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Como se Produce la Electricidad

LA ELECTRICIDAD


La electricidad se produce fundamentalmente en las centrales eléctricas. Su misión consiste en transformar cualquier forma de energía primaria (hidráulica, térmica, nuclear, solar, etc.) en energía eléctrica. Dada la facilidad con que se transporta la electricidad, por medio de las líneas eléctricas, la ventaja fundamental que conseguimos con esto es que producimos energía eléctrica en las zonas donde podemos acceder con facilidad a la energía primaria, para luego consumirla en ciudades, empresas o cualquier otro centro de consumo.


"Sistema de producción, transporte y distribución de la energía eléctrica"

El generador eléctrico, que se utiliza habitualmente en una central eléctrica, se basa en un fenómeno que fue descubierto en 1820, por Faraday.

"Cuando se mueve un conductor eléctrico (hilo metálico), en el seno de un campo magnético (imán o electroimán) aparece una corriente eléctrica por dicho conductor. Lo mismo ocurre si
se mueve el imán y se deja fijo el conductor"


En un generador eléctrico se hacen mover bobinas en sentido giratorio en las proximidades de campos magnéticos producidos por imanes o electroimanes.



"Generador eléctrico elemental"

En las primeras centrales eléctricas el generador producía corriente continua mediante dinamos, lo que impedía el transporte de la energía eléctrica a grandes distancias. Actualmente los generadores eléctricos son alternadores trifásicos. Es decir, generan corriente alterna trifásica. De esta forma, es más fácil transportar la electricidad a grandes distancias.
Los alternadores de las centrales proporcionan la energía eléctrica a una tensión de 10.000 a 20.000 voltios. Una vez producida la electricidad por éstos, hay que transportarla hasta las ciudades, industrias, y todo tipo de centros de consumo que, casi siempre, se encuentran a mucha distancia. El transporte se realiza a través de líneas eléctricas. Como éstas no son perfectas, ya que poseen resistencia eléctrica, se producen grandes pérdidas de energía en forma de calor.

Para reducir estas pérdidas se utilizan líneas de alta tensión (220.000, 380.000 voltios). De esta forma, se disminuye la intensidad de la corriente eléctrica y la electricidad puede recorrer grandes distancias con pocas pérdidas.
El generador produce la energía eléctrica a una tensión de 10.000 a 20.000 V. En la estación transformadora se eleva dicha tensión a 220.000 ó 380.000 V, dependiendo de la cantidad de energía que hay que transportar.

Los aparatos que consiguen elevar la tensión son los transformadores eléctricos. Estos dispositivos solamente funcionan para la corriente alterna.
Las líneas eléctricas de alta tensión transportan la energía eléctrica desde las centrales hasta las proximidades de los centros de consumo. Estas líneas constan de tres conductores
eléctricos (por lo general son de aluminio reforzados con acero) sujetos a torres metálicas de celosía y de gran altura. Las altas tensiones son muy peligrosas, por eso cuanto mayor

es el valor de la tensión de la línea, mayor altura tienen dichas torres.

Las subestaciones de transformación preparan la energía eléctrica para ser distribuida, en un mayor numero de líneas, hacia los centros de consumo (grandes industrias, pequeñas
poblaciones, sectores de una ciudad, etc.). Esto se lleva a cabo con varios transformadores reductores que proporcionan media tensión en su salida. Las líneas de media tensión, que
distribuyen la energía por los mencionados centros de consumo, suelen ser subterráneas. De esta manera, se reduce el peligro de las mismas. Por último, se sitúan transformadores
reductores cerca de los consumidores y se lleva a cabo la última
reducción de la tensión, suministrando 230 o 400 voltios (baja tensión). Estas tensiones son ya mucho menos peligrosas para las personas que utilizan la electricidad.


EFECTOS DE LA ELECTRICIDAD

Los efectos fundamentales que se conocen de la corriente eléctrica, son:

EFECTO TÉRMICO

Al fluir la corriente eléctrica por ciertos materiales conductores, llamados resistivos, como el carbón se produce calor en los mismos, pudiendo construirse, gracias a este efecto, calefacciones, cocinas, hornos, calentadores de agua, planchas, secadores, etc.




EFECTO LUMINOSO

En una lámpara eléctrica incandescente, al fluir por su filamento resistivo una corriente eléctrica, éste se calienta a altas temperaturas, irradiando luz.




