas (similar a un 
sistema planetario). 
Hoy día se sabe que la estructura de la 
materia es algo más compleja. 
 
 
El átomo más simple de todos los elementos es el átomo de hidrógeno. Este tiene un 
solo electrón que se encuentra orbitando alrededor del núcleo, donde se encuentra un 
protón y un neutrón. 
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Si se acercan dos átomos de hidrógeno, estos se unen compartiendo electrones y 
forman una molécula de hidrógeno. 
 
Si se ponen en contacto un átomo de oxigeno 
(que tiene ocho electrones) con dos átomos 
de hidrógeno se formará una molécula de 
agua. 
Resumiendo, podemos decir que por unión de átomos se forman distintas moléculas. 
 
PRINCIPIOS DE LA ELECTRICIDAD 
 
Aislantes y conductores de electricidad. 
 
Al analizar la estructura de la materia se descubrió que los átomos tienen electrones 
que están en orbitales girando alrededor del núcleo en distintas capas. 
Los electrones se distribuyen en órbitas de la 
siguiente manera: 
1° hasta 2 electrones. 
2° hasta 8 electrones. 
3° hasta 18 electrones. 
4° hasta 32 electrones. 
5° hasta 32 electrones. 
6° hasta 18 electrones. 
7° hasta 8 electrones. 
 
 
Los electrones de la última órbita o capa de energía son los que provocan que un 
material sea conductor o aislante de la electricidad. Estos electrones ubicados en esta 
órbita reciben el nombre de electrones de valencia. 
 
 Conductores: es fácil extraer de ellos los electrones de su última capa 
(normalmente tienen uno o dos) ya que no están completas. Estos materiales 
forman parte del grupo de los metales y son los más apropiados para producir 
fenómenos eléctricos. 
 
El cobre es un material muy utilizado 
en electricidad. Se trata de un átomo 
que tiene veintinueve electrones 
repartidos en cuatro órbitas. 
 
 Aislantes: normalmente sus átomos tienen ocho electrones de valencia por estar 
completa su última capa o por estar unidos a otros átomos mediante en laces 
fuertes. Es difícil extraer electrones de su última órbita por lo que no producen 
efectos eléctricos. Pertenecen a este grupo los plásticos y la madera. 
 
PRINCIPIOS DE LA ELECTRICIDAD 
 
Una aplicación conjunta de los materiales conductores y de los aislantes se puede 
encontrar en los cables eléctricos, cuya alma conductora está formada por una serie 
de hilos de cobre enrollados, que están recubiertos por un material aislante 
normalmente un plástico denominado PVC (policloruro de vinilo). 
 
 
Algunos materiales que tienen en sus átomos 
cuatro electrones de valencia, según 
características externas pueden comportarse 
como conductores o como aislantes. 
Estos se denominan semiconductores. Los más 
conocidos son: Silicio (Si) y Germanio (Ge) y 
tienen amplio uso en electrónica. 
 
 
 
 
PRINCIPIOS DE LA ELECTRICIDAD 
 
La carga eléctrica. Electrización de los cuerpos. 
 
 
Los cuerpos cuando son frotados adquieren 
la propiedad de atraer cuerpos livianos como 
por ejemplo: pequeños trozos de papel, 
corcho, etc. 
En su estado natural, o sea antes de ser 
frotados, no presentan esta propiedad. 
Tenemos entonces que un cuerpo al ser 
frotado pasa de su estado natural a otro 
estado que llamaremos electrizado. 
 
Durante el proceso de frotamiento, en el cuerpo algo cambió y ese algo es el 
responsable de la nueva propiedad que presentan dichos cuerpos, denominándose a 
esta propiedad: carga eléctrica. 
 
Por ejemplo, los protones y los electrones están presentes en cantidades iguales en 
una varilla de ebonita y en un trozo de piel. 
 
Entonces, al frotar dos materiales los electrones pasan de la piel a la varilla. Podemos 
decir que uno de los objetos gana electrones y el otro los pierde. 
 
 
PRINCIPIOS DE LA ELECTRICIDAD 
 
Como la causa de la electrización de un cuerpo la hemos llamado carga eléctrica, 
concluimos que existen dos tipos diferentes de carga eléctrica. Desde la antigüedad 
se ha llamado carga eléctrica positiva a la carga que posee la varilla de ebonita frotada 
con piel y carga eléctrica negativa a la que tiene la piel. 
 
