¿Qué es la energía eléctrica?

La energía eléctrica resulta del movimiento de una carga eléctrica, y se conoce comúnmente 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 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 en 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 positiva y negativa. Si dos objetos cargados eléctricamente se acercan entre sí, experimentarán una fuerza. Si las cargas son las mismas, tanto positivas como negativas, la fuerza actuará para alejar los objetos unos de otros. Si tienen cargos diferentes, se atraerán entre sí. Esta repulsión o atracción se conoce como la fuerza electromagnética, y se puede aprovechar para crear un flujo de energía eléctrica.

Los átomos consisten en un núcleo que contiene protones cargados positivamente, con electrones cargados negativamente orbitando a su alrededor. Los protones normalmente permanecen en el núcleo, pero los electrones pueden moverse de un átomo a otro, lo que les permite fluir a través de materiales, como los metales, que conducen la electricidad. Un lugar con un exceso de electrones sobre protones tendrá una carga negativa; Un lugar con déficit tendrá una carga positiva. Dado que las cargas opuestas se atraen entre sí, los electrones fluirán desde un área con carga negativa a una con carga positiva si se permite hacerlo, creando una corriente eléctrica.

Usando energía eléctrica

La electricidad es útil tanto en sí misma como para transferir energía a largas distancias. Es esencial para diversos procesos industriales, telecomunicaciones e Internet, computadoras, televisores y muchos otros dispositivos de 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 conduce la electricidad. Un buen conductor, como el cobre, produce muy poco. Por esta razón, los alambres y cables de cobre se usan comúnmente para transmitir electricidad: cuando se produce calor, se pierde energía, por lo que un buen conductor minimiza la pérdida de energía. Los materiales que conducen menos bien la electricidad 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 primeras luces de arco dependían de una descarga eléctrica a través de un pequeño espacio para calentar el aire hasta el punto donde brilla: el mismo principio que los rayos. Más tarde, se introdujo la bombilla de filamento: esto depende de la corriente que hace que un cable delgado y enrollado brille al rojo vivo. Las bombillas modernas que ahorran energía pasan una corriente de alto voltaje a través de un gas delgado, haciendo que emita luz ultravioleta, que golpea un revestimiento fluorescente para producir luz visible.

Cuando un material conductor, como un cable de cobre, se mueve en un campo magnético, se genera una corriente. Por el contrario, una corriente que fluye a través de un cable producirá movimiento si experimenta un campo magnético. 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 alambre, se produce un movimiento de giro. Los motores eléctricos se utilizan ampliamente en la industria y en el hogar, por ejemplo, en lavadoras y reproductores de DVD.

Medición de energía eléctrica

La energía se mide en julios, 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 potencia, que es la energía dividida por el tiempo, o la velocidad a la que fluye. Esto proporciona la unidad posiblemente más familiar del vatio, que lleva el nombre del científico James Watt. Un vatio es equivalente a un julio por segundo.

Existen otras unidades relacionadas con la electricidad. El culombio es la unidad de carga eléctrica. Se puede considerar como una cantidad de electrones - 1.6 x 10 ¹⁹ - ya que todos los electrones tienen la misma carga, muy pequeña. El amperio, generalmente abreviado como "amperio", es la unidad de corriente eléctrica, o la cantidad de electrones que fluyen en un período de tiempo determinado. Un amplificador es equivalente a un coulomb por segundo.

El voltio es la unidad de fuerza electromotriz, o la cantidad de energía que se transfiere por unidad de carga, o culombio. Un voltio es equivalente a un julio de energía que se transfiere por cada culombio de carga. La potencia, en vatios, es equivalente a los voltios multiplicados por amperios, por lo que una corriente de cinco amperios a 100 voltios equivaldría a 500 vatios.

Generando Energía Eléctrica

La mayor parte 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 a la inversa. 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 impulsa una turbina para proporcionar el movimiento de rotación. En una planta de energía nuclear, la energía nuclear proporciona el calor. La energía hidroeléctrica utiliza el movimiento del agua bajo la gravedad para impulsar la turbina.

La electricidad generada en las centrales eléctricas generalmente tiene la forma de corriente alterna (CA). Esto significa que la corriente está invirtiendo constantemente su dirección, muchas veces por segundo. Para la mayoría de los propósitos, la CA funciona bien, y así es como la electricidad llega al hogar. Sin embargo, algunos procesos industriales requieren corriente continua (CC), que fluye en una sola dirección. Por ejemplo, la fabricación de ciertos productos químicos utiliza la electrólisis: la división de compuestos en elementos o compuestos más simples que utilizan electricidad. Esto requiere corriente continua, por lo que estas industrias requerirán la conversión de CA a CC 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 hogares con estos voltajes. Los transformadores locales reducen el voltaje a alrededor de 110 voltios en los EE. UU., Y 220-240 voltios en Europa, para 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 uno positivo. Los electrones fluyen desde el terminal negativo al positivo cuando se completa un circuito.