¡ Electricidad (del nuevo ēlectricus, " del del latín ; ambarino-como " de ;) es un término general que abarca una variedad de fenómenos resultando de la presencia y del flujo de la carga eléctrica . Éstos incluyen muchos fenómenos fácilmente reconocibles tales como relámpago y electricidad estática, pero además, los conceptos menos familiares tales como el campo electromagnético e inducción electromágnetica .

En uso general, la palabra “electricidad” es adecuada referir a un número de efectos de la comprobación. Sin embargo, en uso científico, el término es vago, y éstos relacionados, pero distinto, los conceptos son identificados mejor por términos más exactos:
&ndash de la carga eléctrica del del

; una característica de algunas partículas subatómicas que determina su materia eléctricamente cargada electromágnetica de las interacciones se influencia cerca, y produce, los campos electromagnéticos.
&ndash de la corriente eléctrica del ; un movimiento o un flujo de partículas eléctricamente cargadas, medido típicamente en los amperios
&ndash del campo eléctrico del ; una influencia produjo por una carga eléctrica en otras cargas en su vecindad.
&ndash eléctrico del potencial del ; la capacidad de un campo eléctrico de hacer el trabajo, medida típicamente en voltios .
&ndash de la energía eléctrica del ; la energía hizo disponible por el flujo de carga eléctrica a través de un conductor eléctrico .
&ndash de la energía eléctrica del ; la tarifa en la cual la energía eléctrica se convierte a o desde otra forma de energía, tal como luz, energía termal, o energía mecánica .
&ndash del electromagnetismo del ; una interacción fundamental entre el campo eléctrico y la presencia y el movimiento de la carga eléctrica.

La electricidad se ha estudiado desde antigüedad, aunque los avances científicos no eran próximos hasta los decimoséptimos y décimo octavos siglos. Permanecería sin embargo hasta el siglo de fines del siglo diecinueve que los ingenieros podían poner electricidad al uso industrial y residencial, una época que atestiguó una extensión rápida en el desarrollo de la tecnología eléctrica. La flexibilidad extraordinaria de la electricidad como fuente de energía significa que puede ser puesta a un sistema casi ilimitado de los usos que incluyen el transporte, la calefacción, la iluminación, las comunicaciones, y el cómputo . La espina dorsal de la sociedad industrial moderna es, y para el futuro próximo se puede esperar para permanecer, el uso de la corriente eléctrica.

Historia de la electricidad

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considera también: Etimología la electricidad Que ciertos objetos tales como barras ambarino podrían ser frotados con la piel del gato y atraer objetos ligeros como las plumas eran sabidas a los Griegos antiguos, Parthians de los Phoenicians y Thales de mesopotámicos de Miletos condujo una serie de experimentos en 600 A., de los cuales él creyó que la fricción rindió el ambarino magnético, en contraste con los minerales tales como magnetita, que no necesitó ningún frotamiento. Thales era incorrecto en la creencia de la atracción era debido a un efecto magnético, pero la ciencia posterior probaría un acoplamiento entre el magnetismo y la electricidad.

Se hace una demanda polémica que el Parthians y los mesopotámicos tenían cierto conocimiento el electrochapar de, basado en el descubrimiento 1936 de la batería de Bagdad, que se asemeja a una célula galvánica, aunque este las demandas carecen la evidencia que apoya la naturaleza exacta del artefacto, y de si era eléctrico en naturaleza.

La electricidad seguiría siendo poco más que una curiosidad intelectual por más de dos milenios hasta 1600, cuando el inglés William Gilbert del médico hizo un estudio cuidadoso de magnetismo, distinguiendo el efecto de la magnetita de la electricidad estática producida frotando el ámbar. Esta asociación dio lugar al " de las palabras del inglés; electric" y " electricity", que hizo su primera aparición en la impresión en Pseudodoxia Epidemica del de s de sir Thomas Browne 'de 1646.

