¿Qué es la electricidad?
La electricidad es un conjunto de fenómenos producidos por el movimiento e interacción entre las cargas eléctricas positivas y negativas de los cuerpos físicos.
La palabra "electricidad" procede del latín electrum, y a su vez del griego élektron, o ámbar. La referencia al ámbar proviene de un descubrimiento registrado por el científico francés Charles François de Cisternay du Fay, que identificó la existencia de dos tipos de cargas eléctricas (positiva y negativa). Las cargas positivas se manifestaban al frotar el vidrio, y las negativas al frotar sustancias resinosas como el ámbar.
La energía producida por las cargas eléctricas puede manifestarse dentro de cuatro ámbitos: físico, luminoso, mecánico y térmico.
Si bien la electricidad es abstracta o "invisible" en la mayoría de sus manifestaciones, como por ejemplo en el sistema nervioso del ser humano, es posible "verla" en ocasiones, como los rayos cuando se desarrolla una fuerte tormenta.
Rayos sobre una ciudad en mitad de una tormenta eléctrica
La electricidad es una fuente de energía secundaria
Se denominan energías primarias las que se obtienen directamente de la naturaleza: solar, hidráulica, eólica, geotérmica, biomasa, petróleo, gas natural o carbón.
Las energías secundarias provienen de la transformación de energía primaria con destino al consumo directo, o a otros usos: gasolina, electricidad, gasoil, fuel oil...
¿Cómo se produce la electricidad para el consumo?
La electricidad se produce mediante sistemas eléctricos que garantizan su disponibilidad.
Un sistema eléctrico es el conjunto de elementos que operan de forma coordinada en un determinado territorio para satisfacer la demanda de energía eléctrica de los consumidores.
Los sistemas eléctricos se pueden clasificar básicamente de la siguiente manera:
- Centros o plantas de generación donde se produce la electricidad (centrales nucleares, hidroeléctricas, de ciclo combinado, parques eólicos, etc.).
- Líneas de transporte de la energía eléctrica de alta tensión (AT).
- Estaciones transformadoras (subestaciones) que reducen la tensión o el voltaje de la línea (alta tensión / media tensión, media tensión / baja tensión).
- Líneas de distribución de media y baja tensión que llevan la electricidad hasta los puntos de consumo.
- Centro de control eléctrico desde el que se gestiona y opera el sistema de generación y transporte de energía.
Usos y aplicaciones de la electricidad
La electricidad es una fuente de energía imprescindible. En cualquier hogar existen todo tipo de aparatos y electrodomésticos que funcionan con corriente eléctrica, además del sistema de iluminación.
En la industria, casi la mitad de la energía que se consume es eléctrica. La electricidad se utiliza tanto como fuente impulsora de los motores eléctricos de las máquinas y aparatos de cada sector, como para calentar los contenidos de tanques, depósitos y calderas. Al igual que en el sector doméstico, la electricidad también es la principal fuente de iluminación, y permite obtener calor y frío con equipos de climatización.
En el ámbito del transporte, el tranvía, metro o tren son los medios de transporte eléctrico por excelencia. Actualmente se están diseñando vehículos eléctricos dirigidos principalmente a usos urbanos, así como vehículos denominados "híbridos" en los que el motor eléctrico se combina con un motor de explosión, de manera que disfruta de las ventajas de ambas fuentes de energía. Con un simple enchufe de corriente eléctrica puede recargarse la batería.
Históricamente, la electrostática fue la rama del electromagnetismo que primero se desarrolló. Con la postulación de la ley de Coulomb fue descrita y utilizada en experimentos de laboratorio a partir del siglo XVII, y ya en la segunda mitad del siglo XIX las leyes de Maxwellconcluyeron definitivamente su estudio y explicación, y permitieron demostrar cómo las leyes de la electrostática y las leyes que gobiernan los fenómenos magnéticos pueden ser analizadas en el mismo marco teórico denominado electromagnetismo.La electrostática es la rama de la Física que analiza los efectos mutuos que se producen entre los cuerpos como consecuencia de su carga eléctrica, es decir, el estudio de las cargas eléctricas en equilibrio. La carga eléctrica es la propiedad de la materia responsable de los fenómenos electrostáticos, cuyos efectos aparecen en forma de atracciones y repulsiones entre los cuerpos que la poseen. Electrodinámica
La electrodinámica es la parte de la física que estudia las cargas eléctricas en movimiento. Cuando las cargas eléctricas se mueven, surgen fenómenos de gran importancia como la corriente eléctrica, y con ésta, una gran variedad de aplicaciones tecnológicas. En esta unidad 2 estudiaremos propiedades eléctricas de la materia, como lo son la conductividad y la resistividad; leyes de la electrodinámica, como las leyes de Ohm, Joule y Kirchhoff; y conceptos de circuitos eléctricos, como nodo, malla y red. El estudio de la electrodinámica nos permite entender fenómenos tan sencillos, como el paso de la corriente eléctrica a través de un foco, que hace que éste se encienda e ilumine una habitación, hasta el funcionamiento de un polígrafo o detector de mentiras.
historia sobre la electricidad
La palabra electricidad proviene del vocablo griego “elektron”, que significa “ámbar”. El ámbar es una resina fósil transparente de color amarillo, producido en tiempos muy remotos por árboles que actualmente están convertidos en carbón fósil.
