Electricidad. Franklin y Coulomb

Benjamin Franklin

Benjamin Franklin fue un político, científico e inventor estadounidense. Es considerado uno de los Padres Fundadores de los Estados Unidos.

Influenciado por las obras de otros grandes científicos como Isaac Newton o Joseph Addison, Franklin escribió su trabajo científico más relevante: Experimentos y observaciones sobre electricidad. El experimento de la cometa de Benjamin Franklin consistió en atar una cometa con esqueleto metálico a un hilo, con su extremo inferior atado a una llave.

Aprovechando una tormenta eléctrica, él observó que, al remontar la cometa, la electricidad se conducía desde la cometa hacia la llave, cargándola de corriente eléctrica. A partir de ello, Franklin demostró que las nubes estaban cargadas de electricidad y que los rayos que vemos son descargas eléctricas de éstas.

A partir de este descubrimiento, inventó el pararrayos, que se instaló en todo el país, y fue un éxito comercial.

¿Rayos con electricidad?

El cielo está lleno de cargas eléctricas, positivas y negativas por partes iguales, que al estar en equilibrio se neutralizan entre ellas. Cuando hay una tormenta eléctrica, se crean dos corrientes: una que arrastra en sentido ascendente los cristales de hielo presentes en las nubes (cargados positivamente) y otra que arrastra en sentido descendente el granizo (cargado negativamente).

Durante una tormenta eléctrica, la superficie de la Tierra tiene carga positiva. Por el fenómeno de atracción de las cargas opuestas, la carga negativa en la parte inferior de la nube de la tormenta tiende a querer unirse con la positiva de la superficie terrestre. Este movimiento de atracción de cargas negativas con positivas es lo que produce la descarga.

Error de Franklin

Benjamin Franklin fue el primero en asignar un sentido de circulación a la corriente eléctrica en los conductores metálicos.

El sentido de la corriente eléctrica, iría del polo positivo al negativo.
Un siglo más tarde, se demostró que eran los electrones (partículas subatómicas con una carga elemental negativa) los que portaban la carga en los materiales conductores. Es decir, que el sentido real de la corriente era el opuesto al expresado por Franklin. Sin embargo, por razones históricas, se mantuvo “el sentido convencional” de la corriente tal y como la postuló Franklin dado que, mientras se utilice siempre la misma convención, el resultado no varía. Hay partes de la física, como la electrónica, donde la distinción sí es importante.

Charles Coulomb

Charles-Augustin de Coulomb fue un matemático, físico e ingeniero francés. Se le recuerda por haber descrito de manera matemática la ley de atracción entre cargas eléctricas. En su honor la unidad de carga eléctrica lleva el nombre de coulomb (C). 

Ley de Coulomb

Charles-Augustin de Coulomb desarrolló la balanza de torsión con la que determinó las propiedades de la fuerza electrostática. Este instrumento consiste en una barra que cuelga de una fibra capaz de torcerse. Si la barra gira, la fibra tiende a hacerla regresar a su posición original, con lo que conociendo la fuerza de torsión que la fibra ejerce sobre la barra, se puede determinar la fuerza ejercida en un punto de la barra. La ley de Coulomb también conocida como ley de cargas tiene que ver con las cargas eléctricas de un material, es decir, depende de si sus cargas son negativas o positivas.

En la barra de la balanza, Coulomb colocó una pequeña esfera cargada y a continuación, a diferentes distancias,  posicionó otra esfera también cargada. Luego midió la fuerza entre ellas observando el ángulo que giraba la barra.

Explicación de la fórmula

La fuerza eléctrica con la que se atraen o repelen dos cargas puntuales en reposo es directamente proporcional al producto de las mismas, inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa y actúa en la dirección de la recta que las une.

F=K⋅Q⋅qr2

donde:

• F es la fuerza eléctrica de atracción o repulsión. En el S.I. se mide en Newtons (N).
• Q y q son lo valores de las dos cargas puntuales. En el S.I. se miden en Culombios (C).
• r es el valor de la distancia que las separa. En el S.I. se mide en metros (m).
• K es una constante de proporcionalidad llamada constante de la ley de Coulomb. No se trata de una constante universal y depende del medio en el que se encuentren las cargas. En concreto para el vacío k es aproximadamente 9·109 N·m2/C2 utilizando unidades en el S.I.

Reconocimientos

• La unidad de carga eléctrica , el culombio, lleva su nombre.
• Es uno de los 72 científicos cuyo nombre figura inscrito en la Torre Eiffel.

• El cráter lunar Coulomb fue nombrado en su honor.

Opinión personal

Me ha gustado mucho hacer este trabajo, ya que me interesa mucho el tema de la electricidad, y como hemos empezado nuevo tema he aprovechado para aprender más, y para entenderlo mejor. Al principio me ha costado y me parecía un poco aburrido, entender la ley de Coulomb, porque la información era muy difícil para lo que habíamos dado, e intentado resumirlo todo para que se entienda mejor. Espero seguir intentando descubrir la labor de estos científicos, que han sido y siguen siendo muy importantes.