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[[Archivo:Lightning3.jpg|thumb| Los [[rayo]]s son un ejemplo de fenómeno eléctrico natural.]]
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La '''electricidad''' (del griego ήλεκτρον ''élektron'', cuyo significado es ‘[[ámbar]]’)<ref>{{Cita DLE|electricidad|fechaacceso=13 de mayo de 2015}}</ref> es el conjunto de fenómenos físicos relacionados con la presencia y flujo de [[carga eléctrica|cargas eléctricas]]. Se manifiesta en una gran variedad de fenómenos como los [[rayo]]s, la [[electricidad estática]], la [[inducción electromagnética]] o el flujo de [[corriente eléctrica]]. Es una forma de energía tan versátil que tiene un sinnúmero de aplicaciones, por ejemplo: [[transporte]], [[climatización]], [[iluminación física|iluminación]] y [[informática|computación]].<ref>{{Cita libro |autor= Varios autores |título= Enciclopedia de Ciencia y Técnica Tomo 5. Electricidad |año= 1984 |editorial= Salvat Editores, S. A. |id= ISBN 84-345-4490-3 }}</ref>
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electricidad
La electricidad se manifiesta mediante varios fenómenos y propiedades físicas:
* '''[[Carga eléctrica]]''': una propiedad de algunas [[partícula subatómica|partículas subatómicas]], que determina su [[electromagnetismo|interacción electromagnética]]. La materia eléctricamente cargada produce y es influida por los campos electromagnéticos.
* '''[[Corriente eléctrica]]''': el flujo de [[Electrón|electrones]] que circula por un conductor en un determinado momento. Se mide en [[amperio]]s.
* '''[[Campo eléctrico]]''': un tipo de [[campo electromagnético]] producido por una carga eléctrica, incluso cuando no se está moviendo. El campo eléctrico produce una fuerza en toda otra carga, menor cuanto mayor sea la distancia que separa las dos cargas. Además, las cargas en movimiento producen [[campo magnético|campos magnéticos]].
* '''[[Potencial eléctrico]]''': es el trabajo que debe realizar una fuerza externa para atraer una carga positiva unitaria que desde el punto de referencia hasta el punto considerado, va en contra de la fuerza eléctrica y a velocidad constante.
* '''[[Magnetismo]]''': la corriente eléctrica produce campos magnéticos, y los campos magnéticos variables en el tiempo generan corriente eléctrica.
== Historia de la electricidad ==
{{Extracto|Historia de la electricidad}}
<gallery mode="packed" heights="140px" caption="Algunos de los grandes impulsores del conocimiento sobre la electricidad">
Archivo:Coulomb.jpg|[[Charles-Augustin de Coulomb|Coulomb]] (1736-1806), estableció las leyes cuantitativas de la electrostática
Archivo:Galvani.jpg|[[Luigi Galvani|Galvani]] (1737-1798), famoso por sus investigaciones sobre los efectos de la electricidad en los [[músculo]]s de los animales
Archivo:Volta A.jpg|[[Alessandro Volta|Volta]] (1745-1827), inventor de la [[Pila voltaica|pila]]
Archivo:Ampere Andre 1825.jpg|[[André-Marie Ampère|Ampère]] (1775-1836), uno de los descubridores del [[electromagnetismo]]
Archivo:M Faraday Th Phillips oil 1842.jpg|[[Michael Faraday|Faraday]] (1791-1867), descubridor de la [[inducción electromagnética]]
</gallery>
== Usos ==
La electricidad se usa para generar:
* [[luz]], mediante [[Lámpara incandescente|bombillas]] en [[lámpara]]s y otros objetos lumínicos.
* [[calor]], aprovechando el [[efecto Joule]]
* [[Movimiento (física)|movimiento]], mediante [[Motor eléctrico|motores]] que transforman la energía eléctrica en [[energía mecánica]]
* [[señal|señales]], mediante [[Electrónica|sistemas electrónicos]], compuestos de [[circuito|circuitos eléctricos]] que incluyen [[Componente electrónico|componentes]] activos ([[válvula termoiónica|tubos de vacío]], [[transistor]]es, [[diodo]]s y [[circuito integrado|circuitos integrados]]) y componentes [[Pasividad (electrónica)|pasivos]] como [[resistor]]es, [[inductor]]es y [[condensador eléctrico|condensadores]].
== Conceptos ==
=== Carga eléctrica ===
[[Archivo:Cargas electricas.png|thumb|right|Interacciones entre cargas de igual y distinta naturaleza.]]
:''Artículo principal: [[Carga eléctrica]]. Véanse también: [[Electrón]], [[Protón]] e [[Ion]]''.
La carga eléctrica es una propiedad de la materia que se manifiesta mediante [[fuerza]]s de atracción y repulsión. La carga se origina en el [[átomo]], que está compuesto de [[partícula subatómica|partículas subatómicas]] cargadas como el [[electrón]] y el [[protón]].<ref>
{{Obra citada
|nombre= James
|apellido= Trefil
|título= The Nature of Science: An A–Z Guide to the Laws and Principles Governing Our Universe
|editorial= Houghton Mifflin Books
|página= [https://archive.org/details/natureofsciencea00tref/page/74 74]
|año= 2003
|isbn= 0-618-31938-7
|url= https://archive.org/details/natureofsciencea00tref/page/74
}}
</ref> La carga puede transferirse entre los cuerpos por contacto directo o al pasar por un material conductor, generalmente metálico.<ref name=duffin1>
{{Obra citada
|nombre= W. J.
