Descubriendo la Electricidad: Conceptos Básicos y Aplicaciones
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Orígenes
La palabra "electrón" proviene del griego y significa ámbar. Los griegos descubrieron que al friccionar piel o lana con ámbar, este podía atraer pequeños objetos.
El Rayo
El rayo es una poderosa descarga electrostática natural producida durante una tormenta eléctrica. La descarga es acompañada por el relámpago. La electricidad que pasa a través de la atmósfera calienta y expande rápidamente el aire, produciendo ese sonido característico.
El Átomo
El concepto de átomo existe desde la antigua Grecia, pero su existencia no quedó demostrada hasta el siglo XIX. En el siglo XX se descubrió que el átomo se puede dividir en partículas más pequeñas.
Cuerpos Cargados y Neutros
Los cuerpos pueden tener cargas positivas, negativas o ser neutros si estas quedan igualadas. Para cargar un cuerpo, necesitamos proporcionar o quitar electrones, ya que tienen más movilidad. Si gana electrones, adquiere carga negativa; si los pierde, carga positiva. Existen tres métodos para cargar un cuerpo: rozamiento, contacto o inducción.
Rozamiento
Cuando dos cuerpos neutros se rozan entre sí, pueden arrancarse electrones de uno y pasar al otro. Por ejemplo, al frotar plásticos con un trapo, estos adquieren carga negativa, mientras que con vidrios, carga positiva.
Contacto
Cuando un cuerpo conductor neutro y aislado entra en contacto con un cuerpo conductor cargado, el cuerpo cargado transmite cargas al cuerpo inicialmente neutro.
Inducción
Al acercar un cuerpo cargado a otro neutro, pero en contacto con un medio conductor, este último acaba cargándose. Para ello, debemos separarlo del medio conductor para que, una vez finalizada la carga por inducción, no vuelva a la neutralidad.
Electricidad Estática
El rozamiento entre objetos, especialmente cuando uno de ellos está eléctricamente aislado, puede provocar que este se cargue. A este fenómeno se le denomina electricidad estática.
Materiales Conductores y Aislantes
Los materiales se clasifican en conductores o aislantes según su capacidad para dejar pasar cargas eléctricas. Los conductores, como los metales, permiten el paso de la corriente eléctrica. Los aislantes, como la madera, los plásticos, el vidrio y la cerámica, impiden el paso de la corriente.
Corriente Eléctrica
Para que exista circulación de electrones, se requiere un camino que recorran a través de un conductor y un campo eléctrico a lo largo de él. La corriente eléctrica es el flujo de carga eléctrica a través de un conductor. Los campos eléctricos son creados por los generadores. Este campo ejerce fuerzas sobre los electrones, provocando su desplazamiento y generando energía eléctrica.
El Circuito Eléctrico
Un circuito eléctrico consta de tres elementos principales: operadores que producen la corriente (generadores), operadores que conducen la corriente y operadores que transforman la corriente. Además, podemos encontrar operadores que controlan el paso de la corriente y elementos de seguridad. Los operadores eléctricos de un circuito pueden unirse entre sí en serie o en paralelo.
Los Generadores
Para producir corriente eléctrica, existen diversos sistemas (generadores): pilas, baterías, placas fotovoltaicas, generadores dinamoeléctricos, células de combustible, etc.
Las Pilas Eléctricas
La energía en las pilas se obtiene de la transformación de la energía química almacenada en su interior. Una vez que la pila se agota, debe ser reciclada, ya que contiene sustancias altamente contaminantes. Las pilas proporcionan una diferencia de potencial o voltaje de tan solo unos pocos voltios, y la corriente que generan es continua. El voltaje se puede medir con un voltímetro que se conecta en paralelo al circuito, ya que calcula la diferencia de voltaje entre dos puntos. La conexión de pilas en serie da como resultado una diferencia de potencial que es la suma de los voltajes de todas las pilas conectadas, mientras que la tensión de las pilas montadas en paralelo es la correspondiente a la de la pila de mayor voltaje. Las baterías son asociaciones de dos o más pilas en serie, de forma que suman sus fuerzas electromotrices individuales y se obtienen unas diferencias de potencial en los bornes de mayor valor. Los acumuladores son pilas o baterías que, cuando se agotan, se pueden reutilizar al hacer pasar una corriente eléctrica en sentido opuesto.