EFECTO QUÍMICO

Al fluir la corriente eléctrica por ciertos líquidos, éstos se disgregan, dándose el nombre de electrólisis a dicho proceso. Gracias ate es efecto se pueden producir productos químicos y metales, baños metálicos (galvanización) y recarga de baterías de acumuladores.



EFECTO MAGNÉTICO

Al conectar una bobina a un circuito eléctrico, aquélla produce un campo magnético similar al de un imán, lo que origina un efecto de atracción sobre ciertos metales. Aprovechando este efecto se pueden construir electroimanes, motores eléctricos, altavoces, instrumentos de medida, etc.





LA ELECTRICIDAD, MANIFESTACIÓN FÍSICA

La electricidad es una manifestación física que tiene que ver con las modificaciones que se dan en las partes más pequeñas de la materia, en los átomos, y más concretamente en el electrón. Seguidamente estudiaremos los fenómenos de electrización que se dan en los materiales.

Experiencia: Al acercar un bolígrafo de plástico, frótarlo con un paño de lana y luego acercalo a trozos de papeles.



Después de frotar el bolígrafo los trozos de papel son atraídos por el bolígrafo, lo que indica que debido al frotamiento se han desarrollado determinadas fuerzas debido a las cargas eléctricas, que previamente no existían. Para explicar el fenómeno de electrización observado en la experiencia, es necesario comprender los cambios que se han producido en las partes más pequeñas de la materia. Los materiales están compuestos básicamente por moléculas, siendo éstas las partículas más pequeñas que poseen todas las propiedades físicas y químicas del material original. A su vez, estas moléculas se componen de otras partículas más pequeñas, llamadas átomos. Así, por ejemplo la molécula de agua se compone de dos átomos de hidrógeno y de uno de oxígeno, tal como indica su fórmula química H2O.
El átomo es muy pequeño, del orden de una diezmillonésima de milímetro. Está compuesto de partes todavía más pequeñas, como son el núcleo y los electrones. El núcleo del átomo está formado por partículas elementales, tales como los protones y neutrones.

Los electrones giran a gran velocidad en órbitas alrededor del núcleo.



Si fuera posible situar un electrón frente a un protón, se podría observar un fenómeno de atracción. Al contrario, si enfrentamos dos electrones o dos protones éstos se repelen. Esto nos indica que tanto el electrón como el protón poseen una propiedad que se manifiesta en forma de fuerzas de atracción y de repulsión; nos estamos refiriendo a la carga eléctrica. Esta carga eléctrica es de diferente signo para el electrón y para el protón:



En un átomo, los protones se concentran en el núcleo junto a los neutrones y algunas partículas atómicas. A pesar de que los protones posean carga positiva y que entre ellos exista una gran fuerza repulsiva, éstos se mantienen confinados y muy próximos entre sí en el núcleo, debido a las enormes fuerzas de carácter nuclear. Los neutrones no poseen carga eléctrica y aportan masa al núcleo del átomo.
Los fenómenos que se dan en un átomo son comparables a los que se dan en el sistema solar. El planeta es el electrón y el sol es el núcleo. En un átomo los electrones giran a gran velocidad dentro de sus respectivas órbitas alrededor del núcleo. La fuerza centrífuga que los electrones desarrollan en su giro se ve compensada por la fuerza de atracción que aparece entre los protones de carga positiva situados en el núcleo y dichos electrones.
El electrón posee una masa muy pequeña, en torno a algo más de la milésima parte de la masa de un protón. Además, los electrones más alejados del núcleo son atraídos con menor fuerza por el mismo, lo que hace posible su movilidad hacia otros átomos.