|apellido= Duffin
|título= Electricity and Magnetism, 3rd edition
|editorial= McGraw-Hill
|páginas= [https://archive.org/details/electricitymagn00duff/page/2 2-5]
|año= 1980
|isbn= 0-07-084111-X
|url= https://archive.org/details/electricitymagn00duff/page/2
}}
</ref> El término [[electricidad estática]] se refiere a la presencia de carga en un cuerpo, por lo general causado por dos materiales distintos que se frotan entre sí, transfiriéndose carga uno al otro.<ref>{{Cita libro |autor= Dhogal |título= Basic Electrical Engineering, Volume 1 |año=1986 |editorial=Tata McGraw-Hill |página=41 |url=http://books.google.com/books?id=iIAisqtIeGYC&pg=PA41 |isbn= 978-0-07-451586-0}}</ref>
La presencia de carga da lugar a la fuerza electromagnética: una carga ejerce una [[fuerza]] sobre las otras. Este efecto era conocido en la antigüedad, pero no comprendido.<ref name=uniphysics>
{{Obra citada
|nombre= Francis |apellido= Sears, ''et al.''
|título= University Physics, Sixth Edition
|editorial= Addison Wesley
|página=457|año= 1982
|isbn= 0-201-07199-1}}
</ref> Una bola liviana, suspendida de un hilo, podía cargarse al contacto con una barra de vidrio cargada previamente por fricción con un tejido. Se encontró que si una bola similar se cargaba con la misma barra de vidrio, se repelían entre sí. A finales del siglo XVIII, [[Charles-Augustin de Coulomb]] investigó este fenómeno. Dedujo que la carga se manifiesta de dos formas opuestas.<ref name="Jackson">Jackson, J. D.: ''Classical Electrodynamics''. John Wiley & Sons, Inc. 2ª edición. 1975. ISBN 978-0-471-43132-9:</ref>
Este descubrimiento trajo el conocido axioma «objetos con la misma polaridad se repelen y con diferente polaridad se atraen».<ref name=uniphysics/><ref>Coulomb, C.A.: «Construction et usage d'une balance electrique sur la propriete qu’ont les fils de metal, d’avoir une force de réaction de torsion proportionnelle a l'angle de torsion.» ''Mem. de l’acad. Sci''. pp. 569 y 579. 1785.</ref>
La fuerza actúa en las partículas cargadas entre sí, y además la carga tiene tendencia a extenderse sobre una superficie conductora. La magnitud de la fuerza electromagnética, ya sea atractiva o repulsiva, se expresa por la [[ley de Coulomb]], que relaciona la fuerza con el producto de las cargas y tiene una relación inversa al cuadrado de la distancia entre ellas.<ref>«The repulsive force between two small spheres charged with the same type of electricity is inversely proportional to the square of the distance between the centres of the two spheres». Charles-Augustin de Coulomb, ''Histoire de l'Academie Royal des Sciences'', Paris 1785.</ref><ref>
{{Obra citada
|nombre= W. J.
|apellido= Duffin
|título= Electricity and Magnetism, 3rd edition
|editorial= McGraw-Hill
|página= [https://archive.org/details/electricitymagn00duff/page/35 35]
|año= 1980
|isbn= 0-07-084111-X
|url= https://archive.org/details/electricitymagn00duff/page/35
}}
</ref> La fuerza electromagnética es muy fuerte, la segunda después de la [[interacción nuclear fuerte]],<ref>
{{Obra citada
|apellido= National Research Council
|título= Physics Through the 1990s
|páginas= 215-216
|año= 1998
|editorial= National Academies Press
|isbn= 0-309-03576-7}}
</ref> con la diferencia que esa fuerza opera sobre todas las distancias.<ref name=Umashankar>
{{Obra citada
|nombre= Korada |apellido= Umashankar
|título= Introduction to Engineering Electromagnetic Fields
|páginas= 77-79
|año= 1989
|editorial= World Scientific
|isbn= 9971-5-0921-0}}
</ref> En comparación con la débil [[gravedad|fuerza gravitacional]], la fuerza electromagnética que aleja a dos electrones es 10<sup>42</sup> veces más grande que la atracción gravitatoria que los une.<ref name=hawking>
{{Obra citada
|nombre= Stephen |apellido= Hawking
|título= A Brief History of Time
|editorial= Bantam Press
|página=77|año= 1988
|isbn= 0-553-17521-1}}</ref>
Una carga puede expresarse como positiva o negativa. Las cargas de los electrones y de los protones tienen signos contrarios. Por convención, la carga que tiene electrones se asume negativa y la de los protones, positiva, una costumbre que empezó con el trabajo de [[Benjamin Franklin]].<ref>
{{Obra citada
|nombre= Jonathan |apellido= Shectman
|título= Groundbreaking Scientific Experiments, Inventions, and Discoveries of the 18th Century
|editorial= Greenwood Press
|páginas= 87-91
|año= 2003
|isbn= 0-313-32015-2}}
</ref> La cantidad de carga se representa por el símbolo ''Q'' y se expresa en [[culombio]]s.<ref>
{{Obra citada
|nombre= Tyson |apellido= Sewell
|título= The Elements of Electrical Engineering
|editorial= Lockwood
|página=18|año= 1902}}. The ''Q'' originally stood for 'quantity of electricity', the term 'electricity' now more commonly expressed as 'charge'.</ref> Todos los electrones tienen la misma carga, aproximadamente de -1.6022×10<sup>−19</sup> culombios. El protón tiene una carga igual pero de signo opuesto +1.6022×10<sup>−19</sup> coulombios. La carga no solo está presente en la [[materia]], sino también en la [[antimateria|antimateria:]] cada [[antipartícula]] tiene una carga igual y opuesta a su correspondiente partícula.<ref>
{{Obra citada
|nombre= Frank |apellido= Close
|título= The New Cosmic Onion: Quarks and the Nature of the Universe
|editorial= CRC Press
|página=51|año= 2007
|isbn= 1-58488-798-2}}
</ref>
La carga puede medirse de diferentes maneras. Un instrumento muy antiguo es el [[electroscopio]], que aún se usa para demostraciones en las aulas, aunque ahora está superado por el [[electrómetro|electrómetro electrónico]].<ref>{{Cita libro |apellido=Hecht |nombre=Eugene |título=Fundamentos de Física |url=http://books.google.com.co/books?id=9glarz5mhNIC&dq |fechaacceso=22 de septiembre de 12|edición=Segunda |año=2001 |editorial=Thomson Learning |isbn=970-686-052-5}}</ref>
=== Corriente eléctrica ===
{{AP|Corriente eléctrica}}
[[Archivo:Lichtbogen 3000 Volt.jpg|left|thumb|Un [[arco eléctrico]] permite una demostración de la energía de la corriente eléctrica.]]
