Las teorías de fluidos de la electricidad [1] [2] son teorías obsoletas que postulaban uno o más fluidos eléctricos que se pensaba que eran responsables de muchos fenómenos eléctricos en la historia del electromagnetismo . La teoría de la electricidad de los "dos fluidos" , creada por Charles François de Cisternay du Fay , postuló que la electricidad era la interacción entre dos "fluidos" eléctricos. Benjamin Franklin propuso una teoría alternativa más simple , llamada teoría unitaria o de un solo fluido, de la electricidad . Esta teoría afirmaba que la electricidad era en realidad un fluido, que podía estar presente en exceso o ausente en un cuerpo, explicando así su carga eléctrica. La teoría de Franklin explicaba cómo se podían disipar las cargas (como las de los frascos de Leyden ) y cómo podían pasar a través de una cadena de personas. Las teorías de los fluidos de la electricidad finalmente se actualizaron para incluir los efectos del magnetismo y los electrones (tras su descubrimiento).
En el siglo XVIII se pensaba que muchos fenómenos físicos se consideraban en términos de éter , que era un fluido que podía impregnar la materia. Esta idea se había utilizado durante siglos y era la base para pensar en los fenómenos físicos, como la electricidad, como líquidos. Otros ejemplos de modelos de fluidos imponderables del siglo XVIII son los fluidos calóricos y magnéticos de Coulomb y Aepinus de Lavoisier .
En el siglo XVIII, una de las pocas teorías que explicaban los fenómenos eléctricos observados era la teoría de los dos fluidos. Esta teoría se atribuye generalmente a Charles François de Cisternay du Fay. La teoría de du Fay sugería que la electricidad estaba compuesta de dos líquidos, que podían fluir a través de cuerpos sólidos. Un líquido tenía carga positiva y el otro, carga negativa. Cuando estos dos líquidos entraran en contacto entre sí, producirían una carga neutra. [3] Esta teoría se ocupaba principalmente de explicar la atracción y repulsión eléctrica, más que de cómo se podía cargar o descargar un objeto.
du Fay observó esto mientras repetía un experimento creado por Otto von Guericke , en el que un material delgado, como una pluma o una hoja, repelería un objeto cargado después de hacer contacto con él. du Fay observó que “la hoja de oro es atraída primero por el tubo; y adquiere una electricidad al acercarse a ella; y, en consecuencia, inmediatamente lo repugna”. [3] Esto pareció confirmar para du Fay que la hoja estaba siendo empujada mientras una "corriente" de electricidad fluía alrededor y a través de ella.
A través de pruebas adicionales, du Fay determinó que un objeto podía contener uno de dos tipos de electricidad, ya sea vítrea o resinosa. Encontró que un objeto con electricidad vítrea repelería a otro objeto vítreo, pero sería atraído por un objeto con electricidad resinosa [4]
Otro partidario de la teoría de los dos fluidos fue Christian Gottlieb Kratzenstein . También especuló que las cargas eléctricas eran transportadas por vórtices en estos dos fluidos. [5]
En 1746 William Watson propuso la teoría de un solo fluido.
