original | Which way does the "electricity" really flow?
El "error"
A menudo, tanto a los profesores como a los autores de los libros de texto son criticados por un "error": de enseñar que la corriente eléctrica es un flujo de cargas positivas en una dirección, cuando supuestamente la electricidad es un flujo de electrones (cargas negativas) en el sentido opuesto.
La corriente eléctrica es un flujo de cargas negativas y/o postivas.
Pues bien, los profesores están en lo correcto. Quienes critican ese "error" suponen que la electricidad está invariablemente hecha de cargas negativas llamadas electrones. Y por tanto que el flujo, es un flujo de cargas negativas.
Una corriente eléctrica puede ser un flujo de cargas positivas, o un flujo de cargas negativas, o ambos flujos de forma simultánea. El tipo de flujo y por tanto el sentido de la corriente, vendrá determinado por el conductor.
La corriente es algo más que electrones
Debido a que las cargas negativas (los electrones) tienen un nombre que suena a "electricidad", la gente tiende a pensar que los electrones son la electricidad, y que los protones, que tienen un nombre mucho menos eléctrico, no formen parte de ella. Algunos libros acentúan la confusión, al decir que la electricidad está compuesta de electrones.
En realidad, los electrones y los protones tienen la misma carga pero de sentido contrario. Si los electrones son electricidad, los protones también pueden serlo. ¿Qué los electrones se pueden mover y los protones no? Sí, es cierto; pero únicamente para metales en estado sólido. Los metales sólidos están compuesto de átomos cargados positivamente sumergidos en un mar de electrones móviles. Cuando una corriente se crea en un cable de cobre, el mar de electrones se mueve, pero los átomos y por tanto sus protones no lo hacen.
Los metales sólidos no son los únicos conductores posibles, y existen muchas sustancias en las que los átomos cargados positivamente se mueven, y crean una corriente eléctrica. Esos conductores no son algo exótico. Están alrededor nuestra, y más cerca de lo que pensamos.
Las corrientes iónicas
Si algún día se os da por trastear con una televisión, y tocáis accidentalmente el ánodo/flyback, sufriréis una descarga eléctrica: una corriente eléctrica circulará a lo largo de vuestro cuerpo, pudiendo llegar a causaros la muerte. Sin embargo, a pesar de ser una corriente eléctrica, ningún electrón circularía por vuestro cuerpo. Las cargas eléctricas del cuerpo humano están compuestas de átomos cargados positiva o negativamente.
Las corrientes iónicas, son corrientes formadas por iones: átomos con un exceso de carga positiva (cationes) o carga negativa (aniones).
Durante vuestra electrocución, la corriente eléctrica sería el flujo de esos átomos: átomos de sodio y potasio cargados positivamente, y aniones de cloro cargados negativamente, además de otras moléculas positivas y negativas más complejas. Los átomos positivos se moverán en un sentido, y simultáneamente los átomos negativos se moverán en el sentido opuesto; y todo esto, sin que se produzca ninguna colisión entre ambos flujos. Los átomos negativos se comportarán como electrones
En esta situación, ¿cuál es la dirección de la corriente eléctrica? ¿Seguimos a la partículas negativas, o damos prioridad a las positivas? ¿O al revés?
Las baterías son otro ejemplo de conductores de corriente iónicas. En un circuito de una bombilla y una batería, a lo largo del cable y del filamento de la bombilla habrá una corriente de electrones; pero en el interior de la batería habrá algo distinto. En su interior químico hay corrientes de átomos positivos y negativos; no hay una corriente de electrones. En el exterior, los electrones fluyen del terminal positivo al negativo. Sin embargo, en el interior las cargas fluyen en ambos sentidos de la misma forma. ¿Cuál es el sentido de la corriente entre los terminales de la batería?
Hay muchos otros lugares donde puede darse este tipo de corriente. Por ejemplo:
- todos los seres vivos
- el suelo
- el océano
- el cielo (la ionosfera)
- capacitores electrolíticos
- detectores de humo iónicos
- purificadores de aire (precipitadores de humo)
- descargas en gases:
- rayos
- tubos fluorescentes
- tubos de neón
- la aurora boreal
- soldadores de arco
- …
- …
Y bastantes más. Esta lista no es corta. No se trata de algo exótico, o aislado de la vida cotidiana. Por tanto, no se puede ignorar la pregunta, en estos casos ¿cuál es el sentido de la corriente eléctrica?
El Amperio: ese útil artificio
Para trabajar con los circuitos eléctricos, necesitamos una forma sencilla de medir una cosa muy importante llamada corriente eléctrica. Y para eso sería poco práctico hallar qué cantidad son cargas positivas circulando en un sentido, y qué cantidad son cargas negativas circulando en sentido contrario. Por tanto, para medir una corriente eléctrica lo haremos a través de sus efectos: magnetismo, calor y voltaje. Una corriente eléctrica que circula a lo largo de un conductor resistivo produce calor, magnetismo y una caída de voltaje. Y con estos tres efectos podemos explicar casi cualquier aspecto importante de los circuitos eléctricos.
…el flujo de cargas es real, y los "Amperios" no. Los Amperios son el resultado de una simplificación.
Estos tres efectos, a pesar de que la causa sea el flujo de cargas, podemos desentendernos de los sentidos de flujo, puesto que dichos efectos son idénticos: si cien cargas positivas fluyen hacia la izquierda a una velocidad, producirán exactamente el mismo magnetismo, calor y caída de voltaje que un ciento de cargas negativas circulando a la misma velocidad en sentido opuesto. Esto es así porque dada una corriente, si cambiamos la polaridad de las particulas, invertimos la corriente; y si cambiamos el sentido del flujo, también invertimos la corriente: si invertimos dos veces, volvemos a tener la corriente de partida.
Por lo tanto, para simplificar nuestras medidas y nuestra imagen mental de la corriente eléctrica: las cargas negativas las hacemos positivas, les cambiamos su sentido, y añadimos el valor de su flujo al de las positivas. Como se dijo antes, el efecto es el mismo. Por eso definimos la corriente eléctrica como un flujo de cargas positivo. Y el amperio, como flujo de cargas positivas por unidad de tiempo. Dicho de otra forma, el "Amperio" no tiene en cuenta la dirección o la velocidad a la que circulán las cargas.
Gracias a esta simplificación, podemos medir y comparar corrientes de forma más sencilla. Como se dijo antes, los efectos de corrientes distintas en sentido y polaridad pueden ser iguales. Con esta definición, a más magnetismo/calor/caída de potencial, implica un flujo mayor de "cargas positivas" o Amperios. Pero no hay que olvidarnos de que el flujo de cargas es real, y los "Amperios" no. Los Amperios son el resultado de una simplificación.
Confundiendo a los estudiantes por 200 años
Los "amperios" son increíblemente útiles. Por su uso intensivo, se da por hecho que es real.
Los "amperios" son increíblemente útiles: permite comprender conceptos de la física, que de otra forma serían demasiado complicados. Por su uso intensivo, el modelo simplificado de la corriente eléctrica empieza convertirse más real que su propia realidad. Se empieza a creer que es real. Y como se dejó claro antes, no lo es. Por eso, cuando se explica qué es la corriente eléctrica a través de este modelo, sin explicar de dónde proviene, se pierde de vista la realidad. Se empieza a asociar la corriente eléctrica con algo abstracto, invisible, difícil de visualizar. Se olvida de que la corriente eléctrica es un flujo de cargas, cada una con su velocidad, masa y dirección.