ÁTOMO CON CARGA NEUTRA

Un átomo en estado normal posee el mismo número de electrones que de protones. Esto hace que exista un equilibrio entre las fuerzas de carácter eléctrico que se dan entre protones y neutrones, y por tanto que dicho átomo permanezca eléctricamente neutro. Así, por ejemplo, un átomo de litio posee 3 protones y 3 electrones: 3(+) + 3(-) = 0



ÁTOMO CON CARGA POSITIVA

Si por algún medio consiguiésemos arrancar electrones de las últimas órbitas de los átomos, surgiría un desequilibrio entre el número de cargas negativas y positivas, siendo mayores estas últimas y confiriendo, por tanto, una carga positiva a dicho átomo. Así por ejemplo, al frotar con un paño el litio, es posible que se arranque un electrón de su última órbita, quedando el átomo cargado positivamente por poseer un defecto de electrones: 3(+) +2(-) = 1(+)



ÁTOMO CON CARGA NEGATIVA

De la misma manera, si por algún procedimiento conseguimos agregar electrones a un átomo eléctricamente neutro, este exceso de electrones produce una carga negativa en el átomo. En el ejemplo del litio, al añadir un electrón en su última órbita da como resultado una carga negativa: 3(+) + 4(-) = 1(-)



LA ELECTRICIDAD ESTÁTICA

Al frotar determinados materiales aislantes, éstos pierden o 
ganan electrones, lo que origina cargas eléctricas estáticas en 
dichos materiales. 
El tipo de carga (positiva o negativa) con la que se electrizan los materiales después de haber sido frotados depende de los materiales que se empleen en el proceso.
Así, por ejemplo, si se frota una barra de vidrio con un paño de lana, los electrones se transfieren del vidrio hacia el paño, quedando electrizado el primero con carga positiva.



Por otro lado, si 10 que frotamos es una barra de ebonita con una piel de animal, los electrones son transferidos de la piel a la ebonita, quedando esta última cargada negativamente.



¿Qué ocurre si después de frotar dos barras de vidrio se acercan?



¿Qué ocurre si después de frotar una barra de vidrio y una 
de ebonita las barras se acercan?






El causante en todo momento de la electrización de los cuerpos es el electrón, ya que posee carga y movilidad para poder desplazarse por los materiales. A partir de estos dos conceptos es posible que exista la electricidad.



CARGA ELÉCTRICA

Se conoce como carga eléctrica de un cuerpo al exceso o defecto de electrones que éste posee:

[ul][li]Carga negativa, significa exceso de electrones.[/li][li]Carga positiva, significa exceso de protones.[/li][/ul]
La unidad de carga eléctrica es el culombio. 1 culombio equivale aproximadamente a un exceso o defecto de 6 trillones de electrones (1 culombio = 6,3 . 10^18 electrones).


EJERCICIO


a) Deterninar la carga eléctrica que tiene un barra de ebonita si una vez frotada posee un exceso de 25,2 . 10^18 electrones:





MOVIMIENTO DE ELECTRONES

Supongamos que cargamos eléctricamente, por frotamiento, una bola de vidrio y otra de ebonita, entre ellas aparece una diferencia de carga eléctrica.





 


Si ahora unimos eléctricamente las dos bolas mediante un conductor eléctrico, los electrones en exceso de la bola de ebonita cargada negativamente serán atraídos con fuerza por la carga positiva de la bola de vidrio. Dado que existe un camino conductor por donde se pueden desplazar los electrones de una bola a otra, aparece un movimiento de electrones por el mismo hasta que las cargas queden compensadas, es decir, hasta que la diferencia de cargas deja de existir.





 Al movimiento de electrones que se establece por el conductor eléctrico se denomina corriente eléctrica. Como se puede observar en la figura, el sentido de la corriente eléctrica lo establecen los electrones, es decir, del cuerpo donde hay exceso de electrones hasta el cuerpo donde hay defecto de ellos (del negativo al positivo). A la diferencia de cargas que se establece entre los dos cuerpos cargados eléctricamente, y que es la causante del movimiento de electrones, se la conoce por otro nombre: tensión o diferencia de potencial.


EL CIRCUITO ELÉCTRICO

Se le denomina esquema eléctrico, y en él se representan sus elementos (pila, conductores y lámpara) mediante símbolos normalizado.


