Electrostática y Estructura Atómica: Descubrimientos Clave de la Electricidad

Fenómenos Eléctricos: Electrostática y sus Pioneros

La historia de la electricidad comienza con observaciones fascinantes que sentaron las bases de la electrostática:

• Tales de Mileto, alrededor del 600 a.C., frotó una resina de ámbar con piel de gato y observó cómo atraía pequeños trozos de pluma. La palabra griega para ámbar es elektron, de donde deriva el término "electricidad".
• William Gilbert, en el siglo XVI, realizó estudios sistemáticos que lo llevaron a determinar que la fricción era la causa principal de la aparición de los fenómenos eléctricos. Gilbert clasificó los materiales en "eléctricos" y "no eléctricos" e ideó instrumentos para detectar la electrificación, como el versorio.
• Charles Du Fay, en el siglo XVIII, propuso la existencia de dos tipos de electricidad, a las que denominó "electricidad resinosa" y "electricidad vítrea".
• Benjamin Franklin, también en el siglo XVIII, simplificó esta clasificación al introducir los términos "electricidad positiva" para los cuerpos que ganaban un supuesto fluido eléctrico al ser frotados, y "electricidad negativa" para aquellos que lo perdían.

Un principio fundamental de la electrostática es la interacción entre cargas:

• Cuando se acercan dos cuerpos con electricidad del mismo signo, se repelen.
• Cuando se acercan dos cuerpos con electricidad de distinto signo, se atraen.

Instrumentos Clave en la Electrostática

El Electroscopio

Inventado por Jean Antoine Nollet, el electroscopio es un aparato diseñado para detectar la presencia de cuerpos cargados eléctricamente. Puede electrizarse tanto por contacto como por inducción.

El Péndulo Eléctrico

Este instrumento fue utilizado por Charles-Augustin de Coulomb para estudiar cuantitativamente las fuerzas de atracción y repulsión entre cuerpos cargados. Consiste en una pequeña bola aislada, suspendida de un hilo. Con un péndulo eléctrico, se pueden observar claramente las atracciones y repulsiones entre una barra cargada y la bola, dependiendo del signo de sus cargas eléctricas: si son iguales, se repelen; si son diferentes, se atraen.

El Versorio

Inventado por William Gilbert, el versorio es una aguja metálica que gira sobre un eje vertical con mínima fricción. Su función es detectar cuerpos cargados. La electrización que se experimenta en el versorio es por inducción, lo que significa que los cuerpos cargados no necesitan estar en contacto directo; basta con acercarlos para evidenciar los efectos eléctricos.

Las Partículas que Forman el Átomo: Un Viaje al Interior de la Materia

Aunque Dalton había postulado que la materia estaba formada por átomos indivisibles, diversas experiencias posteriores demostraron que la materia podía ganar o perder cargas eléctricas, sugiriendo una estructura interna más compleja.

Descubrimiento de las Partículas Subatómicas

La teoría de Dalton fue superada por experimentos que relacionaron las propiedades eléctricas de la materia con la existencia de partículas aún más pequeñas, los electrones.

• J.J. Thomson realizó experimentos cruciales en tubos de descarga (tubos con un polo positivo y otro negativo por los que se hace pasar una corriente eléctrica). Sus hallazgos revelaron que en el interior de todos los átomos existen una o más partículas cargadas negativamente, a las que denominó electrones.
• Ernest Rutherford descubrió el protón, una partícula con la misma magnitud de carga que el electrón, pero de signo positivo. Su masa es aproximadamente 2000 veces mayor que la del electrón.
• James Chadwick descubrió una tercera partícula en los átomos, el neutrón, que no posee carga eléctrica y cuya masa es muy similar a la del protón.