El trabajo adicional fue conducido por el Otto von Guericke, el Roberto Boyle, el Stephen gris y el C. En el siglo XVIII, el Benjamin Franklin condujo la investigación extensa en electricidad para desarrollar sus teorías en la relación entre el relámpago y la electricidad estática. En un experimento de junio de 1752, él ató una llave del metal a la parte inferior de una secuencia humedecida de la cometa y voló la cometa en un cielo tormenta-amenazante. Él observó una sucesión de las chispas que saltaban de la llave a la parte posterior de su mano que le demostró que el relámpago era de hecho eléctrico en naturaleza. Este experimento famoso encendió el interés de científicos posteriores cuyo trabajo proporcionó la base para la tecnología eléctrica moderna. En el 1783 Luis Galvani descubrió la bioelectricidad, demostrando que la electricidad era el medio por el cual las células nerviosas pasaron señales a los músculos. batería de s de Volta Alejandro ', o pila voltáica, de 1800, hecha de capas de alternancia de cinc y de cobre, con tal que científicos con una fuente fiable de energía eléctrica. El André-Marie Ampère descubrió la relación entre la electricidad y el magnetismo en 1820; El Michael Faraday inventó el motor eléctrico en 1821, y el ohmio de Jorge analizaba matemáticamente el circuito eléctrico en 1827.

Mientras que había sido el siglo XIX temprano que había considerado progreso rápido en ciencia eléctrica, el siglo de fines del siglo diecinueve consideraría el progreso más grande de la ingeniería eléctrica . A través de los gigantes tales como el Nikola Tesla, dieron vuelta el Thomas Edison, el George Westinghouse, el Werner von Siemens, el Alexander Graham Bell y a señor Kelvin, electricidad de una curiosidad científica en una herramienta esencial para la vida moderna, convirtiéndose en una fuerza impulsora para la Revolución industrial segundo.

Conceptos en electricidad

Carga eléctrica

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la carga eléctrica

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l del ion La carga eléctrica es una característica de las partículas subatómicas con la cual da lugar y obra recíprocamente, la fuerza electromágnetica, una de cierto de las cuatro fuerzas del fundamental de la naturaleza. La carga origina en el átomo, en el cual sus portadores más familiares son el electrón y el protón . Es una cantidad conservada, es decir, la carga neta dentro de un sistema aislado seguirá siendo siempre constante sin importar cualquier cambio que ocurre dentro de ese sistema. Dentro del sistema, la carga se puede transferir entre los cuerpos, por el contacto directo, o pasando a lo largo de un material que conduce, tal como un alambre. La electricidad estática informal del término refiere a la presencia neta (o al “desequilibrio ") de la carga en un cuerpo, causado generalmente cuando los materiales disímiles se frotan juntos, carga de transferencia a partir de la una a la otra.

La presencia de carga da lugar a la fuerza electromágnetica: las cargas ejercen una fuerza en uno a, un efecto que era sabido, aunque no entendido, en antigüedad. Una bola ligera suspendió de una secuencia puede ser encargada tocándola de una barra de cristal que sí mismo ha sido cargada frotando con un paño. Si una bola similar es cargada por la misma barra de cristal, se encuentra para rechazar la primera: la carga actúa para forzar las dos bolas aparte. Dos bolas que se encargan de una barra ambarina frotada también se rechazan. Sin embargo, si una bola es cargada por la barra de cristal, y el otro por una barra ambarina, las dos bolas se encuentran para atraerse. Claramente, la carga se manifiesta en dos formas de oposición, llevando al axioma bien conocido: los objetos como-cargados rechazan y opuesto-cargaron objetos atraen . La fuerza electromágnetica es muy fuerte, en segundo lugar solamente en fuerza a la interacción fuerte, pero desemejante de esa fuerza funciona sobre todas las distancias. En comparación con la fuerza gravitacional de un mucho más débil, la fuerza electromágnetica que empuja dos electrones aparte es las épocas 1042 que de la atracción gravitacional que tira de ellos juntos.

La carga en electrones y protones es opuesta en muestra, por lo tanto una cantidad de carga se puede expresar como siendo negativa o positivo. Por la convención, la carga llevada por los electrones es juzgada negativa, y ésa por el positivo de los protones, una aduana que originó con el trabajo Benjamin Franklin . La cantidad de carga se da generalmente el Q del símbolo y expresado en electrón de los culombios cada lleva la misma carga aproximadamente del − 1.6022×10− 19  Culombio . El protón tiene una carga que sea igual y opuesta, y así +1.6022×10− 19  culombio. La carga es poseída no apenas por la materia, pero también por la antimateria, cada antipartícula que lleva una carga igual y opuesta a su partícula correspondiente.

