¿Qué es la energía eléctrica?
La energía eléctrica resulta del movimiento de una carga eléctrica, y comúnmente se conoce como simplemente "electricidad". En última instancia, tiene su origen en la fuerza electromagnética: una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza y la responsable del comportamiento de los objetos cargados eléctricamente. La energía eléctrica es el resultado de la interacción de partículas subatómicas con esta fuerza. La electricidad se manifiesta en fenómenos naturales como los rayos y es esencial para la vida a un nivel fundamental. La capacidad de los humanos para generar, transmitir y almacenar electricidad es crucial para la industria moderna, la tecnología y, en la mayoría de los países, la vida doméstica.
El origen de la energía eléctrica
Hay dos tipos de carga eléctrica, llamadas positivas y negativas. Si se acercan dos objetos cargados eléctricamente unos a otros, experimentarán una fuerza. Si las cargas son iguales, tanto positivas como negativas, la fuerza actuará para presionar los objetoslejos el uno del otro. Si tienen cargos diferentes, se atraerán. Esta repulsión o atracción se conoce como fuerza electromagnética, y se puede aprovechar para crear un flujo de energía eléctrica.
Los átomosconsisten en un núcleo que contiene protones cargados positivamente, con electrones cargados negativamente que orbitan a su alrededor. Los protones normalmente permanecen en el núcleo, pero los electrones pueden moverse del átomo al átomo, lo que les permite fluir a través de materiales, como los metales, que conducen electricidad. Un lugar con un exceso de electrones sobre protones tendrá una carga negativa; Un lugar con un déficit tendrá una carga positiva. Dado que las cargas opuestas se atraen entre sí, los electrones fluirán de un área cargada negativamente a una cargada positivamente si se le permite hacerlo, creando una corriente eléctrica.
Uso de energía eléctrica
La electricidad es útil tanto en sí misma como en un medio de tRansfiriendo energía a largas distancias. Es esencial para varios procesos industriales, telecomunicaciones e Internet, computadoras, televisores y muchos otros dispositivos en uso común. También se puede convertir en otras formas de energía para su uso en una variedad de otras aplicaciones.
Cuando una corriente eléctrica fluye a través de un conductor, genera una cierta cantidad de calor. La cantidad generada depende de qué tan bien el material realice electricidad. Un buen conductor, como el cobre, produce muy poco. Por esta razón, los cables y cables de cobre se usan comúnmente para transmitir electricidad: cuando se produce el calor, se pierde la energía, por lo que un buen conductor minimiza la pérdida de energía. Los materiales que realizan electricidad menos bien producen más calor, por lo que tienden a usarse en calentadores eléctricos, cocinas y hornos, por ejemplo.
La energía eléctrica también se puede convertir en luz. Las luces de arco tempranas dependían de una descarga eléctrica a través de un pequeño espacio para calentar el aire hasta el punto donde brilla y MDceniza; el mismo principio que el rayo. Más tarde, se introdujo la bombilla del filamento: esto se basa en la corriente que hace que un alambre delgado y en espiral brille. Las bombillas modernas que ahorran energía pasan una corriente de alto voltaje a través de un gas delgado, lo que hace que emita luz ultravioleta, lo que golpea un recubrimiento fluorescente para producir una luz visible.
Cuando un material conductor, como un alambre de cobre, se mueve en un campo magnético, se genera una corriente. Por el contrario, una corriente que fluye a través de un cable, si experimenta un campo magnético, producirá movimiento. Este es el principio detrás de un motor eléctrico. Estos dispositivos consisten en una disposición de imanes y bobinas de alambre de cobre de modo que cuando una corriente fluye a través del cable, se produce un movimiento de giro. Los motores eléctricos se usan ampliamente en la industria y en el hogar, por ejemplo, en lavadoras y jugadores de DVD.
Medición de energía eléctrica
La energía se mide en Joules, un término que lleva el nombre del físico James Prescott Joule. Un julio es aproximadamente la cantidad de energía requerida para levantar un peso de una libra (0.45 kilogramos) una distancia vertical de nueve pulgadas (22.9 cm). Sin embargo, generalmente es más conveniente pensar en la electricidad en términos de energía, que se divide la energía por el tiempo, o la velocidad a la que fluye. Esto le da a la unidad posiblemente más familiar de Watt, que lleva el nombre del científico James Watt. Un vatio es equivalente a un julio por segundo.
Hay varias otras unidades relacionadas con la electricidad. El Coulomb es la unidad de carga eléctrica. Se puede considerar como una cantidad de electrones - 1.6 x 10
El voltio es la unidad de fuerza electromotriz, o la cantidad de energía que se transfiere por unidad de carga, o coulomb. Un voltio es equivalente a un julio de energía que se transfiere para cada coulomb de carga. La potencia, en Watts, es equivalente a los voltios multiplicados por amperios, por lo que una corriente de cinco amperios a 100 voltios sería equivalente a 500 vatios.
Generación de energía eléctrica
La mayoría de la electricidad es generada por dispositivos que convierten el movimiento de rotación en energía eléctrica, utilizando el mismo principio que un motor eléctrico, pero en reversa. El movimiento de bobinas de alambre dentro de un campo magnético produce una corriente eléctrica. Comúnmente, el calor, a menudo generado por la quema de combustibles fósiles, se usa para producir vapor que alimente una turbina para proporcionar el movimiento de rotación. En una planta de energía nuclear, la energía nuclear proporciona el calor. La potencia hidroeléctrica utiliza el movimiento del agua bajo la gravedad para conducir la turbina.
La electricidad generada en las centrales eléctricas generalmente está en forma de corriente alterna (AC). Esto significa que la corriente está constantemente invirtiendo su dirección, muchas veces por segundo. ParaLa mayoría de los propósitos, AC funciona bien, y así es como la electricidad llega al hogar. Sin embargo, algunos procesos industriales requieren corriente continua (DC), que fluye en una sola dirección. Por ejemplo, la fabricación de ciertos productos químicos usa electrólisis: la división de compuestos en elementos o compuestos más simples que usan electricidad. Esto requiere corriente continua, por lo que estas industrias requerirán la conversión de CA a DC o tendrán su propio suministro de CC.
Es más eficiente transmitir electricidad a través de líneas eléctricas a voltajes más altos. Por esta razón, las plantas generadoras usan dispositivos llamados transformadores para aumentar el voltaje para la transmisión. Esto no aumenta la energía o la potencia: cuando se eleva el voltaje, la corriente se reduce y viceversa. La transmisión de electricidad a larga distancia tiene lugar a muchos miles de voltios; Sin embargo, no se puede usar en casas a estos voltajes. Los transformadores locales reducen el voltaje a alrededor de 110 voltios en los EE. UU. Y 220-240 voltios en Europa, Fo suministros domésticos.
La electricidad para dispositivos pequeños y de baja potencia a menudo es suministrada por baterías. Estos usan energía química para generar una corriente eléctrica relativamente pequeña. Siempre generan una corriente continua y, por lo tanto, tienen un terminal negativo y positivo. Los electrones fluyen del terminal negativo a positivo cuando se completa un circuito.