Se conoce como [[corriente eléctrica]] al desplazamiento de cargas eléctricas por un conductor. La corriente puede estar producida por cualquier [[partícula cargada|partícula cargada eléctricamente]] en movimiento. Lo más frecuente es que sean electrones, pero cualquier otra carga en movimiento se puede definir como corriente.<ref name=saslow>{{Cita libro |apellido=Saslow |nombre=Wayne |título=Electricity, Magnetism, and Light |url=http://books.google.com.co/books?id=4liwlxqt9NIC&dq |fechaacceso=24 de septiembre de 2012 |idioma=Inglés |edición=Primera |año=2002 |editorial=Thomson Learning |isbn=0-12619455-6}}</ref> Según el [[Sistema Internacional de Unidades|Sistema Internacional]], la intensidad de una corriente eléctrica se mide en [[amperio]]s, cuyo símbolo es A.<ref>{{Cita web |url=http://books.google.es/books?id=ukHjzFoHPtIC&pg=PA7&dq=S%C3%ADmbolo+dimensional+sistema+de+unidades&hl=es&ei=tuiyTJmXCYXOswb02Ym-DQ&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=2&ved=0CDUQ6AEwAQ#v=onepage&q=S%C3%ADmbolo%20dimensional%20sistema%20de%20unidades&f=false |título= Sistema Internacional de Unidades |fechaacceso=24 de noviembre de 2010 |apellido=Ledanois |nombre= Jean Marie| |coautores= López de Ramos, Aura L. |obra=Magnitudes, Dimensiones y Conversiones de unidades |editor= Ediciones de la Universidad Simón Bolívar |editorial= Equinoccio |página=7|urlarchivo=http://books.google.es/books?id=ukHjzFoHPtIC&printsec=frontcover#v=onepage&q&f=false|fechaarchivo=1996}}</ref>
Históricamente, la corriente eléctrica se definió como un flujo de cargas positivas y se fijó como sentido convencional de circulación de la corriente el flujo de cargas desde el polo positivo al negativo. Más adelante se observó que, en los metales, los portadores de carga son electrones, con carga negativa, y que se desplazan en sentido contrario al convencional.<ref>
{{Obra citada
|nombre= Robert |apellido= Ward
|título= Introduction to Electrical Engineering
|editorial= Prentice-Hall
|página=18|año= 1960}}
</ref> Lo cierto es que, dependiendo de las condiciones, una corriente eléctrica puede consistir en un flujo de partículas cargadas en una dirección, o incluso simultáneamente en ambas direcciones. La convención positivo-negativo se usa normalmente para simplificar esta situación.<ref name=saslow/>
El proceso por el cual la corriente eléctrica circula por un material se llama [[conducción eléctrica]]. Su naturaleza varía, dependiendo de las partículas cargadas y el material por el cual están circulando. Ejemplos de corrientes eléctricas son la conducción metálica, donde los electrones recorren un [[conductor eléctrico]], como un metal; y la [[electrólisis]], donde los [[ion]]es ([[átomo]]s cargados) fluyen a través de líquidos. Mientras que las partículas pueden moverse muy despacio, algunas veces con una [[velocidad de deriva|velocidad media de deriva]] de solo fracciones de milímetro por segundo,<ref name=duffin>
{{Obra citada
|nombre= W. J.
|apellido= Duffin
|título= Electricity and Magnetism, 3rd edition
|editorial= McGraw-Hill
|página= [https://archive.org/details/electricitymagn00duff/page/17 17]
|año= 1980
|isbn= 0-07-084111-X
|url= https://archive.org/details/electricitymagn00duff/page/17
}}
</ref> el [[campo eléctrico]] que las controla se propaga cercano a la [[velocidad de la luz]], permitiendo que las señales eléctricas se transmitan rápidamente por los cables.<ref>
{{Obra citada
|nombre= L.
|apellido= Solymar
|título= Lectures on electromagnetic theory
|editorial= [[Oxford University Press]]
|página= [https://archive.org/details/lecturesonelectr0000soly_w5c6/page/140 140]
|año= 1984
|isbn= 0-19-856169-5
|url= https://archive.org/details/lecturesonelectr0000soly_w5c6/page/140
}}
</ref>
La corriente produce muchos efectos visibles, que han hecho que su presencia se reconozca a lo largo de la historia. En 1800, [[William Nicholson (químico)|Nicholson]] y [[Anthony Carlisle|Carlisle]] descubrieron que el agua podía descomponerse por la corriente de una pila voltaica, en un proceso que se conoce como [[electrólisis]]. En 1833, [[Michael Faraday]] amplió este trabajo.<ref name=duffin23-24>
{{Obra citada
|nombre= W. J.
|apellido= Duffin
|título= Electricity and Magnetism, 3rd edition
|editorial= McGraw-Hill
|páginas= [https://archive.org/details/electricitymagn00duff/page/23 23-24]
|año= 1980
|isbn= 0-07-084111-X
|url= https://archive.org/details/electricitymagn00duff/page/23
}}
</ref> En 1840, [[James Prescott Joule]] descubrió que la corriente a través de una [[resistencia eléctrica]] aumenta la temperatura, fenómeno que en la actualidad se denomina [[Efecto Joule]].<ref name=duffin23-24/>
=== Campo eléctrico ===
{{AP|Campo eléctrico}}
[[Archivo:Field lines.svg|thumb|Líneas de campo saliendo de una carga positiva hacia un conductor plano.]]