La carga se puede medir por un número de medios, un instrumento temprano que es el electroscopio de la Oro-hoja, que aunque aún sea funcionando para las demostraciones de la sala de clase, ha sido reemplazado por el electrómetro electrónico . Sin embargo, dependiendo de las condiciones, una corriente eléctrica puede consistir en un flujo de las partículas cargadas en o la dirección, o aún en ambas direcciones inmediatamente. La convención positivo-a-negativa es ampliamente utilizada simplificar esta situación. Si otra definición es used— por ejemplo, " current" del electrón; — necesita ser indicado explícitamente.

El proceso por el cual la corriente eléctrica pasa a través de un material se llama la conducción eléctrica, y su naturaleza varía con el de las partículas cargadas y del material a través de los cuales están viajando. Los ejemplos de corrientes eléctricas incluyen la conducción metálica, donde los electrones atraviesan un conductor tal como metal, y la electrólisis, donde los iones (los átomos cargados atraviesan líquidos. Mientras que las partículas ellos mismos pueden moverse absolutamente lentamente, a veces con las fracciones de la velocidad de deriva un solamente de un milímetro por segundo, el campo eléctrico que las conduce sí mismo propaga cerca de la velocidad de la luz, permitiendo señales eléctricas de pasar rápido a lo largo de los alambres.

La corriente causa varios efectos notables, que eran históricamente los medios de reconocer su presencia. Que el agua se podría descomponer por la corriente de una pila voltáica fue descubierto por el Nicholson y el Carlisle en 1800, un proceso ahora conocido como electrólisis . Su trabajo fue ampliado grandemente sobre por Michael Faraday en 1833. La corriente las causas de la resistencia un que atravesaban localizó la calefacción, un julio de James del efecto estudiado matemáticamente en 1840. Él había descubierto el electromagnetismo, una interacción fundamental entre la electricidad y magnetics.

En usos de la ingeniería o del hogar, la corriente se describe a menudo como siendo la corriente continua (C.) o la corriente alternada (CA). Estos términos se refieren a cómo la corriente varía a tiempo. La corriente continua, según lo producida por ejemplo de una batería y requerida por la mayoría de los dispositivos electrónicos, es un flujo unidireccional de la pieza positiva de un circuito a la negativa. Si, al igual que el más común, este flujo es llevado por los electrones, ellos viajará en la dirección opuesta. La corriente alternada es cualquier corriente esa dirección contraria en varias ocasiones; esto toma casi siempre la forma de una onda sinusoidal . La corriente alternada pulsa así hacia adelante y hacia atrás dentro de un conductor sin la carga que mueve cualquier distancia neta en un cierto plazo. El valor tiempo-hecho un promedio de una corriente alternada es cero, pero entrega energía en la primera una dirección, y entonces el revés. La corriente alternada es afectada por las características eléctricas que no se observan bajo corriente continua de estado estacionario, tal como inductancia y capacitancia . Estas características sin embargo pueden llegar a ser importantes cuando se enciende el trazado de circuito continuo primero.

Campo eléctrico

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l campo eléctrico

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la electrostática El concepto del campo eléctrico fue introducido por el Michael Faraday . Un campo eléctrico es creado por un cuerpo cargado en el espacio que los anillos él, y los resultados en una fuerza ejercida en cuaesquiera otras cargas puestas dentro del campo. El campo eléctrico actúa entre dos cargas de una manera similar a la manera que el campo gravitacional actúa entre dos masas y como ella, es infinito en grado y demuestra una relación cuadrada inversa con distancia. Sin embargo, hay una diferencia importante. La gravedad actúa siempre en la atracción, dibujando dos masas juntas, mientras que el campo eléctrico puede dar lugar a la atracción o a la repulsión. Puesto que los cuerpos grandes tales como planetas no llevan generalmente ninguna carga neta, el campo eléctrico en una distancia es generalmente cero. Así la gravedad es la fuerza dominante en la distancia en el universo, a pesar de ser mucho la más débil. y su fuerza en cualquier un punto se define como la fuerza (por carga de unidad) que ese sería sentido por un inmóvil, insignificante de la carga si colocado en ese punto. La carga conceptual, llamada una carga de la prueba del, debe ser vanishingly pequeña prevenir su propio campo eléctrico que disturba el campo principal y debe también ser inmóvil prevenir el efecto de los campos magnéticos mientras que el campo eléctrico se define en términos de fuerza, y la fuerza es un vector, así que sigue que un campo eléctrico es también un vector, teniendo la magnitud y dirección . Específicamente, es un campo de vector .