Los primeros fenómenos eléctricos fueron descritos por el matemático griego Tales de Mileto, quien vivió aproximadamente en el año 600 a.C. Señalaba que al frotar el ámbar con una piel de gato, podía atraer algunos cuerpos ligeros como polvo, cabellos o paja.
El físico alemán Otto de Guericke (1602-1686) construyó la primera máquina eléctrica, cuyo principio de funcionamiento se basaba en el frotamiento de una bola de azufre que giraba produciendo chispas eléctricas. El holandés Pieter Van Musschenbroek (1692-1761) descubrió la condensación eléctrica, al utilizar la llamada botella de Leyden, que es un condensador experimental constituido por una botella de vidrio que actúa como aislante o dieléctrico.
El norteamericano Benjamín Franklin (1706-1790) pudo observar que cuando un conductor cargado negativamente termina en punta, se acumulan los electrones en esa parte y por repulsión abandonan dicho extremo, fijándose sobre las moléculas de aire o sobre un conductor cercano cargado positivamente (tiene carencia de electrones). Aprovechó las propiedades antes descritas y propuso aplicarlas en la protección de edificios, mediante la construcción del pararrayos.
Charles Coulomb científico francés (1736-1806), estudió las leyes de atracción y repulsión eléctrica. En 1777 inventó la balanza de torsión que medía la fuerza por medio del retorcimiento de una fibra fina y rígida a la vez.
El científico italiano Alessandro Volta (1745-1827), también contribuyó notablemente al estudio de la electricidad. En 1775 inventó el electróforo, dispositivo que generaba y almacenaba electricidad estática. En 1800 explicó por qué se produce electricidad cuando dos cuerpos metálicos diferentes se ponen en contacto. Empleó su descubrimiento para elaborar la primera pila eléctrica del mundo; para ello, combinó dos metales distintos con un líquido que servía de conductor.
Fue Georg Ohm, físico alemán (1789-1854), quien describió la resistencia eléctrica de un conductor, y en 1827 estableció la ley fundamental de las corrientes eléctricas al encontrar que existe una relación entre la resistencia de un conductor, la diferencia de potencial y la intensidad de corriente eléctrica.
Por su parte, Michael Faraday, físico y químico inglés (1791-1867), descubrió como se podía emplear un imán para generar una corriente eléctrica en una espiral de hierro. Propuso la teoría sobre la electrización por influencia, al señalar que un conductor hueco (jaula de Faraday) forma una pantalla por las acciones eléctricas. A partir del descubrimiento de la inducción electromagnética, Faraday logro inventar el generador eléctrico.
El físico inglés James Joule (1818-1889), estudió los fenómenos producidos por las corrientes eléctricas y el calor desprendido en los circuitos eléctricos.
Otros investigadores que han contribuido al desarrollo de la electricidad son: el norteamericano Joseph Henry (1797-1878), que construyó el primer electroimán; el ruso Heinrich Lenz(1804-1865), quien enunció la ley relativa al sentido de la corriente inducida; el escocés James Maxwell (1831-1879), quien propuso la teoría electromagnética de la luz y las ecuaciones generales del campo electromagnético; el yugoslavo Nicola Tesla (1856-1943), quien inventó el motor asincrónico y estudió también las corrientes polifásicas; y el inglés Joseph Thomson(1856-1940), quien investigó la estructura de la materia y de los electrones.
En los últimos sesenta años, el estudio de la electricidad ha evolucionado intensamente. Ello, debido a que se ha podido comprobar que posee muchas ventajas sobre otras clases de energía, por ejemplo: puede ser transformada fácilmente, se transporta de manera sencilla y a grandes distancias a través de líneas aéreas que no contaminan el ambiente. Se puede utilizar también en forma de corrientes muy fuertes para alimentar enormes motores eléctricos o bien en pequeñas corrientes para hacer funcionar dispositivos electrónicos.
En los países desarrollados, existen actualmente varios medios para producir energía eléctrica: centrales hidroeléctricas, termoeléctricas o nucleoeléctricas, cuya finalidad es evitar el consumo excesivo del petróleo.
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