Para comprender el funcionamiento de la electricidad que circula en nuestras instalaciones eléctricas residenciales, es indispensable estudiar la naturaleza del átomo. Seguramente has visto en algún lugar la famosa ecuación de Albert Einstein E=mc². Significa que la cantidad de energía (E) que contiene un objeto cualquiera es igual a su masa (m) multiplicada por el cuadrado de la velocidad de la luz (c²); la velocidad de la luz en el vacío es de 300 mil km por segundo.
La ecuación de Einstein tiene muchas implicaciones de gran importancia para la ciencia que no es posible abordar aquí; lo importante para nuestra materia es que la ecuación demuestra sin lugar a duda lo siguiente:
- Incluso los objetos más pequeños contienen una gran cantidad de energía.
- La materia y la energía son dos caras de la misma moneda, o bien; son dos manifestaciones del mismo fenómeno y ambas están relacionadas con el átomo.
Actualmente sabemos con certeza que el átomo está integrado por dos partes fundamentales: un núcleo, circundado por una nube de electrones que traza órbitas muy precisas alrededor del primero.
Ver también: La material y el átomo.
El núcleo es la parte más pesada del átomo; está constituido por dos diminutas partículas llamadas protones y neutrones. El electrón es mucho más ligero con relación la núcleo.
El átomo es la parte fundamental de toda la materia y energía del Universo. Todo lo que conocemos está hecho de estas diminutas partículas. Los átomos individuales reciben el nombre de elementos químicos, y tienden a combinarse entre sí de manera natural para formar estructuras más complejas llamadas moléculas. Por ejemplo, un átomo de oxígeno que se combina con dos de hidrógeno forman una molécula de agua, y una gota de agua contiene millones de moléculas. A su vez, las moléculas se combinan entre sí para dar forma a estructuras más complejas, incluyendo a todos los seres vivos y objetos inanimados.
Cabe preguntarnos: ¿cómo se mantienen unidas estas tres partículas (protones, electrones y neutrones)?¿Por qué no salen disparados los electrones? ¿Por qué no se desintegra el núcleo del átomo?
La respuesta es sencilla: porque están cargados de energía, como lo indica la fórmula de Einstein. La escencia de este fenómeno radica en que son cargas de energía contrarias, pero en equilibrio: los electrones tienen una carga predominante negativa, los protones positiva y en los neutrones no predomina ninguna, por eso se dice que son neutros. Ambas cargas energéticas reciben el nombre de cargas electrostáticas y la fuerza que une a las tres partículas se conoce como fuerza atómica.
Las cargas electrostáticas son el principio básico de la electricidad: su naturaleza, funcionamiento y control. De hecho, la electricidad es un fenómeno natural que sucede cuando los electrones se mueven libremente por el espacio. Un rayo, por ejemplo, es una fuerte descarga eléctrica natural que se mueve libremente a través del aire. El estudio de la electricidad consiste en aprender las técnicas para generar, transmitir, controlar y transformar esta poderosa fuerza natural.
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