El concepto de [[campo eléctrico]] fue introducido por [[Michael Faraday]]. Un campo eléctrico se crea por un cuerpo cargado en el espacio que lo rodea, y produce una fuerza que ejerce sobre otras cargas ubicadas en el campo. Un campo eléctrico actúa entre dos cargas de modo muy parecido al [[campo gravitatorio]] que actúa sobre dos [[masa|masas.]] Como él, se extiende hasta el infinito y su valor es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia.<ref name=Umashankar/> Sin embargo, hay una diferencia importante: mientras la gravedad siempre actúa como atracción, el campo eléctrico puede producir atracción o repulsión. Si un cuerpo grande como un planeta no tiene carga neta, el campo eléctrico a una distancia determinada es cero. Por ello, la gravedad es la fuerza dominante en el universo, a pesar de ser mucho más débil.<ref name=hawking/>
Un campo eléctrico varía en el espacio, y su intensidad en cualquier punto se define como la fuerza (por unidad de carga) que percibiría una carga si estuviera ubicada en ese punto.<ref name=uniphysics_469>
{{Obra citada
|nombre= Francis |apellido= Sears, ''et al.''
|título= University Physics, Sixth Edition
|editorial= Addison Wesley
|páginas= 469-470
|año= 1982
|isbn= 0-201-07199-1}}
</ref> La carga de prueba debe de ser insignificante, para evitar que su propio campo afecte el campo principal y también debe ser estacionaria para evitar el efecto de los [[campo magnético|campos magnéticos]]. Como el campo eléctrico se define en términos de fuerza, y una fuerza es un vector, entonces el campo eléctrico también es un vector, con [[magnitud (matemática)|magnitud]] y dirección. Específicamente, es un [[campo vectorial]].<ref name=uniphysics_469/>
[[Archivo:Electric motor cycle 3.png|thumb|180px|El motor eléctrico aprovecha un efecto importante del electromagnetismo: una corriente a través de un campo magnético experimenta una fuerza en el mismo ángulo del campo y la corriente.]]
=== Potencial eléctrico ===
{{AP|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 necesita hacer un [[trabajo (física)|trabajo]]. El potencial eléctrico en cualquier punto se define como la energía requerida para mover una carga de ensayo ubicada en el infinito a ese punto.<ref name=uniphysics_494>
{{Obra citada
|nombre= Francis |apellido= Sears, ''et al.''
|título= University Physics, Sixth Edition
|editorial= Addison Wesley
|páginas= 494-498
|año= 1982
|isbn= 0-201-07199-1}}
</ref> Por lo general se mide en [[voltio]]s, donde un voltio es el potencial que necesita un [[julio (unidad)|julio]] de trabajo para atraer una carga de un [[culombio]] desde el infinito. Esta definición formal de potencial tiene pocas aplicaciones prácticas. Un concepto más útil es el de [[tensión (electricidad)|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 [[fuerza conservativa|conservativo]], es decir que no importa la trayectoria realizada por la carga de prueba; todas las trayectorias entre dos puntos específicos consumen la misma energía, y además con un único valor de diferencia de potencial.<ref name=uniphysics_494/>
=== Electromagnetismo ===
{{AP|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,<ref>{{Cita web |url=http://www.wordreference.com/definicion/electromagnetismo |título=Definición de electromagnetismo |fechaacceso=19 de diciembre de 2012 |obra=Diccionario de la lengua española |editorial=Espasa-Calpe |cita=Parte de la física que estudia las acciones y reacciones de las corrientes eléctricas sobre los campos magnéticos.}}</ref><ref name="historia">{{Cita web |url=http://www.juntadeandalucia.es/averroes/~29009272/1999/articulos/articulo1.PDF |título=Historia del Electromagnetismo |autor=Rafael López Valverde |fechaacceso=13 de febrero de 2008 |urlarchivo=https://web.archive.org/web/20110723041432/http://www.juntadeandalucia.es/averroes/~29009272/1999/articulos/articulo1.PDF |fechaarchivo=23 de julio de 2011 }}</ref> mediante cuatro ecuaciones diferenciales vectoriales, conocidas como [[ecuaciones de Maxwell]]. Relacionan el campo eléctrico, el campo magnético y sus respectivas fuentes materiales: [[carga eléctrica|densidad de carga eléctrica]], [[corriente eléctrica]], [[densidad de flujo eléctrico|desplazamiento eléctrico]] y [[corriente de desplazamiento]].<ref name="sadiku">{{Cita libro |apellido=Sadiku |nombre=Matthew N. O. |título=Elements de electromagnetics |idioma=inglés |edición=5 |año=2009 |editorial=Oxford University
|isbn=0195387759}}</ref>
A principios del siglo XIX, [[Hans Christian Ørsted|Ørsted]] encontró evidencia empírica de que los fenómenos magnéticos y eléctricos estaban relacionados. A partir de esa base, en 1861 [[James Clerk Maxwell|Maxwell]] unificó los trabajos de [[André-Marie Ampère|Ampère]], [[William Sturgeon|Sturgeon]], [[Joseph Henry|Henry]], [[Georg Simon Ohm|Ohm]] y [[Michael Faraday|Faraday]], en un conjunto de ecuaciones que describían ambos fenómenos como uno solo, el fenómeno electromagnético.<ref name=berkson>
{{Obra citada
|nombre= William
|apellido= Berkson
|título= Fields of Force: The Development of a World View from Faraday to Einstein
|editorial= Routledge
|página= [https://archive.org/details/fieldsofforcedev0000berk/page/370 370]
|año= 1974
|isbn= 0-7100-7626-6
|url= https://archive.org/details/fieldsofforcedev0000berk/page/370
}}</ref>
Se trata de una [[teoría de campos]]. Sus explicaciones y predicciones se basan en magnitudes físicas [[campo vectorial|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.
[[Archivo:Ohms law voltage source.svg|thumb|Un [[circuito|circuito eléctrico]] básico. La [[fuente eléctrica|fuente de tensión]] V en la izquierda proporciona una [[corriente eléctrica|corriente]] I al circuito, entregando [[energía eléctrica]] a la [[resistencia eléctrica|resistencia]] R. De la resistencia, la corriente regresa a la fuente, completando el circuito.]]