Los principales de la electrostática son importantes al diseñar artículos del equipo de alto voltaje . Hay un límite finito a la fuerza de campo eléctrico que puede soportado por cualquier medio. Más allá de este punto, la avería eléctrica ocurre y un arco eléctrico causa descarga disruptiva entre las piezas cargadas. Ventilar, por ejemplo, tiende a formar arcos en las fuerzas de campo eléctrico que exceden 30  kilovoltio por centímetro a través de pequeños boquetes. Sobre boquetes más grandes, su fuerza de la avería es más débil, quizás 1  kilovoltio por centímetro.

La fuerza de campo es afectada grandemente por los objetos que conducen próximos, y es particularmente intensa cuando se fuerza para curvar alrededor de objetos agudamente señalados. Este principal se explota en el conductor de la luz, el punto agudo cuyo los actos para animar al movimiento de relámpago a convertirse allí, algo que al edificio él sirven proteger.

Potencial eléctrico

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eléctrico del potencial

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l voltaje El concepto de potencial eléctrico se liga de cerca a el del campo eléctrico. Una pequeña carga puesta dentro de un campo eléctrico experimenta una fuerza, y haber traído esa carga a ese punto contra la fuerza requiere el trabajo . El potencial eléctrico en cualquier momento se define como la energía requerida para traer una carga de unidad de una distancia infinita lentamente a ese punto. Se mide generalmente en voltios y un voltio es el potencial para cuál el julio de trabajo se debe expender para traer una carga de un culombio del infinito. Esta definición del potencial, mientras que es formal, tiene poco uso práctico, y un concepto más útil es el de la diferencia potencial eléctrico, y es la energía requerida para mover una carga de unidad entre dos puntos especificados. Un campo eléctrico tiene la característica especial que es el '' conservador '', así que significa que la trayectoria tomada por la carga de la prueba es inaplicable: todas las trayectorias entre dos especificaron puntos expenden la misma energía, y un valor único para la diferencia potencial puede ser indicado así.

El potencial eléctrico es una cantidad escalar, es decir, tiene solamente magnitud y no dirección. Puede ser visto como análogo a la temperatura : pues hay cierta temperatura en cada punto en espacio, y el gradiente de temperatura indica la dirección y la magnitud de la fuerza impulsora detrás del flujo del calor, semejantemente, hay un potencial eléctrico en cada punto en espacio, y su gradiente, o fuerza de campo, indica la dirección y la magnitud de la fuerza impulsora detrás del movimiento de la carga. Igualmente, el potencial eléctrico se puede considerar como análogo a la altura : apenas pues un objeto lanzado caerá a través de una diferencia en las alturas causadas por un campo gravitacional, así que de una carga “caerá” a través del voltaje causado por un campo eléctrico.

El campo eléctrico fue definido formalmente como la fuerza ejercida por carga de unidad, pero el concepto de potencial permite una definición más útil y más equivalente: el campo eléctrico es el gradiente local del potencial eléctrico. Expresado generalmente en volts  per  el metro, la dirección del vector del campo es la línea del gradiente más grande del potencial.

Electromagnetismo

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l electromagnetismo El descubrimiento de Ørsted en 1821 que un campo magnético existió alrededor de todos los lados de un alambre que llevaba una corriente eléctrica indicó que había una relación directa entre la electricidad y el magnetismo. Por otra parte, la interacción parecía diferente a las fuerzas gravitacionales y electrostáticas, las dos fuerzas de la naturaleza entonces sabidas. La fuerza en la aguja del compás no la dirigió o lejos del alambre actual-que llevaba, sino actuado perpendicularmente a ella.

Ørsted no entendía completamente su descubrimiento, sino que él observó que el efecto era recíproco: una corriente ejerce una fuerza en un imán, y un campo magnético ejerce una fuerza en una corriente. El fenómeno fue investigado más a fondo por el Ampère, que descubrió que dos alambres que llevaban actuales paralelos ejercieron una fuerza sobre uno a: dos alambres que conducen corrientes en la misma dirección se atraen el uno al otro, mientras que los alambres que contienen fluir actual en direcciones opuestas se fuerzan aparte. La interacción es mediada por el campo magnético que cada uno actual produce.

