Fundamentos de la Electricidad y Métodos de Generación de Tensión Eléctrica

Fundamentos de la Electricidad

La electricidad es el conjunto de fenómenos físicos relacionados con la presencia y flujo de cargas eléctricas. Se manifiesta en una gran variedad de fenómenos como los rayos, la electricidad estática, la inducción electromagnética o el flujo de corriente eléctrica.

La Electrotecnia y sus Ámbitos de Aplicación

La electrotecnia es el estudio de las aplicaciones técnicas de la electricidad. Se divide principalmente en las siguientes áreas:

• Profesiones en la industria: Básicamente, se encarga de la fabricación, comprobación, mantenimiento y puesta en funcionamiento de aparatos e instalaciones eléctricos.
• Oficios artesanales: No se dedican, en general, a la fabricación, sino a la instalación y puesta en funcionamiento.
• Técnicas energéticas: Se ocupan de aparatos e instalaciones para obtener energía eléctrica a partir de otras formas de energía, para la transformación de energía eléctrica en otras formas de energía de mayor utilidad técnica o económica, y para el transporte de energía eléctrica.
• Telecomunicaciones: Los aparatos e instalaciones de telecomunicación también precisan energía eléctrica para su funcionamiento; sin embargo, esta solo se utiliza como medio de transformación y proceso de señales, ya sea para su emisión o para su recepción.

Fenómenos Eléctricos y Cargas

Los fenómenos eléctricos ocasionan dos tipos de interacciones fundamentales:

• Repulsión: Ocurre cuando las cargas de los cuerpos son de igual signo.
• Atracción: Ocurre cuando las cargas de los cuerpos son de diferentes signos.
• Estado Neutro: Cuando no aparecen fuerzas de atracción ni de repulsión; es decir, un cuerpo en su estado normal es eléctricamente neutro (no está cargado).

Magnitudes Físicas Principales

Tensión Eléctrica

La tensión eléctrica o diferencia de potencial es una magnitud física que cuantifica la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos. También se puede definir como el trabajo por unidad de carga ejercido por el campo eléctrico sobre una partícula cargada para moverla entre dos posiciones determinadas.

Carga Eléctrica

La carga eléctrica es una propiedad física intrínseca de algunas partículas subatómicas que se manifiesta mediante fuerzas de atracción y repulsión entre ellas. Es una propiedad de la materia con la que pueden explicarse todos los fenómenos eléctricos. La unidad de magnitud de la carga eléctrica es el Coulomb (C).

Generación de Tensión

Existen dos tipos opuestos de cargas: las positivas y las negativas. De esa manera, entre los dos tipos de cargas existe un determinado estado, una tendencia de las cargas a compensarse mutuamente; esta tendencia se denomina tensión eléctrica.

La tensión eléctrica se origina por la separación de cargas; en esencia, la tensión es la tendencia de las cargas a buscar el equilibrio o compensarse.

Fuente de Tensión

Una fuente de tensión separa cargas y crea una tensión eléctrica. Este es un estado eléctrico de energía, pues las cargas tienden a volverse a compensar y, de esa manera, se define la relación: Energía eléctrica = Tensión * Carga.

Métodos para la Obtención de Tensión

Existen diversos procesos físicos y químicos para generar una diferencia de potencial:

• Tensión por frotamiento: Al frotar materiales plásticos se obtiene un desequilibrio de cargas.
• Tensión al mover imanes o bobinas: La diferencia de cargas se obtiene al mover una bobina en un campo magnético o al mover un imán en una bobina fija. Este fenómeno ocurre, por ejemplo, en los generadores de las centrales eléctricas, en un dinamo y en los micrófonos dinámicos.
• Tensión por tracción o presión en cristales: Al variar la presión o la tracción aparece una diferencia de carga (efecto piezoeléctrico). El valor de la diferencia de cargas depende de la intensidad del esfuerzo exterior.
• Tensión por calor: Al calentar el punto de contacto de dos metales diferentes aparece una pequeña tensión. El valor de la tensión depende directamente de la temperatura.
• Tensión por luz: Cuando una luz incide sobre determinados materiales provoca una separación de cargas; este fenómeno ocurre, por ejemplo, en los fotómetros.
• Tensión por procesos químicos: Cuando se sumergen dos conductores diferentes en un líquido conductor también se produce la separación de cargas, fenómeno que ocurre en las fuentes de tensión electroquímicas.