Polaridad

¿Qué es polaridad?

Polaridad es cuando una entidad contiene dos polos distintos y opuestos que pueden atraerse o repelerse. El término se utiliza habitualmente en electricidad, magnetismo, química y señalización electrónica para describir el flujo de electrones.

Cuando existe una tensión constante — también llamada potencial eléctrico o fuerza electromotriz — entre dos objetos o polos, uno de los objetos o polos puede tener más electrones que el otro. Se dice que el polo con relativamente más electrones tiene polaridad negativa; al otro se le asigna polaridad positiva.

Si los dos polos están conectados por una vía conductora, como un cable, los electrones fluyen del polo negativo al positivo. Este flujo de carga constituye una corriente eléctrica. En física, la dirección teórica del flujo de corriente es de una carga positiva a una carga negativa por convención, opuesta al flujo de electrones.

Polaridad en campos electromagnéticos

El movimiento de partículas portadoras de carga eléctrica, también denominadas portadores de carga, produce un campo magnético. En el caso de un electroimán, los portadores de carga son electrones. Cuando se hace pasar una tensión de corriente continua (CC) por un electroimán, ésta fluye del extremo positivo al negativo del circuito de CC. Los electrones fluyen en dirección opuesta a la corriente. Esto crea un campo magnético y una polaridad magnética que tiene polos norte y sur.

Una forma sencilla de crear un electroimán es enrollar una sola bobina de alambre alrededor de un núcleo, como un clavo de hierro. Los dos extremos del cable se conectan a los polos negativo y positivo de una batería. La corriente eléctrica fluye desde el polo positivo de la batería a través del cable hacia el polo negativo. Los electrones fluyen por el cable en sentido contrario, desde el terminal negativo hacia el positivo. Sin embargo, es la dirección de la corriente la que determina la polaridad del campo electromagnético. La carga viaja hacia el terminal negativo, que es el polo norte del imán.

Otros ejemplos de polaridad

El término polaridad puede utilizarse en diversos contextos. Los siguientes son algunos ejemplos de polaridad:

• Comunicaciones digitales. Aquí, la polaridad se refiere a la naturaleza de las señales digitales.
• Ingeniería de audio. En este contexto, describe la dirección de una señal de audio.
• Química. La polaridad molecular se refiere al movimiento de los electrones en enlaces covalentes hacia o desde los átomos de una molécula, lo que afecta al comportamiento de la molécula.
• Biología. En biología, la polaridad se refiere a la polaridad celular, o las diferencias en la forma, función y estructura de las células.
• Relaciones internacionales. Se refiere a la distribución del poder en un sistema internacional.
• Minería de opinión. Cuando se observa la polaridad en el comportamiento de las personas, se refiere al análisis de sentimientos, que determina el nivel de negatividad y positividad en los comentarios y discusiones online de las personas. Por ejemplo, las empresas pueden utilizar el aprendizaje automático para medir las opiniones a partir de las publicaciones en las redes sociales.

Polaridad en las comunicaciones

En las comunicaciones digitales, los datos se componen de pulsos de corta duración llamados bits, o dígitos binarios, que son las unidades de datos más pequeñas que un ordenador puede almacenar y procesar. Hay dos estados posibles para cada bit: el 0 lógico, también llamado bajo, y el 1 lógico, también llamado alto. En un circuito cerrado, estos elementos lógicos están representados por tensiones continuas. Una señal de datos de alta velocidad varía rápidamente entre los estados bajo y alto. Los valores habituales son aproximadamente +0.5 voltios para bajo y +5 voltios para alto.

En algunos casos, se utilizan valores diferentes, por ejemplo, -3 voltios para baja y +3 voltios para alta, o -5 voltios para baja y -0.5 voltios para alta. Si ambas tensiones tienen la misma polaridad, la señal se denomina unipolar; si las tensiones tienen polaridad opuesta, la señal se denomina bipolar. Los transistores bipolares son dispositivos semiconductores que pueden utilizarse para la amplificación.

Los qubits, o bits cuánticos, desafían la lógica binaria o la polaridad de los bits normales. Los qubits pueden existir en un estado de superposición o capacidad de estar en varios estados al mismo tiempo.

Polaridad en biología

En biología, la polaridad describe la asimetría. Los organismos vivos suelen desarrollarse con características diferentes en la parte delantera, o anterior, y en la trasera, o posterior. Por ejemplo, en la anatomía humana, la parte anterior es el tórax y la posterior, la espalda. Incluso criaturas más simples, como las esponjas, tienen una parte anterior y otra posterior distintas. Este patrón podría extenderse también a las plantas, que tienen hojas y raíces.

Incluso las neuronas están polarizadas: tienen un cuerpo celular en un extremo y una sinapsis en el otro. Los impulsos eléctricos sólo fluyen en una dirección a lo largo del axón de la neurona. En genómica y virología, los virus ARN se clasifican en parte por la polaridad del genoma de las moléculas que los componen.

Polaridad en química

La polaridad de los átomos suele ser un factor primordial a la hora de combinar diferentes átomos para crear diversas sustancias y formar moléculas. Algunos ejemplos de moléculas polares son el etanol (C₂H₆O), el ácido sulfhídrico (H₂S), el dióxido de azufre (SO₂), el amoníaco (NH₃) y el ácido clorhídrico (HCl).

Por el contrario, las moléculas no polares no tienen carga positiva ni negativa porque sus electrones están finamente dispersos. Otros ejemplos de moléculas no polares son el dióxido de carbono (CO₂), el flúor (F₂) y el hidrógeno (H₂).

Las moléculas no polares y polares no se combinan. Por ejemplo, el aceite es una sustancia química no polar y el agua es polar. Por estas propiedades, el aceite y el agua no se mezclan.

La polaridad interviene en otras propiedades físicas, como la tensión superficial, la solubilidad y los puntos de fusión y ebullición. Un líquido hierve cuando se calienta y la energía cinética entre las moléculas aumenta hasta el punto en que se rompen los enlaces intermoleculares. Al hervir, las moléculas de agua adquieren un estado gaseoso en forma de vapor de agua o vapor porque se rompen los enlaces de hidrógeno entre las moléculas.

La polaridad de las moléculas determina la fuerza de atracción entre ellas en estado líquido. Cuanto mayor es la polaridad, mayor es el punto de ebullición de una molécula en estado líquido. El momento dipolar es un término utilizado para describir la polaridad global de una molécula. Los enlaces químicos del hidrógeno tienen enlaces polares anormalmente fuertes, lo que explica por qué el agua hierve a 100 grados centígrados, mientras que moléculas similares hierven a temperaturas más bajas.

El gran momento dipolar del agua la convierte en un disolvente polar. En los disolventes polares, los átomos enlazados tienen diferente electronegatividad, que es la tendencia de los átomos a atraer electrones.

En informática, la polaridad puede utilizarse para describir los estados de encendido o apagado de los bits. Los bits cuánticos subvierten este paradigma. Aprenda sobre esto y los conceptos básicos de la computación cuántica para entender cómo funciona.