Esta relación entre los campos magnéticos y las corrientes es extremadamente importante, porque llevó a la invención de Michael Faraday del motor eléctrico en 1821. El motor homopolar de Faraday consistió en un imán permanente que se sentaba en una piscina del mercurio . Una corriente fue permitida atravesar un alambre suspendido de un pivote sobre el imán y sumergido en el mercurio. El imán ejerció una fuerza tangencial en el alambre, haciéndole el círculo alrededor del imán para mientras la corriente fuera mantenida.

La experimentación de Faraday en 1831 reveló que un perpendicular de mudanza del alambre a un campo magnético desarrolló una diferencia potencial entre sus extremos. Análisis adicional de este de proceso, conocido como inducción electromágnetica, permitida le para indicar el principal, ahora conocido como ley de Faraday de la inducción, que la diferencia potencial inducida en un circuito cerrado es proporcional al índice de cambio del flujo magnético a través del lazo. La explotación de este descubrimiento le permitió inventar el generador eléctrico del primer en 1831, en el cual él convirtió la energía mecánica de un disco de cobre giratorio a la energía eléctrica. Tal fenómeno tiene las características de una onda, y se refiere naturalmente como onda electromagnética . Las ondas electromagnéticas eran analizadas teóricamente por el maxwell del vendedor de James en 1864. El maxwell descubrió un sistema de las ecuaciones que podrían describir inequívoco la correlación entre el campo eléctrico, el campo magnético, la carga eléctrica, y la corriente eléctrica. Él podría por otra parte probar que tal onda viajaría necesario a la velocidad de la luz, y la luz sí mismo era así una forma de radiación electromágnetica. Las leyes del maxwell que, que unifican la luz, coloca, y carga son uno de los grandes jalones de la física teórica.

El resistor es quizás el más simple de los elementos de circuito pasivos: como sugiere su nombre, resiste el flujo de corriente con él, disipando su energía como calor. La ley de ohmio es una ley orgánica de la teoría de circuito, indicando que el paso actual con una resistencia es directo proporcional a la diferencia potencial a través de él. El ohmio, la unidad de resistencia, fue nombrado en honor del ohmio de Jorge, y es simbolizado por la letra griega Ω. 1  Ω es la resistencia que producirá una diferencia potencial de un voltio en respuesta a una corriente de un amperio. Puesto que la energía eléctrica no se puede almacenar fácilmente en las cantidades bastante grandes para cubrir demandas en una escala nacional, debe ser producido siempre exactamente tanto como se requiere. Esto requiere las utilidades de la electricidad hacer predicciones cuidadosas de sus cargas eléctricas, y mantiene la coordinación constante con sus centrales eléctricas. Una cantidad determinada de generación debe ser llevada a cabo siempre en la reserva para amortiguar una rejilla eléctrica contra disturbios y pérdidas inevitables.

La demanda para la electricidad crece con gran rapidez mientras que una nación moderniza y su economía se convierte. Los Estados Unidos demostraron un aumento del 12% en demanda durante cada año de las primeras tres décadas del vigésimo siglo, un índice de crecimiento que ahora está siendo experimentada por economías emergentes tales como los de la India o de China. Las preocupaciones por las consecuencias para el medio ambiente hechas por la generación de electricidad han llevado a un foco creciente en la generación de las fuentes reanudables, particularmente de las energías eólicas y de la hidroelectricidad .

Aplicaciones de la electricidad

La electricidad es una forma de energía extremadamente flexible, y puede ser adaptada a un enorme, y al crecimiento, número de aplicaciones. Históricamente, la tarifa de crecimiento para la demanda de electricidad ha dejado atrás eso para otras formas de energía, tales como carbón . Mientras que el discusión se puede esperar para continuar sobre las consecuencias para el medio ambiente de diversos medios de la producción de electricidad, su forma final es relativamente limpia.

La invención de una bombilla incandescente práctico en los 1870s llevó a la iluminación el convertirse de los primeros público - usos disponibles de la corriente eléctrica. Aunque la electrificación traída con ella sus propios peligros, substituyendo las llamas desnudas del alumbrado de gas redujera grandemente riesgos de incendios dentro de hogares y de fábricas. Los servicios públicos fueron fijados en muchas ciudades que apuntaban el mercado que brotaba para la iluminación eléctrica.

