2.2.- Càrrega elèctrica. Corrent elèctric. Resistència.

Hem vist que la càrrega elèctrica és una propietat que tenen algunes partícules de l'àtom.

La càrrega elèctrica es pot mesurar, té un valor, i aquest valor es dóna en Coulombs, que se simbolitza amb una “C”.

També hem de tenir en compte que les càrregues elèctriques del mateix signe, es repel·leixen, i les càrregues elèctriques de diferent signe, s'atrauen.

Hem vist també que les principals partícules que composen l'àtom són:

l'electró, que té càrrega elèctrica negativa;  el protó, que té càrrega elèctrica positiva; i  el neutró, que no té càrrega elèctrica.

D'aquestes tres, dins la tecnologia elèctrica, manipulem l'electró per tal d'aconseguir energia elèctrica.

Quan l'electró es mou per dins d'un cable tenim el "CORRENT ELÈCTRIC". El corrent elèctric pot fer funcionar moltes màquines elèctriques que ens són útils. El corrent elèctric és una magnitud. Tot allò que es pot mesurar de manera objectiva és una magnitud. La temperatura, la distància, la velocitat... també són magnituds.

Els cables elèctrics són com fils metàl·lícs molt llargs i prims recoberts d'un plàstic o goma aïllant:

Ara veurem per què els electrons es poden moure per dins d'un cable elèctric. 

Ja saps que dins d'un cable elèctric hi ha un o diversos fils de metall, per on es mouen els electrons, i que està recobert d'un plàstic o goma, a on els electrons no es poden moure. El plàstic serveix perquè quan agafem el cable no ens electrocutem, perquè els electrons del metall no poden travessar el plàstic i arribar a la nostra mà. La raó per la qual no poden travessar el plàstic és perquè no són capaços de moure's en un material plàstic.

Com estan organitzats els àtoms dels metalls

Tot i que com qualsevol altre material, els metalls estan formats per àtoms; el cert és que tenen una estructura atòmica un xic especial. 

És a dir, la manera com s'organitzen i s'uneixen entre sí els àtoms dels metalls, és una mica diferent a la manera com ho fan la resta d'elements. Aquesta manera d'organitzar-se els atorga unes propietats especials que després comentarem.

Els àtoms metàl·lics, com és obvi, tenen un nucli format per protons i neutrons. També tenen electrons girant al voltant del nucli. El que passa és que tenen bastants electrons: alguns estan bastant a prop del nucli, i força “atrapats” a ell, i uns altres estan més allunyats del nucli, i, pel fet d'estar més lluny, estan atrets pel nucli amb una força més feble.

Observa el següent dibuix:

Les boles representes el següent: "els nuclis dels àtoms del metall, més els electrons més propers al nucli"

I els puntets de color rosa que estan entre les boles representen: "els electrons més allunyats del nucli, i per tant atrets amb menys força"

Aquests electrons més allunyats s'anomenen “electrons lliures”. Els electrons lliures, es podria imaginar que en comptes de quedar-se al seu àtom, són compartits per la totalitat dels àtoms de la xarxa metàl·lica, formant com una mena de boira electrònica entre les “boles” del dibuix de més amunt. Això fa que, davant d'un petit estímul d'energia, aquests electrons es puguin moure amb facilitat, passant d'un àtom a un altre. El moviment dels electrons és el corrent elèctric. Gràcies al fet que els electrons lliures són compartits alhora per tots els àtoms de la xarxa, i al fet que són atrets de manera feble pels nuclis dels àtoms, els electrons lliures es poden moure amb facilitat si se'ls dóna energia. És a dir, els metalls, gràcies a tenir aquesta estructura, condueixen l'electricitat amb facilitat. 

Diem que els metalls condueixen l'electricitat perquè a través dels metalls pot circular el corrent elèctric. I el corrent elèctric hi pot circular gràcies a l'estructura que acabem d'explicar, que permet el moviment dels electrons lliures. Per tant els metalls són materials "Conductors" de l'electricitat, perquè a través d'ells els eletrons es poden moure.

En canvi els materials no metàl·lics (els aïllants) tenen tots els seus electrons atrapats amb molta força pel nucli de l'atom; és a dir no tenen “electrons lliures” (això passa amb els plàstics o la fusta) i per tant no condueixen l'electricitat encara que els donis energia elèctrica. Els electrons no es poden moure a través d'ells.

ACTIVITATS

1.- Quan l'electró es mou al llarg d'un cable, quina magnitud tenim?

2.- De quina manera ens ajuda el corrent elèctric a la nostra vida?

3.- Dibuixa i explica les parts d'un cable elèctric.

4.- Escriu el nom de tres materials a través dels quals els electrons no es puguin moure, després escriu el nom de tres materials a través dels quals els electrons sí que es puguin moure.

5.- Com es diuen els materials a través dels quals els electrons no es poden moure? I com es diuen els materials a través dels quals els electrons sí que es poden moure.