Docente: Ing. Raimon Salazar Cargas Eléctricas Cuando un cuerpo neutro es electrizado, sus cargas eléctricas, bajo la acción de las fuerzas correspondientes, se redistribuyen hasta alcanzar una situación de equilibrio. Algunos cuerpos, sin embargo, ponen muchas dificultades a este movimiento de las cargas eléctricas por su interior y sólo permanece cargado el lugar en donde se depositó la carga neta. Otros, por el contrario, facilitan tal redistribución de modo que la electricidad afecta finalmente a todo el cuerpo. Los primeros se denominan aislantes y los segundos conductores.

Docente: Ing. Raimon Salazar Cargas Eléctricas Esta diferencia de comportamiento de las sustancias respecto del desplazamiento de las cargas en su interior depende de su naturaleza íntima. Así, los átomos de las sustancias conductoras poseen electrones externos muy débilmente ligados al núcleo en un estado de semilibertad que les otorga una gran movilidad, tal es el caso de los metales. En las sustancias aislantes, sin embargo, los núcleos atómicos retienen con fuerza todos sus electrones, lo que hace que su movilidad sea escasa.

Docente: Ing. Raimon Salazar Cargas Eléctricas La materia, absolutamente todo lo que nos rodea, está hecho a base de unos ladrillos fundamentales que son los átomos. Estos constituyentes fundamentales están a su vez compuestos por un núcleo, que tiene carga positiva, y que concentra casi toda la masa del átomo, y uno o más electrones, que tienen carga negativa y muy poquita masa, y que se encuentran dando vueltas, formando una nube alrededor del núcleo, a una cierta distancia. El núcleo, a su vez, está formado por protones, con carga positiva, y neutrones, que no tienen carga eléctrica, y que sirven para que el núcleo no se desintegre (ya sabéis, las cargas iguales se repelen, y el núcleo está lleno de cargas positivas). Si miramos dentro de estas partículas, podemos ver que están compuestas de otras más fundamentales.

Docente: Ing. Raimon Salazar Cargas Eléctricas Es el número de electrones lo que le da sus propiedades al átomo a la hora de combinarse con otros y formar sólidos. Para mantener la neutralidad de carga eléctrica del átomo (es decir, para que la carga eléctrica total del átomo en su conjunto sea cero), tiene que haber tantos protones como electrones. Es relativamente fácil, sin embargo, quitar o añadir electrones a un átomo, de modo que acabe teniendo más electrones que protones, o al revés: en ese caso se dice que el átomo está ionizado o se le llama ión. Como el número de protones no se puede cambiar tan fácilmente, se utiliza para etiquetar al átomo y darle un nombre. Así, si un átomo tiene un protón en el núcleo decimos que es un átomo de hidrógeno, y si tiene 14 protones, decimos que es un átomo de silicio.

Docente: Ing. Raimon Salazar Cargas Eléctricas Desde que se empezó a desarrollar la física cuántica, a principios del siglo XX, sabemos que la energía total de los electrones no puede tener cualquier valor, sino sólo unos pocos determinados. A estos valores se les suele llamar niveles de energía discretos, por oposición a continuos. En la Figura he dibujado un esquema de niveles de energía de un átomo imaginario. Los electrones (que son las bolitas verdes con un signo menos de la figura) sólo pueden tener los valores de energía indicados con líneas en la escala, pero no los valores intermedios.

Docente: Ing. Raimon Salazar Cargas Eléctricas A la temperatura del cero absoluto (que es la temperatura más baja posible y es igual a más o menos -273 ºC, es decir, muy frío), los electrones que formen parte del átomo siempre se distribuirán en los niveles más bajos disponibles, sin dejar huecos libres. Sin embargo, para temperaturas mayores, hay electrones excitados que tienen una energía algo más alta de lo que uno se esperaría, aunque siempre una energía de las permitidas. Para que un electrón cambie de energía, tiene que dar o recibir justo (y de un golpe) la energía que le separa de su nivel actual al nivel al que queremos que llegue. Esta energía puede darse o recibirse de diversas maneras: en forma de luz, de energía térmica, de energía eléctrica, etc.