El efecto de la calefacción del julio empleado en la bombilla también considera un uso más directo en la calefacción eléctrica . Mientras que esto es versátil y controlable, puede ser visto como derrochador, puesto que la mayoría de la generación eléctrica ha requerido ya la producción de calor en una central eléctrica. Un número de países, tales como Dinamarca, han publicado a legislatura que restringía o que prohibía el uso de la calefacción eléctrica en nuevos edificios. La electricidad es sin embargo la única fuente de energía práctica para la refrigeración, con el aire acondicionado representando un sector growing para la demanda de electricidad, los efectos cuyo las utilidades de la electricidad se obligan cada vez más para acomodar.

La electricidad se utiliza dentro de las telecomunicaciones, y de hecho el telégrafo eléctrico, demostrado comercialmente en 1837 por el Cooke y el Wheatstone, era uno de sus usos más tempranos. Con la construcción del primer intercontinental, y entonces el transatlántico, sistemas de telégrafo en los 1860s, electricidad había permitido comunicaciones en minutos a través del globo. La fibra óptica y la tecnología de la comunicación basada en los satélites han tomado una parte del mercado para los sistemas de comunicaciones, pero la electricidad se puede esperar para seguir siendo partes esenciales del proceso.

Los efectos del electromagnetismo se emplean lo más visiblemente posible en el motor eléctrico, que proporciona medios limpios y eficientes de la energía motiva. Un motor inmóvil tal como un torno se proporciona fácilmente una fuente de energía, pero un motor que se mueve con su uso, tal como un vehículo eléctrico, se obliga a lleva a lo largo de una fuente de energía tal como una batería, o cerca recoger la corriente de un contacto de desplazamiento tal como el pantógrafo .

Los dispositivos electrónicos hacen uso del transistor, quizás uno de las invenciones más importantes del vigésimo siglo, y de un bloque hueco fundamental de todo el trazado de circuito moderno. Un circuito integrado moderno puede contener vario mil millones transistores miniaturizados en una región solamente que algunos centímetros ajustan.

Electricidad y el mundo natural

Efectos fisiológicos de la electricidad

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la descarga eléctrica

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eléctrico de la seguridad Un voltaje aplicó a las causas de un cuerpo humano una corriente eléctrica para atravesar los tejidos, y cuanto al mayor es el voltaje, mayor es la corriente. El umbral para la opinión varía con la frecuencia de fuente y con la trayectoria de la corriente, pero está sobre 1  mA para la electricidad de la cañería-frecuencia. Si la corriente es suficientemente alta, causará la contracción del músculo, fibrilación del corazón, y el tejido quema . La carencia de cualquier muestra visible que un conductor está electrificado hace electricidad un peligro particular. El dolor causado por una descarga eléctrica puede ser electricidad intensa, principal ocasionalmente que se utilizará como método de la tortura . La muerte causada por una descarga eléctrica se refiere como electrocución . La electrocución sigue siendo los medios de la ejecución judicial en algunas jurisdicciones, aunque su uso ha llegado a ser más raro recientemente.

Fenómenos eléctricos en naturaleza

La electricidad es de ninguna manera una invención puramente humana, y se puede observar en varias formas en la naturaleza, la manifestación más prominente cuyo es el relámpago . El campo magnético de la tierra se piensa para presentarse de un dínamo natural de corrientes de circulación en la base del planeta. Ciertos cristales, tales como cuarzo, o aún el azúcar de caña, generan una diferencia potencial a través de sus caras cuando están sujetados a la presión externa. Este fenómeno se conoce como piezoelectricidad, del piezein griego, significando presionar.

Algunos organismos, tales como tiburones pueden detectar y responder a los cambios en los campos eléctricos, una capacidad conocida como Electroreception, mientras que otros, llamado el electrogénico, pueden generar los voltajes ellos mismos. El Gymnotiformes de la orden, cuyo el ejemplo más conocido es la anguila eléctrica, genera deliberadamente altos voltajes para detectar o para atontar su presa. Todos los animales, y algunas plantas, transmiten la información entre los tejidos por los impulsos eléctricos conocidos como potenciales de acción

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