Para Leer

Por: Jaiber David Garcés Villalba
Biólogo, M. Sc. Docente Institución Educativa Cristóbal Colón (Montería - Córdoba)

BIENVENIDOS!!!

Te doy la cordial bienvenida a este espacio dedicado a los fundamentos de electricidad  en donde aprenderemos lo interesante que es este fenómeno físico y sus implicaciones en nuestra vida cotidiana.

Esta herramienta se ha diseñado con el fin de brindar los conocimientos, prácticas y enlaces necesarios para facilitar su aprendizaje en el curso de Introducción a la Física con estudiantes de séptimo grado de la Institución Educativa Cristóbal Colón del municipio de Montería – Córdoba.

La tendencia educativa que implementaremos será la del Aprender – Haciendo  la cual te facilitará elaborar actividades que te ayuden a utilizar tus habilidades mediante la experimentación y la práctica, bajo la dirección de docente cuando lo necesites.  Asimismo, cumplirás un rol activo y específico dentro de las actividades desarrollando actitudes y valores como la iniciativa, la creatividad, la disciplina y el compromiso.

Espero sea de utilidad los temas propuestos, recuerden que cada entrada tiene material de ayuda que pueden descargar.

Antes de iniciar te invito a que te veas el siguiente vídeo que te ilustrará sobre el interesante tema que vamos a tratar!!!!!

PARA LEER

Generalidades de la electricidad

La electricidad es un movimiento de electrones. Así de sencillo. Si conseguimos mover electrones a través de un conductor (cable) o receptor (por ejemplo un motor) hemos conseguido generar electricidad. Pero expliquemos un poco mejor todo esto.

La materia o cualquier material está formado por partículas muy pequeñas (no se ven a simple vista) llamadas átomos. Los átomos están formados por un núcleo, que consta de neutrones (n) y protones (H+), y de la corteza, formada por los electrones (e–) que giran alrededor del núcleo describiendo órbitas (al igual que la Tierra gira alrededor del Sol).

El átomo está formado por un núcleo en cuyo interior se encuentran otras partículas, aún más pequeñas, llamadas protones y neutrones. Los protones tienen carga eléctrica positiva y los neutrones solo tienen masa pero no tienen carga eléctrica.

Pero lo que realmente nos importa para la electricidad son los electrones. Son partículas con carga eléctrica negativa que están girando alrededor del núcleo del átomo. Recuerda, tenemos que moverlos.

El átomo, en estado neutro, tiene el mismo número de protones que de electrones, como los dos tienen la misma carga pero uno + y el otro negativa, el cómputo global de su carga es cero, es decir el átomo no tiene carga eléctrica.

Pero los electrones podemos arrancarlos del átomo al que pertenecen y moverlos a otro átomo que esté a su lado, es decir podemos "mover electrones", o lo que es lo mismo generar electricidad.

Date cuenta que si quitamos un electrón (e-) a un átomo, este átomo quedará con carga positiva porque tiene un protón más. Si este átomo se lo damos a otro átomo que esté a su lado, este átomo quedará cargado con carga negativa, ya que tendrá un e- de más.

Si te fijas, los átomos a los que les quitamos o les ponemos un e- ahora sí que tienen carga eléctrica. Pero insistimos, lo que nos interesa es que los e- se muevan a través de los átomos de un material, de un átomo a otro, por ejemplo de los átomos de un cable o conductor, ya que es la forma de generar electricidad.

Efectos de la electricidad

Por ejemplo si hacemos pasar electricidad por un filamento, hilo enroscado, por un material llamado tungsteno o de wolframio, resulta que... ¡¡¡se genera luz!!!. ¿útil no?.

Pero los efectos de la electricidad son muchos más. Los elementos que producen efectos al ser atravesados por la electricidad (e-) se llaman receptores. Veamos algunos de los principales:

• Receptores luminosos: los que producen luz.
• Receptores magnéticos: producen electromagnetismo.
• Motores: producen giro.
• Receptores Sonoros: producen sonido.

