¿Qué es Energía Eléctrica?

Significado de Energía Eléctrica

La energía eléctrica es el resultado del movimiento de una carga eléctrica, y es comúnmente conocida 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 los objetos cargados eléctricamente. La energía eléctrica es el resultado de la interacción de las partículas subatómicas con esta fuerza.

La electricidad se manifiesta en fenómenos naturales como el rayo y es esencial para la vida a 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.

Origen

Hay dos tipos de carga eléctrica, llamada positiva y negativa. Si dos objetos cargados eléctricamente se acercan uno al otro, experimentarán una fuerza. Si las cargas son las mismas, tanto positivas como negativas, la fuerza actuará para alejar los objetos entre sí. Si tienen cargas diferentes, se atraerán el uno al otro.

Esta repulsión o atracción se conoce como la fuerza electromagnética, y puede ser aprovechada para crear un flujo de energía eléctrica.

En una locomotora diesel-eléctrica, un motor diesel proporciona energía a un motor de tracción eléctrica que hace girar las ruedas de la unidad.

Los átomos consisten en un núcleo que contiene protones cargados positivamente, con electrones cargados negativamente que orbitan a su alrededor.

Los protones normalmente permanecen en el núcleo, pero los electrones pueden moverse de un átomo a otro, permitiéndoles fluir a través de materiales, como los metales, que conducen la electricidad.

Un lugar con un exceso de electrones sobre los protones tendrá una carga negativa; un lugar con un déficit tendrá una carga positiva. Dado que las cargas opuestas se atraen entre sí, los electrones fluirán de un área con carga negativa a otra con carga positiva si se les permite hacerlo, creando una corriente eléctrica.

Las lavadoras son aparatos domésticos que utilizan motores eléctricos.

Usos

La electricidad es útil tanto en sí misma como para transferir energía a largas distancias. Es esencial para diversos procesos industriales, las telecomunicaciones e Internet, las computadoras, los televisores y muchos otros dispositivos de uso común.

También puede convertirse en otras formas de energía para su uso en una variedad de otras aplicaciones.

Un inversor de potencia, que puede ser usado para convertir la corriente continua en corriente alterna.

Cuando una corriente eléctrica fluye a través de un conductor, genera una cierta cantidad de calor. La cantidad generada depende de lo bien que el material conduzca la electricidad. Un buen conductor, como el cobre, produce muy poco.

Por esta razón, los alambres y cables de cobre se utilizan 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 la electricidad menos bien producen más calor, por lo que tienden a utilizarse en calentadores eléctricos, cocinas y hornos, por ejemplo.

Los transformadores eléctricos se utilizan comúnmente para reducir el flujo de electricidad a dispositivos como las computadoras portátiles.

La energía eléctrica también puede convertirse en luz. Las primeras luces de arco dependían de una descarga eléctrica a través de un pequeño hueco para calentar el aire hasta el punto en que brillaba, el mismo principio que el de los rayos.

Más tarde, se introdujo la bombilla de filamento, que depende de la corriente y hace que un fino cable enrollado brille al rojo vivo. Las modernas bombillas de bajo consumo pasan una corriente de alto voltaje a través de un gas fino, haciendo que emita luz ultravioleta, que golpea una capa fluorescente para producir luz visible.

Las presas hidroeléctricas pueden ser utilizadas para generar energía eléctrica.

Cuando un material conductor, como un cable de cobre, se mueve en un campo magnético, se genera una corriente. A la inversa, una corriente que fluye a través de un cable, si experimenta un campo magnético, producirá movimiento.

Este es el principio detrás de un motor eléctrico. Estos dispositivos consisten en una disposición de imanes y bobinas de alambre de cobre de tal manera 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 la 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 necesaria para levantar un peso de una libra (0,45 kilogramos) a una distancia vertical de nueve pulgadas (22,9 cm).

Sin embargo, suele ser 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 da la posiblemente más familiar unidad del vatio, llamada así por el científico James Watt. Un vatio equivale a un julio por segundo.

La electricidad se manifiesta en fenómenos naturales como los rayos.

Hay un número de otras unidades que se relacionan con la electricidad. El culombio es la unidad de carga eléctrica. Puede considerarse como una cantidad de electrones – 1,6 x 1019 – ya que todos los electrones tienen la misma, muy pequeña, carga.

El amperio, normalmente abreviado como “amperio”, es la unidad de corriente eléctrica, o el número de electrones que fluyen en una cantidad de tiempo determinada. Un amperio equivale a un culombio por segundo.

Benjamín Franklin es famoso por sus investigaciones sobre la electricidad.

El voltio es la unidad de fuerza electromotriz, o la cantidad de energía que se transfiere por unidad de carga, o culombio. Un voltio equivale a un julio de energía transferida por cada culombio de carga.

La potencia, en vatios, es equivalente a los voltios multiplicados por los amperios, por lo que una corriente de cinco amperios a 100 voltios sería equivalente 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, usando el mismo principio que un motor eléctrico, pero al revés.

El movimiento de las 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 utiliza 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 accionar la turbina.

La electricidad generada en las centrales eléctricas es generalmente en forma de corriente alterna (CA). Esto significa que la corriente está constantemente invirtiendo su dirección, muchas veces por segundo.

Para la mayoría de los propósitos, la CA funciona bien, y así es como la electricidad llega a la casa. Sin embargo, algunos procesos industriales requieren corriente continua (DC), 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 utilizando la electricidad.

Esto requiere corriente directa, por lo que estas industrias requerirán la conversión de CA a CC o tendrán su propio suministro de CC.

Es más eficiente transmitir la electricidad a través de las líneas eléctricas a mayores voltajes. Por esta razón, las plantas de generación utilizan dispositivos llamados transformadores para aumentar el voltaje de transmisión.

Esto no aumenta la energía o la potencia: cuando se aumenta 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 puede utilizarse en los hogares a estos voltajes.

Los transformadores locales reducen el voltaje a unos 110 voltios en los EE.UU., y 220-240 voltios en Europa, para los suministros domésticos.

La electricidad para los dispositivos pequeños de baja potencia suele ser suministrada por baterías. Éstas utilizan 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 del terminal negativo al positivo cuando se completa un circuito.