=== Circuitos eléctricos ===
{{AP|Circuito|Análisis de circuitos}}
Un circuito eléctrico es una interconexión de dos o más componentes eléctricos tales que la carga eléctrica fluye en una trayectoria cerrada, por lo general para ejecutar alguna tarea útil.<ref>{{Cita libro |apellido=Hayt |nombre=William |título=Análisis de circuitos en ingeniería |año=2007 |editorial=McGraw-Hill |isbn=970-10-6107-1 |capítulo=2 |página=21|cita=La interconexión de dos elementos de circuitos simples forma una red eléctrica; si contiene al menos una trayectoria cerrada, también es un circuito eléctrico}}</ref>
Los componentes en un circuito eléctrico pueden ser muy variados, puede tener elementos como [[resistor]]es, [[condensador eléctrico|capacitores]], [[interruptor]]es, [[Enchufe|enchufes]], [[transformador]]es y [[electrónica|electrónicos]]. Los circuitos electrónicos contienen [[componente activo|componentes activos]], normalmente [[semiconductor]]es, exhibiendo un comportamiento [[no lineal]], que requiere análisis complejos. Los componentes eléctricos más simples son los [[componente pasivo|pasivos]] y [[lineal]]es.<ref name=ec_3>
{{Cita libro
|apellido=Edminister |nombre=Joseph
|título=Electric Circuits
|página=3|año=1965
|editorial=McGraw-Hill
| oclc= 819984972}}</ref>
El comportamiento de los circuitos eléctricos que contienen solamente resistencias y fuentes electromotrices de corriente continua está gobernado por las [[leyes de Kirchhoff]]. Para estudiarlo, el circuito se descompone en [[malla eléctrica|mallas eléctricas]], estableciendo un [[sistema de ecuaciones lineales]] cuya resolución brinda los valores de las tensiones y corrientes que entran o salen de sus nudos.<ref name="Hayt">{{Cita libro |apellido=Hayt |nombre=William |título=Análisis de circuitos en ingeniería |año=2007 |editorial=McGraw-Hill |isbn=970-10-6107-1}}</ref>
La resolución de circuitos de corriente alterna requiere la ampliación del concepto de resistencia eléctrica, ahora ampliado por el de [[impedancia]] para incluir los comportamientos de [[inductor|bobinas]] y [[Condensador eléctrico|condensadores]]. La resolución de estos circuitos puede hacerse con generalizaciones de las leyes de Kirchoff, pero requiere usualmente métodos matemáticos avanzados, como el de [[Transformada de Laplace]], para describir los comportamientos [[corriente transitoria|transitorios]] y [[régimen estacionario|estacionarios]] de los mismos.<ref name="Hayt" />
== Propiedades eléctricas de los materiales ==
[[Archivo:Atomo di rame.svg|thumb|left|[[Configuración electrónica]] del átomo de [[cobre]]. Sus propiedades conductoras se deben a la facilidad de circulación que tiene su electrón más exterior (4s).]]
=== Origen microscópico ===
La posibilidad de transmitir corriente eléctrica en los materiales depende de la estructura e interacción de los átomos que los componen. Los átomos están constituidos por partículas cargadas positivamente (los protones), negativamente (los electrones) y neutras (los neutrones). La conducción eléctrica en los [[conductor eléctrico|conductores]], [[semiconductor]]es, y [[aislamiento eléctrico|aislantes]], se debe a los electrones de la órbita exterior o [[portador de carga|portadores de carga]], ya que tanto los neutrones interiores como los protones de los [[núcleo atómico|núcleos atómicos]] no pueden desplazarse con facilidad. Los materiales conductores por excelencia son [[metal]]es que normalmente tienen un único electrón en la última [[capa electrónica]], como el [[cobre]]. Estos electrones pueden pasar con facilidad a átomos contiguos, constituyendo los [[electrón libre|electrones libres]] responsables del flujo de corriente eléctrica.<ref name="Askeland">{{Cita libro |apellido=Askeland |nombre=Donald R. |título=Ciencia E Ingeniería de Los Materiales |año=2004 |editorial=Cengage Learning Latin America |isbn=9706863613}}</ref>
<!--
Los mecanismos microscópicos de conducción eléctrica son diferentes en los materiales [[superconductor]]es y en los líquidos. En los primeros, a muy bajas temperaturas y como consecuencia de [[Mecánica cuántica|fenómenos cuánticos]], los electrones no interaccionan con los átomos desplazándose con total libertad (resistividad nula). En los segundos, como en los electrólitos de las baterías eléctricas, la conducción de corriente es producida por el desplazamiento de átomos o moléculas completas ionizadas de modo positivo o negativo. Los materiales superconductores se usan en [[imán superconductor|imanes superconductores]] para la generación de elevadísimos campos magnéticos.
-->
En todos los materiales sometidos a campos eléctricos se modifican, en mayor o menor grado, las distribuciones espaciales relativas de las cargas negativas y positivas. Este fenómeno se denomina [[polarización eléctrica]] y es más notorio en los aislantes eléctricos debido a que gracias a este fenómeno se impide liberar cargas, y por lo tanto no conducen, característica principal de estos materiales.<ref>Griffiths ,D. J.: ''Introduction to Electrodynamics'' (3rd Edition), Pearson Education, Dorling Kindersley, 2007, ISBN 81-7758-293-3</ref>
=== Conductividad y resistividad ===
{{AP|Conductividad eléctrica|Resistividad}}
[[Archivo:Stranded lamp wire.jpg|thumb|150px|Conductor eléctrico de cobre.]]