Fíjate, gracias a la electricidad podemos construir bombillas, imanes, motores, timbres, electrodomésticos, celulares, computadores etc. Por eso es tan importante.

Un hecho real es que todo objeto se compone de átomos y cada átomo posee igual número de electrones y protones. La electricidad o energía eléctrica se produce porque la materia se puede cargar eléctricamente. ¿Qué significa esto?

Veamos: los electrones poseen una carga negativa y los protones una carga positiva. Estas cargas se contrarrestan unas a otras para que el objeto resulte neutro (no cargado). Pero al frotar, por ejemplo, un globo sobre un paño de tela los electrones saltan del paño de tela al globo y éste se carga de electricidad. El globo pasa a tener más electrones que protones y se carga negativamente; mientras el paño, con más protones que electrones, se carga positivamente.

¿Qué ha pasado? Hemos producido electricidad

Ahora bien, la electricidad se puede trasmitir de un punto a otro conduciéndola a través de distintos objetos o materiales.

Todos los cuerpos pueden trasmitir energía eléctrica, pero existen unos que son mejores trasmisores de energía eléctrica (conductores, como los metales) que otros, a los cuales les cuesta más o simplemente no permiten el paso de ella (aisladores o malos conductores).

Para generar energía eléctrica necesitamos de motores eléctricos, pilas, generadores, los cuales hacen que se pueda cargar un objeto y así poder transferir la electricidad.

Importancia de la electricidad

La electricidad, junto con el vapor, ha sido un gran agente de transformación en la industria y en el comercio. A fines del siglo XIX se transformó en una fuente de luz, de calor y de fuerza motriz, dando origen, junto con el empleo del petróleo, a un impulso de la industria tan considerable que se ha dicho que en la última parte del siglo XIX, el mundo experimentó una segunda revolución industrial.

El invento de la dínamo-eléctrica, que transforma el trabajo mecánico en energía eléctrica, fue el acontecimiento más importante. Poco después se combinó esto con el aprovechamiento de las caídas de agua (energía hidroeléctrica).

La electricidad ha hecho posible el telégrafo (1833), después el teléfono (1876) y, posteriormente, la telegrafía y la telefonía sin hilos, con la trasmisión de la palabra. El sabio alemán Carl Friedrich Gauss sacó de los descubrimientos teóricos de Ampere y de Aragóla telegrafía eléctrica. El primer aparato práctico fue construido en Estados Unidos por Morse; el aparato y su alfabeto todavía son de uso universal. El teléfono fue inventado por el francés Bourseul, un empleado de telégrafos; pero no fue utilizado, sino mucho más tarde (1876), gracias al norteamericano Graham Bell.

Desde 1836 Inglaterra y Estados Unidos empezaron a construir su red telegráfica. Más tarde se inventó la telefonía sin hilos, que no tardó en industrializarse y ser usada en la vida diaria, disminuyendo las distancias y poniendo rápidamente en comunicación a todas las personas de nuestro planeta.

Resultaría monumental la tarea de seguir describiendo los avances hasta el momento en materia de electricidad o de sus posteriores aplicaciones tecnológicas. Pero no sería exagerar si dijéramos que la civilización actual volvería a un estado primitivo de no existir el conocimiento de esta forma de energía. Imagine su propia vida sin electricidad. Desde ya no habría luz eléctrica, ni teléfono o cualquier modo de comunicación a distancia que no sea la imprenta. No habría computadoras, ni cine. Tampoco automóviles porque para ello se necesitó del paso de la pistola de Volta, precursor de las bujías. La medicina retrocedería a sus orígenes, sin rayos X, resonancia magnética, ecografías, etc. El mundo de la alimentación sufriría un gran embate sin la refrigeración. Sin satélites de comunicación ni computadoras la meteorología sería incapaz de predecir huracanes o fenómenos como la Corriente del Niño. Si no hay automóviles, tampoco habrá máquinas de construcción. ¿Habría edificios, puentes, túneles? Tal vez muy pocos. Es verdad, no tendríamos que vernos con los problemas que acarrearon estos avances. ¿Pero, a qué precio?

Imagine un mundo así. No se trata de ver si ese mundo sería mejor o peor, eso es muy difícil de evaluar, tan solo se trata de notar la diferencia. 

Obtención de la electricidad

La electricidad se obtiene a gran escala a través de las Centrales Hidroeléctricas o Termoeléctricas, fuente de energía térmica (combustibles, geotermia, energía solar, energía nuclear) o energía mecánica (energías eólica, hidráulica, mareomotriz), la cual acciona unos aparatos motores, por ejemplo, turbinas. Las turbinas, acopladas a alternadores, convierten su energía mecánica en energía eléctrica, que luego es distribuida a la red. En la actualidad, las únicas instalaciones de gran potencia son las centrales termoeléctricas (que funcionan con combustibles como carbón, petróleo o gas) y las centrales hidroeléctricas (que funcionan por la fuerza de la caída de aguas en las grandes represas o los caudales de ríos).

La corriente eléctrica

La corriente eléctrica que se mide en amperios consiste en el movimiento o flujo de electricidad (electrones).Así pues lo que se llama corriente eléctrica ,es simplemente un desplazamiento de la electricidad.

Existen dos tipos de corriente eléctrica:

• Corriente continua (Ej: La que nos proporciona una pila).
• Corriente alterna (Ej: La que llega a nuestras casas procedentes de los alternadores de las centrales eléctricas).

Un circuito eléctrico: es un conjunto de elementos conectados entre sí formando un camino cerrado por el que circulan los electrones.

Un circuito eléctrico consta de los siguientes elementos:

a) Generadores: Se encargan de producir la corriente eléctrica; existen los siguientes tipos:

Generadores de corriente continúa

• Pilas: Transforman la energía química de las sustancias que contienen en energía eléctrica (Ej: Las pilas de los juguetes) .
• Baterías: Transforman la energía química en energía eléctrica (Ej: La batería de un coche).
• Dinamos: Transforman la energía del movimiento en energía eléctrica. (Ej: La luz de una bicicleta).

Generadores de corriente alterna: El alternador, que produce  corriente eléctrica alterna en las centrales eléctricas (central nuclear, central térmica, central hidroeléctrica,…etc.).

b) Receptores: Transforman la energía eléctrica en otro tipo de energía, siendo los principales:

• Zumbador: Transforma la energía eléctrica en energía sonora.
• Resistencia: Transforma la energía eléctrica en energía calorífica (Ej: tostador de pan, estufa eléctrica).
• Motor: Transforma la energía eléctrica en energía mecánica (de movimiento).
•  Lámpara: Transforma la energía eléctrica en energía luminosa
•  Elementos de mando: Sirven para abrir o cerrar el circuito.

c) Interruptor: Por ejemplo, los interruptores para encender y apagar la luces de una vivienda.

d) Pulsador: Por ejemplo, los timbres de una vivienda.

e) Conductores: Se encargan de unir todos los elementos anteriores y permiten así el paso de la corriente eléctrica. Generalmente, se trata de un cable de cobre recubierto de un material aislante (Ej: los conductores de una vivienda). En los cables aéreos de alta tensión que transportan la energía eléctrica a las viviendas, el material empleado es el aluminio, debido a que es un material ligero, aunque conduce la electricidad peor que el cobre.

Según lo visto anteriormente podemos decir que la electricidad es una forma de energía (eléctrica) capaz de transformarse en otras formas de energía (mecánica, calorífica, luminosa, sonora,…etc). El ser humano no es capaz de crear ningún tipo de energía, lo único que es capaz de hacer es transformar unas formas de energía en otras formas de energía.