Càrregues elèctriques en moviment

Si toques l'extrem d'una cadena metàl·lica amb un objecte carregat, tota la cadena es carrega. L'explicació és òbvia: les càrregues es mouen per la cadena i es distribueixen per ella. 
Les càrregues elèctriques es mouen fàcilment per alguns materials, anomenats conductors. Els conductors metàl·lics van ser els més usats pels primers experimentadors, però les dissolucions de sals i els gasos calents també condueixen les càrregues fàcilment. Altres materials, com el vidre i les fibres seques no condueixen les càrregues pràcticament gens; aquest tipus de materials es coneixen com no conductors o aïllants.

L'aire sec és un aïllant bastant bo a diferència de l'aire humit; és per això que alguns experiments d'electrostàtica no acaben de sortir bé en dies de molta humitat. Però si la càrrega és prou gran, fins i tot l'aire sec pot convertir-se de sobte en conductor, permetent que una gran quantitat de càrrega es desplaci a través d'ell. La calor i la llum que causa aquest brusc desplaçament de càrrega produeix el que coneixem com "espurna". Les espurnes van ser la primera prova directa que les càrregues es mouen.

Fins a finals del segle XVIII només es podia aconseguir un flux significatiu de càrrega, és a dir, un corrent elèctric, descarregant un objecte amb molta càrrega. En estudiar els corrents elèctrics produïts d'aquesta manera, Benjamin Franklin assumia que les càrregues en moviment eren positives. Per això va definir el sentit del flux d'un corrent elèctric com el sentit del flux de les càrregues positives. Avui sabem que les càrregues que es mouen en un corrent poden ser positives, negatives o d'ambdós tipus. En la majoria dels cables i circuits elèctrics les càrregues en moviment són electrons negatius. No obstant això, des dels primers treballs de Franklin, el sentit del flux d'un corrent elèctric es defineix com la direcció del flux de les càrregues positives, independentment del signe que, de fet, tinguin les càrregues en moviment. Aquesta convenció és acceptable perquè el flux de càrregues negatives en una direcció és equivalent des del punt de vista elèctric al flux de càrregues positives en l'altre sentit.

Pila de volta

Al 1800 Alessandro Volta va descobrir una forma molt millor de produir corrents elèctriques que utilitzar dispositius amb càrregues que duraven poc. El mètode de Volta partia de dos metalls diferents, cadascun manejat amb un aïllant. Quan es posaven en contacte i a continuació es separaven, un metall prenia una càrrega positiva i l'altra negativa. Volta va raonar que es podria produir una càrrega molt més gran apilant diverses peces dels metalls en capes alternes. Aquesta idea el va portar a realitzar una sèrie d'experiments que van produir un resultat meravellós, tal com ho explicava en una carta enviada a la Royal Society de Londres al març de 1800: Sí! L'aparell del que parlo, i que sens dubte els sorprendrà, és només el muntatge d'un nombre de bons conductors de diferents classes disposats de manera determinada. 30, 40, 60 peces o més de coure, o encara millor de plata, cadascuna d'elles en contacte amb una peça d'estany o, el que és molt millor, de zinc, i un nombre igual de capes d'aigua o d'algun un altre líquid que és un millor conductor que l'aigua pura, com l'aigua salada o el lleixiu i altres, o peces de cartró o de pell, etc., amarades en aquests líquids."

Volta va apilar verticalment aquestes peces de metall en parelles, anomenades "cel·les", formant una "pila". Volta va demostrar que un extrem, o punt "terminal" de la pila, estava carregat positivament i que l'altre ho estava negativament. Unió llavors cables al primer i a l'últim disc del dispositiu, que el va anomenar "bateria" (terme usat en primer lloc per Benjamin Franklin el 1748 per descriure els dispositius que produïen espurnes a semblança d'una peça d'artilleria). A través d'aquests cables va obtenir electricitat amb exactament els mateixos efectes que produïa l'electricitat obtinguda en fregar ambre, o per fricció en les màquines electrostàtiques.

Però el més important de tot el presentat per Volta és que si unia els extrems dels cables connectats als terminals de la seva pila, o tocava amb ells un objecte conductor a la vegada, la bateria produïa un corrent elèctric més o menys continu als cables durant un llarg període de temps. Aquesta disposició d'elements és el que avui dia anomenem circuit. El corrent que flueix a través dels cables del circuit des del costat positiu de la bateria al negatiu (per la definició que vam donar abans) es diu corrent directe o contínua. Un corrent que alterna el sentit del flux es diu corrent altern.

A més de totes aquestes noves possibilitats la diferència amb els vells dispositius de càrrega és que la pila de Volta no havia de carregar-se externament després de cada ús. Ara les propietats dels corrents elèctrics com les de les càrregues elèctriques estàtiques poden estudiar-se de forma controlada. La pila de Volta pot considerar-se el primer de la sèrie d'invents elèctrics que van canviar la civilització.

Font: Cultura científica