La conductividad eléctrica es la propiedad de los materiales que cuantifica la facilidad con que las cargas pueden moverse cuando un material es sometido a un campo eléctrico.<ref>Lowrie, William. [http://books.google.com/books?id=h2-NjUg4RtEC&pg=PA254 ''Fundamentals of Geophysics'', p. 254.]</ref> La resistividad es una magnitud inversa a la conductividad, aludiendo al grado de dificultad que encuentran los electrones en sus desplazamientos, dando una idea de lo buen o mal conductor que es.<ref name="Askeland" /> Un valor alto de resistividad indica que el material es mal conductor mientras que uno bajo indicará que es un buen conductor. Generalmente la resistividad de los metales aumenta con la temperatura, mientras que la de los semiconductores disminuye ante el aumento de la temperatura.<ref name="Askeland" />
Los materiales se clasifican según su conductividad eléctrica o resistividad en conductores, dieléctricos, [[semiconductor]]es y [[superconductividad|superconductores]].
* [[conductor eléctrico|Conductores eléctricos]]. Son los materiales que, puestos en contacto con un cuerpo cargado de electricidad, transmiten esta a todos los puntos de su superficie. Los mejores conductores eléctricos son los metales y sus aleaciones. Existen otros materiales, no metálicos, que también poseen la propiedad de conducir la electricidad, como son el [[grafito]], las soluciones salinas (por ejemplo, el agua de mar) y cualquier material en [[Plasma (estado de la materia)|estado de plasma]]. Para el transporte de la energía eléctrica, así como para cualquier instalación de uso doméstico o industrial, el metal más empleado es el [[cobre]] en forma de cables de uno o varios hilos. Alternativamente se emplea el [[aluminio]], metal que si bien tiene una conductividad eléctrica del orden del 60{{esd}}% de la del cobre es, sin embargo, un material mucho menos denso, lo que favorece su empleo en líneas de transmisión de energía eléctrica en las redes de alta tensión. Para aplicaciones especiales se utiliza como conductor el [[oro]].<ref>{{Cita web
|autor= Giordano, José Luis
|año= 2006
|url= http://www.profisica.cl/comofuncionan/como.php?id=19
|título= El conductor eléctrico, Profísica, Chile.
|fechaacceso=13 de mayo de 2008
}}</ref>
* [[Dieléctrico]]s. Son los materiales que no conducen la electricidad, por lo que pueden ser utilizados como [[Aislamiento eléctrico|aislantes]]. Algunos ejemplos de este tipo de materiales son [[vidrio]], [[cerámica]], [[plástico]]s, [[goma]], [[mica]], [[cera]], [[papel]], [[madera]] seca, [[porcelana]], algunas grasas para uso industrial y electrónico y la [[baquelita]]. Aunque no existen materiales absolutamente aislantes o conductores, sino mejores o peores conductores, son materiales muy utilizados para evitar [[cortocircuito]]s (forrando con ellos los conductores eléctricos, para mantener alejadas del usuario determinadas partes de los sistemas eléctricos que, de tocarse accidentalmente cuando se encuentran en tensión, pueden producir una [[descarga electrostática|descarga]]) y para confeccionar aisladores (elementos utilizados en las redes de distribución eléctrica para fijar los conductores a sus soportes sin que haya contacto eléctrico). Algunos materiales, como el aire o el agua, son aislantes bajo ciertas condiciones pero no para otras. El aire, por ejemplo, es aislante a temperatura ambiente y seco pero, bajo condiciones de frecuencia de la señal y potencia relativamente bajas, puede convertirse en conductor.<ref> {{Cita libro |apellido=González Viñas |nombre=Wenceslao |apellido2=Mancini |nombre2=Héctor L. |título=Ciencia de los materiales |url=https://books.google.es/books?id=Jxz0jR2BriMC&pg=PA85&dq=diel%C3%A9ctrico+es&hl=es&ei=zf0tTdGmGcbW4gb42vmRCw&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=7&ved=0CEQQ6AEwBjgK#v=onepage&q=diel%C3%A9ctrico%20es&f=false |fechaacceso=8 de noviembre de 2015|edición=1.ª |año=2003 |editorial=Ariel |isbn=9788434480599 |página=85}}</ref>
== Producción y usos de la electricidad ==
=== Generación y transmisión ===
{{AP|Red eléctrica}}
[[Archivo:Turbine aalborg.jpg|thumb|izquierda|150px|La [[energía eólica]] está tomando importancia en muchos países.]]
Hasta la invención de la pila voltaica en el siglo XVIII ([[Alessandro Volta]], 1800) no se tenía una fuente viable de electricidad. La pila voltaica (y sus descendientes modernos, la [[pila eléctrica]] y la [[batería eléctrica]]), almacenaba energía químicamente y la entregaba según la demanda en forma de energía eléctrica.<ref>{{Cita web |url=http://americanhistory.si.edu/powering/past/prehist.htm |título= Origin of Electrical Power |fechaacceso=25 de octubre de 2015 |editorial=National Museum of American History |idioma=inglés}}</ref> La batería es una fuente común muy versátil que se usa para muchas aplicaciones, pero su almacenamiento de energía es limitado, y una vez descargado debe ser recargada (o, en el caso de la pila, reemplazada). Para una demanda eléctrica mucho más grande la energía debe generarse y transmitirse continuamente por líneas de transmisión conductoras.<ref>{{Cita publicación |apellido= Coltman |nombre= J.W. |título=The transformer |año= 1988 |publicación=Scientific American |volumen=258:1 |número=6851152 |url=http://www.osti.gov/scitech/biblio/6851152 |idioma=inglés}}</ref>
Por lo general, la energía eléctrica se genera mediante [[generador eléctrico|generadores electromecánicos]] que son dispositivos que utilizan el movimiento para mantener una [[Tensión (electricidad)|diferencia de potencial]] eléctrica entre dos puntos. Es decir que transforman la [[energía mecánica]] en [[Energía eléctrica|eléctrica]]. Esta transformación se consigue por la acción de un [[campo magnético]] sobre los conductores eléctricos. Si se produce mecánicamente un movimiento relativo entre los conductores y el campo, se generará una [[fuerza electromotriz]] (FEM). Este sistema está basado en la [[ley de Faraday]]. Para lograr el movimiento se utiliza el del aire ([[Energía eólica|eólica]]), agua ([[Central hidroeléctrica|hidráulica]]), vapor u otros gases ([[Central termoeléctrica|térmica]]). La moderna [[turbina de vapor]] inventada por [[Charles Algernon Parsons]] en 1884 genera cerca del 80{{esd}}% de la [[energía eléctrica]] en el mundo usando una gran variedad de fuentes de energía.
