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 "dos fluidos" de la electricidad , 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 fluido de la electricidad . Esta teoría afirmaba que la electricidad era realmente un fluido, que podía estar presente en exceso o ausente de un cuerpo, lo que explicaba su carga eléctrica. La teoría de Franklin explicaba cómo se podían disipar las cargas (como las de las botellas de Leyden ) y cómo podían pasar a través de una cadena de personas. Las teorías de fluidos de la electricidad finalmente se actualizaron para incluir los efectos del magnetismo y los electrones (tras su descubrimiento).
En el siglo XVIII, muchos fenómenos físicos se consideraban en términos de un éter , que era un fluido que podía permear 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 del siglo XVIII de modelos de fluidos imponderables son el calórico de Lavoisier y los fluidos magnéticos de Coulomb y Aepinus.
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 por dos líquidos que podían fluir a través de cuerpos sólidos. Un líquido tenía una carga positiva y el otro una carga negativa. Cuando estos dos líquidos entraban en contacto entre sí, producían una carga neutra. [3] Esta teoría trataba principalmente de explicar la atracción y la repulsión eléctricas, en lugar de explicar cómo un objeto podía cargarse o descargarse.
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 primero es atraída por el tubo; y adquiere una electricidad al aproximarse a él; y, en consecuencia, es inmediatamente repelida por él". [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.
Mediante más pruebas, Du Fay determinó que un objeto podía contener uno de dos tipos de electricidad, ya sea electricidad vítrea o electricidad resinosa. Descubrió 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 , quien también especuló que las cargas eléctricas eran transportadas por vórtices en estos dos fluidos. [5]
En 1746 William Watson propuso una teoría de un solo fluido.
El 11 de julio de 1747, Benjamin Franklin escribió una carta en la que esbozaba su nueva teoría. Se trata del primer registro de su teoría. [6] Franklin desarrolló esta teoría centrándose principalmente en la carga y descarga de los cuerpos, a diferencia de Du Fay, que se centró principalmente en la atracción y repulsión eléctricas. [6]
La teoría de Franklin establecía que la electricidad debía ser considerada como el movimiento de un solo líquido, en oposición a la interacción entre dos líquidos. Un cuerpo mostraría signos de electricidad cuando contuviera demasiado o muy poco de este líquido. Por lo 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. Argumentó que un objeto cargado positivamente contendría demasiado líquido, mientras que un objeto cargado negativamente contendría muy poco líquido. [7] Franklin pudo aplicar este pensamiento al explicar fenómenos inexplicables de la época, como la botella de Leyden , un dispositivo básico de almacenamiento de carga similar a un condensador . Argumentó que el cable y la superficie interior se cargaban positivamente, mientras que la superficie exterior se cargaba negativamente. Esto causaba un desequilibrio en el fluido, y una persona que tocaba ambas partes de la botella permitía que el fluido fluyera normalmente. [6]
A pesar de ser una teoría más simple, durante un siglo se debatió intensamente si la electricidad estaba compuesta de un fluido o de dos. [7]
La teoría de un solo fluido muestra un cambio significativo en la manera en que la comunidad científica pensaba sobre la electricidad. Antes de la teoría de Franklin, había muchas teorías que competían 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 consideraba la electricidad como la acumulación de "carga" proveniente 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 arbitrariamente pensó que su fluido eléctrico tenía una carga positiva y, por lo tanto, todo pensamiento se hacía en el marco mental de un flujo positivo. Esto impregnó la mentalidad de la comunidad científica hasta el punto de que todavía se piensa que la electricidad es el flujo de cargas positivas, a pesar de la prueba de que la electricidad que se mueve a través de los metales (el conductor más común) lo hace el electrón , o partícula negativa.
Franklin también fue la primera persona en sugerir que los rayos eran, de hecho, 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 podían moldearse y dirigirse mediante el uso de un conductor puntiagudo. Esta fue la base de su famoso experimento de la cometa .
Aunque la teoría de un solo fluido marcó un avance significativo en las discusiones sobre la electricidad, tenía algunas deficiencias. Franklin creó la teoría para explicar las descargas, un aspecto que había sido mayormente ignorado anteriormente. Si bien lo explicaba bien, no era capaz de explicar por completo la atracción y repulsión eléctricas. Tenía sentido que dos objetos con demasiado fluido se alejaran el uno del otro, y por qué dos objetos con cantidades muy diferentes de fluido se atraerían el uno al otro. Sin embargo, no tenía sentido que dos objetos sin fluido se repelieran entre sí. Muy poco fluido no debería causar una repulsión. [3]
Otra dificultad de este modelo de electricidad es que ignora las interacciones entre la electricidad y el magnetismo. Aunque esta relación no estaba muy estudiada en su momento, se sabía que existía cierta conexión entre ambos fenómenos. El modelo de Franklin no hace referencia a estas fuerzas ni intenta explicarlas.
Aunque la teoría de fluidos fue el punto de vista predominante durante un tiempo, finalmente fue reemplazada por teorías más modernas, específicamente una que utilizaba observaciones sobre las atracciones entre cables que transportaban corriente para describir los efectos magnéticos entre ellos. [4]
Ni Du Fay ni Franklin describieron los efectos del magnetismo en sus teorías, ya que ambos se ocupaban únicamente de los efectos eléctricos. Sin embargo, las teorías sobre el magnetismo siguieron un patrón muy similar al de las teorías sobre la electricidad. Charles Coulomb describió los imanes como si contuvieran dos fluidos magnéticos, el aural y el boreal, que podían combinarse para describir la atracción y la repulsión magnéticas. La teoría de un solo fluido relacionada con el magnetismo fue propuesta por Franz Aepinus , quien describió los imanes como si contuvieran 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 se dio cuenta de 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 mutuamente. [8] El trabajo de Ørsted fue la base de una teoría del físico francés André-Marie Ampère , que unificó la relación entre el magnetismo y la electricidad. [9]