El término “positivo” y “negativo” también se aplicó a los componentes del átomo y se 
asignó convencionalmente carga eléctrica positiva a los protones y carga eléctrica 
negativa a los electrones. Por otra parte, los neutrones no tienen carga eléctrica. 
 
Entonces, la carga eléctrica de un cuerpo depende del número de electrones que tiene 
de más o de menos: el átomo que tiene un electrón menos queda cargado 
positivamente, mientras el átomo que ganó un electrón tiene carga negativa. 
 
En 1785, el físico francés Charles Agustín de Coulomb experimentalmente, 
usando una balanza de torsión que él mismo inventó, observó que cargas 
eléctricas de igual signo se repelen y que cargas eléctricas de signo contrario 
se atraen. Determinó así que las cargas eléctricas se manifiestan como fuerzas 
de origen eléctrico. 
 
 
Entonces, la carga eléctrica se manifiesta a través de fuerzas en todas las direcciones. 
Esta fuerza puede ser de atracción (entre electrones y protones) o de repulsión (entre 
electrones o entre protones). En el sistema internacional de medidas la carga eléctrica 
se mide en Coulomb [C]. 
PRINCIPIOS DE LA ELECTRICIDAD 
 
 
Producción de electricidad. 
 
Para provocar la manifestación de fenómenos eléctricos es necesario partir de algún tipo de 
energía que obligue a los portadores de carga a desplazarse o a acumularse. Hay varias 
maneras: 
 
 Por reacciones químicas: las pilas y las baterías son dispositivos en los que, mediante una 
reacción química entre el electrolito y las placas sumergidas en una disolución, los electrones 
de la placa de cobre se desplazan a la de zinc, donde se acumulan. 
 
Si pudiese mirar en el interior de una pila de 1,5V encontraría un recipiente de cinc que hace 
las veces de placa negativa, una varilla de carbón suspendida en el centro del recipiente 
como placa positiva, y una solución de cloruro de amonioen pasta como electrolito. 
 
Cuando la pila suministra electricidad, el recipiente de zinc y el electrolito se van gastando 
gradualmente. Una vez desaparecidos el zinc útil y el electrolito, la pila ya no puede dar más 
carga y debe cambiarse por otra. 
 
 
PRINCIPIOS DE LA ELECTRICIDAD 
 
 Por efecto piezoeléctrico: algunas sustancias debidamente cortadas, como el cuarzo 
cristalizado o la turmalina, proporcionan electricidad entre sus dos caras opuestas al ser 
sometidas a una presión por un esfuerzo mecánico. 
 
El uso más habitual es el de los encendedores electrónicos que, al recibir un golpe, generan 
electricidad para crear la chispa para el encendido. 
 
 Por acción de la luz: cuando una radiación luminosa (o la energía de los fotones) incide sobre 
la superficie de ciertas sustancias sensibles a la luz (litio, cesio, selenio, silicio, etc.), se 
desprenden electrones de las últimas capas de los átomos y se crea entre sus caras 
electricidad. Este es el principio de las células fotovoltaicas. 
 
 Por efecto de un par termoeléctrico: si unimos fuertemente los extremos de dos hilos de 
materiales diferentes, como constantán y cobre, y calentamos la unión entre ambos, 
aparece en sus extremos una diferencia de potencial. El conjunto formado recibe el nombre 
de termopar y se utiliza como sonda para la medida de temperaturas. 
 
 Por frotación: los generadores de Van der Graff se basan en este proceso. Se pueden 
obtener tensiones superiores a un millón de voltios. 
PRINCIPIOS DE LA ELECTRICIDAD 
 
 
 Por inducción electromagnética: es un efecto que se basa en el principio de Faraday. Este 
proceso consiste en hacer mover un conductor eléctrico en el interior de un campo magnético 
creado por un imán. 
 
Este es la base del funcionamiento de los GENERADORES ELÉCTRICOS. Estas máquinas 
eléctricas están acopladas mecánicamente a una máquina primaria que le imprime un 
movimiento giratorio a través de un eje. Por ejemplo, a bordo los generadores eléctricos se 
acoplan al eje de un motor térmico: