Electricidad (I). Introducción

La electricidad es una rama de la física que se encarga del estudio de las propiedades físicas de las partículas con carga eléctrica. Electricidad. Introducción, abrirá una nueva categoría dedicada a la electricidad, teoría y simbología, componentes eléctricos, protecciones, plantas eléctricas e instalaciones en los buques etc. 


Índice:

1. Introducción

2. Principios Físicos de la Electricidad

3. Conductores y Aislantes 

4. Circulación Eléctrica

5. Obtención y Transformación de la Corriente Eléctrica

6. Bibliografía


1. Introducción:

En este artículo comenzaremos por clarificar los conceptos físicos en el campo de la electricidad desde un punto de vista microscópico antes de pasar a la visión macroscópica que analizaremos en próximas entregas.

  • Punto de vista Microscópico: nos referiremos al comportamiento de la electricidad desde el punto de vista atómico y molecular.
  • Punto de vista Macroscópico: nos referiremos al comportamiento de la electricidad a gran escala, en una red o planta eléctrica.

2. Principios Físicos de la Electricidad

Empezamos a explicar la electricidad a través de la física, concretamente de la unidad de materia. La materia está constituida por átomos, esta unidad de materia no es compacta, es decir está diferenciada en dos partes (núcleo + órbita/s).

 

Los protones y los neutrones se combinan en un pequeño grupo llamado núcleo y a su alrededor se encuentran orbitando los electrones. 

  • Protones: partículas con carga positiva (+)
  • Neutrones: partículas sin carga o carga neutra
  • Electrónes: partículas con carga negativa (-)

Inicialmente los átomos están equilibrados, es decir tienen una carga neutra, los protones y electrones se configuran de tal manera que se igualan las cargas. Para que los átomos manifiesten carga positiva o negativa se recurrirá a la eliminación de un protón o un electrón, esto da a lugar a dos posibilidades:

  • Catión o ión positivo: Si al átomo le quitamos un electrón, su carga es positiva (+)
  • Anión o ión negativo: Si al átomo le quitamos un protón, su carga es negativa (-)

El efecto que nos interesa en este artículo es el de atracción o repulsión entre átomos (análisis de las cargas) esto es el efecto que desarrolla un átomo sobre otro de igual carga o distinta carga.

 

Cuando disponemos de dos iones de igual carga (sea esta negativa o positiva), estos se repelerán, mientras que si los iones son de cargas diferentes, se atraerán. Este efecto se denomina Ley de Culomb.

Nota*:

Definición

  • Ley de Culomb: Las cargas opuestas se atraen y las cargas iguales se repelen.

3. Conductores y Aislantes 

Cuando hablamos de materiales, podemos clasificarlos en dos grupos según sus propiedades en base a las cargas eléctricas que estos manifiestan.

  • Materiales Conductores: Son materiales cuya resistencia al paso de la electricidad es muy baja, esto sucede cuando los átomos constan de electrones en órbitas más externas y por tanto, el efecto de atracción entre carga positiva (protones) y carga negativa (electrones) será menor (ley de Culomb), esto se traduce en que la energía necesaria para que el electrón salga de su órbita será menor que un átomo que tenga sus órbitas más cercanas al núcleo.

Los mejores conductores son metales como el cobre, oro, hierro, etc. Esto sucede por el tipo de unión entre átomos denominada “nube de electrones” donde los átomos comparten sus electrones y facilita el intercambio de electrones entre átomos.

  • Materiales Aislantes: : Son materiales cuya resistencia al paso de la electricidad es muy alta, y a diferencia de los materiales conductores, sus átomos constan de órbitas cercanas al núcleo por lo que los efectos de atracción entre protones y electrones así como la energía necesaria para desprender electrones son mayores. Por lo tanto,no evitan el paso de electrones entre átomos.


4. Circulación Eléctrica

La circulación eléctrica es el flujo de cargas que tiene lugar a través de un material conductor cuando los electrones libres se desplazan. Cuando se aplica un voltaje (presión eléctrica),los electrones se desplazan a lo largo del conductor desde la terminal negativa hacia la terminal positiva por la ley de Culomb anteriormente mencionada. (La terminal negativa repele los electrones y la terminal positiva los atrae.)

 

 


5. Obtención y Transformación de la Corriente Eléctrica

La electricidad es una forma de energía que se obtiene como resultado de una diferencia de potencial entre dos puntos lo que permite la circulación de electrones a través de un material conductor. De la electricidad se pueden sacar diferentes formas de energía tales como:

  • Energía Lumínica:Transforma la energía eléctrica en luz por medio de bombillas o fluorescentes. (Las bombillas incandescentes funcionan por efecto joule)
  • Energía Mecánica: Transforma la energía mecánica en eléctrica, por ejemplo empleando un motor eléctrico, máquina eléctrica que transforma la energía eléctrica en mecánica por medio de interacciones electromagnéticas, esta transformación la veremos en próximos artículos de esta categoría. 
  • Energía Térmica: Transforma la energía eléctrica en calor por medio de resistencias, empleando el efecto Joule.

Nota*:
Efecto Joule:  fenómeno irreversible por el cual si en un conductor circula corriente eléctrica, parte de la energía cinética de los electrones se transforma en calor​ debido a los choques que sufren con los átomos del material conductor por el que circulan, elevando la temperatura del mismo

Existen varias formas de obtener energía eléctrica:

  • Por fricción: Se puede generar una carga eléctrica cuando dos material concretos se  friccionan, por ejemplo seda y vidrio generando (energía estática)
  • Química: A través de sustancias químicas combinadas con metales se puede obtener un flujo de electrones, es decir un flujo de carga eléctrica, por ejemplo las baterías o las pilas galvánicas.
  • Por Presión: Cuando se aplica cierta fuerza sobre algunos materiales, esta empuja los electrones de las órbitas de los átomos expuestos en dirección del vector fuerza, esta generación se produce en cristales de cuarzo en dispositivos piezoeléctricos.
     
  • Por Calor: Ciertos materiales liberan electrones con facilidad así como otros los aceptan, esto hace que si se ponen en contacto ambos materiales bajo una fuente de calor, se produzca un flujo de corriente.
  • Lumínica: Los fotones (pequeños paquetes de energía lumínica) inciden en algunos materiales( Potasio,Sodio,Cesio,Litio…) liberan electrones, por ejemplo en los fotodiodos.
  •  Por Magnetismo: Se produce electricidad a base de un generador electromagnético,si movemos un imán cerca de un cable, vemos que aparece corriente eléctrica. Aunque ese efecto es débil, si empleamos imanes mayores y les aplicamos movimiento entre un cableado enrollado en espiral obtendremos electricidad, por ejemplo una dinamo.

 

 


6.Bibliografía:

  • Electricidad en el buque. Autor: Zebensuí Palomo Cano
  • http://fsica1jacki.blogspot.com.es
  • http://www.alfinal.com
  • infootec.net
  • http://laplace.us.es/

 

2018-01-30T17:22:53+00:00

Un Comentario

  1. Nicolás 30/01/2018 at 12:42 - Contestar

    Es un buen material para endender el principio de como funciona la electricidad, lo digo como Ing. Electricista y les animo a seguir

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