Otro dispositivo que genera electricidad es la [[célula fotovoltaica]], y lo hace directamente a partir de la [[radiación solar]] mediante un dispositivo [[semiconductor]].
[[Archivo:High voltage transmission towers and lines.jpg|thumb|Transmisión de energía eléctrica en [[Alta Tensión]]]]
Los conductores de electricidad ofrecen siempre una resistencia al paso de esta, por pequeña que sea, de modo que en el transporte se pierde carga eléctrica; a mayor distancia, mayor pérdida. Un aumento de tensión significa una disminución de la intensidad que circula por la línea, para transportar la misma potencia, y por tanto, las pérdidas por calentamiento de los conductores y por efectos electromagnéticos y, en consecuencia, menor pérdida energética. En consecuencia pueden utilizarse secciones menores de los conductores que la transportan, por eso, para llevar electricidad a grandes distancias, se debe hacer en la llamada [[Alta Tensión]]. Por el contrario en el uso corriente se debe emplear una tensión más reducida (normalmente entre 110 - 240 V) y eso implica cambios (tranformaciones) de tensión. La invención a finales del siglo XIX del [[transformador]] permitió transmitir la energía eléctrica de una forma más eficiente. La transmisión eléctrica eficiente hizo posible generar electricidad en plantas generadoras, para después trasportarla a largas distancias, donde fuera necesaria.<ref>{{Cita web |url=http://twenergy.com/a/el-largo-viaje-de-la-electricidad-211 |título= LA GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA Y SU LARGO RECORRIDO |fechaacceso=8 de noviembre de 2015 |fecha=29 de diciembre de 2011 |editorial=Twenergy}} </ref>
Debido a que la energía eléctrica no puede ser almacenada fácilmente para atender la demanda a una escala nacional, la mayoría de las veces se produce la misma cantidad que la que se demanda. Esto requiere de una bolsa eléctrica que hace predicciones de la demanda eléctrica, y mantiene una coordinación constante con las plantas generadoras. Se mantiene una cierta reserva de capacidad de generación en reserva para soportar cualquier anomalía en la red.<ref>{{Cita publicación |apellido=Ankaliki |nombre=S. G. |título= Centro de control de energía para sistemas de potencia |año= 2011 |publicación=International Journal of Mathematical Sciences, Technology and Humanities (IJMTAH) |volumen=1 |número=(2011) 205-212 |issn=22495460 |url=http://www.researchgate.net/publication/216427136_Energy_Control_Center_Functions_for_Power_System}} </ref>
=== Aplicaciones de la electricidad ===
{{AP|Aplicaciones de la electricidad}}
La electricidad tiene un sinfín de aplicaciones tanto para uso doméstico, industrial, medicinal y en el transporte. Solo para citar se puede mencionar a la [[iluminación física|iluminación y alumbrado]], [[electrodoméstico]]s, [[efecto Joule|producción de calor]], <!-- Esto se repite deespués: [[motor eléctrico|motores eléctricos]], --> [[electrónica]], [[robot|robótica]], [[telecomunicación|telecomunicaciones]], [[semáforo|señales luminosas]], [[climatización]], [[máquina frigorífica|máquinas frigoríficas]], [[Soldadura eléctrica|electrosoldadura]], [[electroimán|electroimanes]], [[electroquímica]], [[electroválvula]]s. También se aplica la inducción electromagnética para la construcción de [[motor eléctrico|motores movidos por energía eléctrica]], que permiten el funcionamiento de innumerables dispositivos.<ref>{{Cita web |url=http://www.arqhys.com/construccion/aplicaciones-electricidad.html |título=Aplicaciones de la electricidad |fechaacceso=8 de noviembre de 2015 |editorial=ARQUHYS}} </ref>
== Electricidad en la naturaleza ==
=== Mundo inorgánico ===
==== Descargas eléctricas atmosféricas ====
El fenómeno eléctrico más común del mundo inorgánico son las descargas eléctricas atmosféricas denominadas [[rayo]]s y [[relámpago]]s. Debido al rozamiento de las partículas de agua o hielo con el aire, se produce la creciente separación de cargas eléctricas positivas y negativas en las nubes, separación que genera campos eléctricos. Cuando el campo eléctrico resultante supera la [[rigidez dieléctrica]] del medio, se produce una descarga entre dos partes de una nube, entre dos nubes diferentes o entre la parte inferior de una nube y tierra. Esta descarga ioniza el aire por calentamiento y excita transiciones electrónicas moleculares. La brusca dilatación del aire genera el [[trueno]], mientras que el decaimiento de los electrones a sus niveles de equilibrio genera [[radiación electromagnética]], es decir, luz.<ref>{{Cita web |url=http://www.batanga.com/curiosidades/2011/02/21/%C2%BFcomo-se-produce-un-rayo |título= ¿Cómo Se Produce un Rayo? |fechaacceso=8 de noviembre de 2015 |fecha=4 de febrero de 2008 |editorial=Batanga}}</ref>
==== Campo magnético terrestre ====
[[Archivo:Auroraborealissm.jpg|thumb|[[Aurora polar|Aurora boreal]].]]