El 11 de julio de 1747, Benjamín Franklin redactó una carta en la que esbozaba su nueva teoría. Este es el primer registro de su teoría. [6] Franklin desarrolló esta teoría concentrándose principalmente en la carga y descarga de cuerpos, a diferencia de du Fay, que se concentró principalmente en la atracción y repulsión eléctrica. [6]
La teoría de Franklin afirmaba que la electricidad debería considerarse como el movimiento de un solo líquido, en contraposición a la interacción entre dos líquidos. Un cuerpo mostraría signos de electricidad cuando contuviera demasiado o muy poco de este líquido. Por tanto, se pensaba que un objeto neutro contenía una cantidad "normal" de este fluido. Franklin también describió dos posibles estados de electrificación, positivo y negativo. Sostuvo que un objeto con carga positiva contendría demasiado líquido, mientras que un objeto con carga negativa contendría muy poco líquido. [7] Franklin pudo aplicar este pensamiento explicando fenómenos inexplicables de la época, como la jarra de Leyden , un dispositivo básico de almacenamiento de carga similar a un condensador . Sostuvo que el cable y la superficie interior quedaron cargados positivamente, mientras que la superficie exterior quedó cargada negativamente. Esto provocó un desequilibrio en el líquido y una persona que tocaba ambas partes del frasco permitía que el líquido fluyera normalmente. [6]
A pesar de ser una teoría más simple, durante un siglo se debatió intensamente si la electricidad estaba formada por un fluido o dos. [7]
La teoría del fluido único muestra un cambio significativo en la forma en que la comunidad científica pensaba sobre la electricidad. Antes de la teoría de Franklin, había muchas teorías contrapuestas sobre cómo funcionaba la electricidad. La teoría de Franklin pronto se convirtió en la más aceptada en ese momento. La teoría de Franklin también es notable porque es la primera teoría que considera la electricidad como la acumulación de "carga" de otro lugar, en lugar de una excitación de la materia ya presente en un objeto. [6]
La teoría de Franklin también proporciona la base para la corriente convencional , la idea de que la electricidad es el movimiento de cargas positivas. Franklin pensó arbitrariamente que su fluido eléctrico tenía una carga positiva y, por lo tanto, todo pensamiento se hacía en el estado de ánimo de un flujo positivo. Esto impregnó la mentalidad de la comunidad científica hasta el punto de que todavía se piensa en la electricidad como un flujo de cargas positivas, a pesar de las pruebas de que la electricidad que se mueve a través de los metales (el conductor más común) es realizada por el electrón o partícula negativa.
Franklin también fue la primera persona en sugerir que los rayos eran en realidad electricidad. Franklin sugirió que los rayos eran simplemente una versión más grande de las pequeñas chispas que aparecían entre dos objetos cargados. Por lo tanto, predijo que los rayos podrían moldearse y dirigirse utilizando un conductor puntiagudo. Esta fue la base de su famoso experimento con la cometa .
Aunque la teoría de un solo fluido marcó un avance significativo en los debates sobre la electricidad, tenía algunas deficiencias. Franklin creó la teoría para explicar las descargas, un aspecto que había sido mayoritariamente ignorado anteriormente. Si bien explicó esto bien, no pudo explicar completamente la atracción y repulsión eléctrica. Tenía sentido que dos objetos con demasiado líquido se alejaran uno del otro, y por qué dos objetos con cantidades de líquido muy diferentes se acercaran. Sin embargo, no tenía sentido que dos objetos sin líquido se repelieran. Muy poco líquido no debería provocar repulsión. [3]
Otra dificultad de este modelo de electricidad es que ignora las interacciones entre electricidad y magnetismo. Aunque esta relación no fue bien estudiada en ese momento, se sabía que existía alguna conexión entre los dos fenómenos. El modelo de Franklin no hace ninguna referencia a estas fuerzas y no intenta explicarlas.
Aunque la teoría de los fluidos fue el punto de vista predominante durante un tiempo, finalmente fue reemplazada por teorías más modernas, específicamente una que utilizaba observaciones sobre atracciones entre cables portadores de corriente para describir los efectos magnéticos entre ellos. [4]
Ni du Fay ni Franklin describieron los efectos del magnetismo en sus teorías, y ambos se ocuparon únicamente de los efectos eléctricos. Sin embargo, las teorías sobre el magnetismo siguieron un patrón muy similar a las de la electricidad. Charles Coulomb describió que los imanes contienen dos fluidos magnéticos, auditivo y boreal, que podrían combinarse para describir la atracción y repulsión magnética. La teoría relacionada de un solo fluido para el magnetismo fue propuesta por Franz Aepinus , quien describió que los imanes contienen demasiado o muy poco fluido magnético. [7]
Estas teorías de la electricidad y el magnetismo se consideraban dos fenómenos separados, hasta que Hans Christian Ørsted notó que la aguja de una brújula se desviaba del norte magnético cuando se colocaba cerca de una corriente eléctrica. Esto le llevó a desarrollar teorías de que la electricidad y el magnetismo estaban interrelacionados y podían afectarse entre sí. [8] El trabajo de Ørsted fue la base de una teoría del físico francés André-Marie Ampère , que unificó la relación entre magnetismo y electricidad. [9]