Electricidad: definición, potencial eléctrico y electromagnetismo

La electricidad

La electricidad es el conjunto de fenómenos físicos relacionados con la presencia y el flujo de cargas eléctricas. Se manifiesta en una gran variedad de fenómenos, como los rayos, la electricidad estática, la inducción electromagnética o el flujo de corriente eléctrica. El término electricidad proviene del griego ήλεκτρον (élektron), cuyo significado es «ámbar».¹ Es una forma de energía tan versátil que tiene un sinnúmero de aplicaciones, por ejemplo:

• Iluminación y climatización.
• Accionamiento de motores y electrodomésticos.
• Transmisión y distribución de energía.
• Comunicaciones y electrónica.

Potencial eléctrico

El concepto de potencial eléctrico tiene mucha relación con el de campo eléctrico. Una carga pequeña ubicada en un campo eléctrico experimenta una fuerza, y para llevar esa carga a ese punto en contra de la fuerza se necesita hacer un trabajo. El potencial eléctrico en cualquier punto se define como la energía requerida para mover una carga de ensayo ubicada en el infinito hasta ese punto.⁵⁹ Por lo general se mide en voltios, donde un voltio equivale a un julio de trabajo por culombio para trasladar una carga desde el infinito. Esta definición formal de potencial tiene pocas aplicaciones prácticas. Un concepto más útil es el de diferencia de potencial, que se define como la energía requerida para mover una carga entre dos puntos específicos. El campo eléctrico tiene la propiedad especial de ser conservativo: no importa la trayectoria realizada por la carga de prueba; todas las trayectorias entre dos puntos específicos consumen la misma energía y además presentan un único valor de diferencia de potencial.⁵⁹

Electromagnetismo

Se denomina electromagnetismo a la teoría física que unifica los fenómenos eléctricos y magnéticos. Sus fundamentos son obra de Faraday, pero fueron formulados por primera vez de modo completo por Maxwell,⁶⁰⁶¹ mediante cuatro ecuaciones diferenciales vectoriales, conocidas como ecuaciones de Maxwell. Relacionan el campo eléctrico, el campo magnético y sus respectivas fuentes materiales: densidad de carga eléctrica, corriente eléctrica, desplazamiento eléctrico y corriente de desplazamiento.⁶²

A principios del siglo XIX, Ørsted encontró evidencia empírica de que los fenómenos magnéticos y eléctricos estaban relacionados. A partir de esa base, en 1861 Maxwell unificó los trabajos de Ampère, Sturgeon, Henry, Ohm y Faraday en un conjunto de ecuaciones que describían ambos fenómenos como uno solo: el fenómeno electromagnético.⁶³

Se trata de una teoría de campos. Sus explicaciones y predicciones se basan en magnitudes físicas vectoriales que dependen de la posición en el espacio y del tiempo. El electromagnetismo describe los fenómenos físicos macroscópicos en los que intervienen cargas eléctricas en reposo y en movimiento, usando para ello campos eléctricos y magnéticos y sus efectos sobre la materia.