Aunque no se puede verificar experimentalmente, la existencia del [[campo magnético terrestre]] se debe casi seguramente a la circulación de cargas en el [[núcleo de la Tierra|núcleo externo líquido]] de la Tierra. La hipótesis de su origen en materiales con [[imán|magnetización permanente]], como el hierro, parece desmentida por la constatación de las inversiones periódicas de su sentido en el transcurso de las [[era geológica|eras geológicas]], donde el polo norte magnético es remplazado por el sur y viceversa. Medido en tiempos humanos, sin embargo, los polos magnéticos son estables, lo que permite su uso, mediante el antiguo invento chino de la [[brújula]], para la orientación en el mar y en la tierra.<ref>{{Cita libro
|nombre=Thérèse |apellido=Encrenaz
|título=The Solar System
|página=217|editorial=Springer
|isbn=3-540-00241-3
|año=2004}}
</ref>
El campo magnético terrestre desvía las partículas cargadas provenientes del [[Sol]] ([[viento solar]]). Cuando esas partículas chocan con los átomos y moléculas de [[oxígeno]] y [[nitrógeno]] de la [[magnetosfera]], se produce un [[efecto fotoeléctrico]] mediante el cual parte de la energía de la colisión excita los átomos a niveles de energía tales que cuando dejan de estar excitados devuelven esa energía en forma de luz visible. Este fenómeno puede observarse a simple vista en las cercanías de los polos, en las [[aurora polar|auroras polares]].<ref>{{Cita libro |apellido=Burch |nombre=J. L. |editor=Akasofu, S-I. y Y. Kamide |título=The solar wind and the Earth |año=1987 |editorial=D. Reidel |isbn=90-277-2471-7 |página=103}}</ref>
=== Mundo orgánico ===
==== Uso biológico ====
{{AP|Bioelectromagnetismo}}
El [[bioelectromagnetismo]] estudia el fenómeno consistente en la producción de [[campo electromagnético|campos electromagnéticos]] producidos por la [[biomolécula|materia viva]] ([[célula]]s, [[tejido (biología)|tejidos]] u [[Ser vivo|organismos]]). Los ejemplos de este fenómeno incluyen el [[potencial eléctrico]] de las [[membrana plasmática|membranas celulares]] y las [[corriente eléctrica|corrientes eléctricas]] que fluyen en [[nervio]]s y [[músculo]]s como consecuencia de su [[potencial de acción]].<ref>{{Cita libro |apellido=Malmivuo |nombre=Jaakko|autor2=Robert Plonsey |año=1994 |título=Bioelectromagnetism : principles and applications of bioelectric and biomagnetic fields |ubicación=Nueva York |editorial=Oxford University Press |idioma=inglés |isbn=978-0195058239}}</ref>
Algunos organismos, como los [[tiburon]]es, tienen la capacidad de detectar y responder a los cambios de los campos eléctricos, una habilidad conocida como [[electrorrecepción]].<ref>{{Cita libro|apellidos= Kalmijn|nombres= A. J. |título= Electro-perception in sharks and rays |año= 1966 |páginas= vol. 212 1232-1233 |editorial= Nature}}</ref> Mientras que otros, denominados [[electrogénico]]s, son capaces de producir grandes descargas eléctricas con fines defensivos u ofensivos. Algunos peces, como las [[Electrophorus electricus|anguilas]] y las [[Torpediniformes|rayas eléctricas]] pueden generar tensiones de hasta 2000 V y corrientes superiores a 1 A.<ref>{{Cita libro |autor=Moller, P.|título=Electric Fishes: History and Behavior |editorial= Chapman & Hall, Estados Unidos |año= 1995}}</ref> El potencial de acción también es responsable de la coordinación de actividades en ciertas plantas.<ref name="neural science">
{{Cita libro |nombre = E.
|apellido = Kandel
|nombre2 = J.
|apellido2 = Schwartz
|nombre3 = T.
|apellido3 = Jessell
|título = Principles of Neural Science
|idioma = inglés
|título-trad = Principios de la neurociencia
|páginas = [https://archive.org/details/isbn_9780838577011/page/27 27-28]
|año = 2000
|editorial = McGraw-Hill Professional
|isbn = 0-8385-7701-6
|url = https://archive.org/details/isbn_9780838577011/page/27
}}
</ref>
== Véase también ==
* [[Batería eléctrica]]
* [[Cálculo de secciones de líneas eléctricas]]
* [[Electrónica]]
* [[Ingeniería eléctrica]]
* [[Energía eléctrica]]
* [[Historia de la electricidad]]
* [[Mediciones eléctricas]]
* [[Choque Eléctrico]]
* [[Sistema de suministro eléctrico]]
* [[Tensión (electricidad)]]
* [[Termoelectricidad]]
* [[Electromecánica]]
* [[Nikola Tesla]]
== Referencias ==
{{Listaref|2}}
== Bibliografía ==
* {{Cita libro
|autor= Jackson, J. D.
|título= Classical Electrodynamics
|año=1975
|editorial= John Wiley & Sons, Inc. 2.ª edición.
|id= ISBN 978-0-471-43132-9}}
* {{Cita libro
|autor= Feynman, R. y Leighton, R. B.
|título= Física Vol. II: Electromagnetismo y materia
|año=1987
|editorial= Addison-Wesley Iberoamericana, cop.
|id= ISBN 0-201-06622-X}}
* {{Cita libro
|autor= Gérardin, Lucien
|título= Bionics
|año= 1968
|editorial= World University Library
|id= ISBN }}
* {{Cita libro
|autor= Sears, Francis W., Zemansky, Mark W., Young, Hugh D.
|título= Física Universitaria vol. 2 (Electricidad y Magnetismo)
|año=2004
|editorial= Editorial Pearson Educación; Madrid (España)
|id=ISBN 970-26-0512-1}}
== Enlaces externos ==
{{Commons|Electricity}}
{{Wikiquote}}
{{Wikilibros}}
{{Wikcionario}}
* [https://web.archive.org/web/20080617002427/http://gitel.unizar.es/contenidos/cursos/FTE/Web_Ferrocarriles/INTRODUCCION_HISTORICA(Traccion_electrica).html Historia de la tracción eléctrica] (consultado el 1 de julio de 2008).
{{Control de autoridades}}
[[Categoría:Electricidad| ]]
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