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Fundamentos de electricidad

Estados y sustancias
La electricidad es una forma de energía. Para entender la electricidad, es importante que primero entienda la estructura de la materia. La materia es cualquier cosa que ocupa un espacio o tiene una masa. Puede existir en uno de estos estados: sólido, líquido o gaseoso.
Existen diferentes tipos de materia. Cada tipo tiene diferentes propiedadesfísicas y se clasifican en categorías separadas que se llaman sustancias. Dos cantidades de materia se dicen son de la misma sustancia si tienen idénticas propiedades físicas. Existen dos grupos generales de sustancias: los lementos y compuestos.

Elementos
Los elementos están formados por un sólo tipo de átomo. Toda la materia está formada por elementos. A menudo, nos referimos a loselementos como los bloques de construcción de la naturaleza; el hombre conoce un poco más de 100 elementos. Algunos ejemplos de elementos son: el oxígeno, el hidrógeno, el carbono, el cobre, y la plata.

Compuestos
Un compuesto está formado por más de un tipo de átomos. Un ejemplo es el agua que está formada por elementos de hidrógeno y de oxígeno. Otro ejemplo es el azúcar que está formado por loselementos carbono, hidrógeno y oxígeno.
Las diferencias entre un átomo y una molécula son:

• La molécula puede ser una unidad independiente de un compuesto o de un elemento, pero el átomo tan sólo puede ser la unidad más pequeña de un elemento.
• La molécula puede ser independiente, pero el átomo no tiene que serlo. Por ejemplo, la partícula independiente más pequeña del elemento oxígenocontiene dos átomos enlazados. El oxígeno puede descomponerse en un solo átomo y aún mantener sus propiedades, pero no permanecerá como un átomo independiente por mucho tiempo.

El Átomo
El átomo está formado por un núcleo denso rodeado por electrones en movimiento giratorio (parecido a nuestro sol rodeado por los planetas). Se mantiene unido por fuerzas eléctricas. Las propiedades de los elementosestán determinadas por el tipo de átomo.

La Figura 1 representa un modelo de un átomo de carbono.
Todos los átomos de un elemento dado contienen la misma cantidad de protones en su núcleo. El número atómico de cualquier elemento es siempre igual al número de protones en su núcleo. Los átomos de cada uno de los diferentes elementos contienen un número diferente de protones en su núcleo. Por lotanto, cada elemento tiene un número atómico diferente.
Por ejemplo, todos los átomos de hidrógeno tienen un protón en su núcleo, todos los átomos de cobre tienen 29 protones y todos los átomos de carbono tiene seis protones.
Figura 1 Átomo de carbono. El núcleo del átomo de carbono contiene seis protones y seis neutrones. Por lo tanto, el número atómico del carbono es seis. Además, tiene tambiénseis electrones que giran alrededor del núcleo del átomo de carbono. El primer orbital u orbital interior contiene dos electrones. El orbital exterior está a medio llenar con cuatro electrones.
El orbital exterior se conoce como el orbital de valencia. El término valencia, que significa habilidad para interactuar, se toma porque los electrones en este orbital interactúan con los electrones en losorbitales de valencia de otros átomos. De hecho, el comportamiento de los circuitos eléctricos depende mucho del comportamiento de estos electrones de valencia.

Los conductores
Los materiales que tienen electrones que son fáciles de liberar se llaman conductores de electricidad. Los átomos que tienen de uno a tres electrones de valencia son conductores. Sin embargo, lo que hace que unconductor sea mejor conductor que otro es el número de electrones libres por unidad de volumen del material. Mientras mayor sea el número de electrones libres por unidad de volumen de material, el material será mejor conductor de la electricidad. Por ejemplo, un centímetro cúbico de cobre contiene aproximadamente 8.5 x 1022 electrones libres. La plata tiene aproximadamente un 5% más de electrones...