La imagen anterior es equivalente a la siguiente imagen de un circuito eléctrico:



Las condiciones que se han de dar para que se forme un circuito eléctrico básico como el de la imagen anterior, son:
[ul][li]Un GENERADOR, que se encarga de generar una diferencia de cargas o tensión entre sus dos polos.[/li][li]Un CONDUCTOR, que permite que fluyan los electrones del generador de una parte a otra del circuito.[/li][li]Un RECEPTOR o aparato eléctrico, que aprovechando el movimiento de electrones consigue transformar la energía eléctrica en energía calorífica, luminosa, motriz, etc.[/li][/ul]El generador (en este caso una pila), a costa de consumir algún tipo de energía, separa las cargas en el interior del generador gracias a la fuerza electromotriz (f.e.m.), tomando electrones de una placa y depositándolos en otra. La placa donde son arrancados los electrones queda, por tanto, cargada positivamente (defecto de electrones), mientras que la placa donde se depositan se carga
negativamente (exceso de electrones), formándose el polo positivo y negativo del generador.
Ahora, entre dichos polos aparece una diferencia de cargas o tensión eléctrica que hace que los electrones sean fuertemente atraídos por el polo positivo. A través del generador los electrones no pueden fluir de un polo a otro, dado que la fuerza electromotriz tiene un valor un poco mayor que la fuerza provocada por la tensión.
El único camino posible por donde los electrones pueden moverse desde el polo negativo es por el conductor, atravesando el receptor hasta llegar al polo positivo. La f.e.m. del generador se encarga de seguir separando las cargas continuamente, y la tensión en bornes de la pila de reponerlos a través del receptor en un movimiento continuo, completándose así lo que se conoce por circuito eléctrico.





FORMAS DE PRODUCIR ELECTRICIDAD

El encargado de producir la electricidad es el generador, que aprovechando algún fenómeno físico es capaz de desarrollar una determinada fuerza electromotriz que separa las cargas entre sus polos y crea una diferencia de potencial o tensión. Existen varias formas de producir electricidad, de las cuales se construyen los diferentes tipos de generadores.

PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD POR REACCIÓN QUÍMICA

Las pilas y acumuladores son generadores que, aprovechando la energía que se desarrolla en determinadas reacciones químicas, producen electricidad.



Así, por ejemplo, podemos fabricar una pila sencilla con los elementos de la imagen. En este caso, introducimos una barra de cobre (Cu) y una barra de cinc (Zn) en una disolución de agua (H2O) con unas gotas de ácido sulfúrico(H2SO4). Los terminales de ambas barras se conectan a un
voltímetro.


El ácido sulfúrico disuelve las barra de cinc y de cobre, pasando sus átomos a la disolución. Por un lado, el cinc cede átomos a la disolución, dejando acumulados gran cantidad de sus electrones en la barra de cinc. Con la barra de cobre pasa algo similar, pero en ella se acumulan muchos menos electrones. El resultado es que la barra de cinc se hace mucho más negativa que la barra de cobre, apareciendo una diferencia de cargas, o tensión eléctrica, entre las dos barras. Mientras exista material activo en las barras para disolverse, esta pila elemental producirá fuerza electromotriz, pero la pila deja de ser útil cuando se agotan dichos materiales.
Sin embargo, los acumuladores eléctricos, como los que constituyen las baterías de los automóviles, se pueden recargar una vez agotados. Para ello basta con hacerles pasar una corriente eléctrica cuando están descargados. Esto se consigue conectándolos a una fuente de energía eléctrica.

Las aplicaciones prácticas de las pilas y acumuladores son ya bastante conocidas por todos; destacamos algunas de ellas: alimentación de aparatos portátiles, vehículo eléctricos, automóviles, instalaciones fotovoltaicas de energía solar, almacenamiento de energía eléctrica de emergencia, etc




PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD POR PRESIÓN

Existen ciertos materiales, como los cristales de cuarzo, 
que cuando son golpeados o presionados, entre sus caras aparece 
una tensión eléctrica. De alguna manera lo 
que ocurre es que al presionar el cristal los electrones salen desplazados de una de las caras a la otra, originando una diferencia
de cargas. Esta propiedad se denomina "piezoelectricidad".



Dado que la diferencia de potencial que aparece entre las caras de estos materiales es proporcional a la presión ejercida, con ellos pueden construirse agujas para tocadiscos, micrófonos piezoeléctricos, etc.
Ciertos encendedores de cocina aprovechan el efecto piezoeléctrico para su funcionamiento. En estos casos, un percutor golpea con fuerza un cristal, lo que provoca una fuerte diferencia de potencial entre sus caras (del orden de algunos miles de voltios). Al aplicar esta fuerte tensión entre dos electrodos, surge una chispa eléctrica entre ellos.

PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD POR MEDIO DE LA LUZ

Mediante la células fotovoltaicas es posible transformar directamente la energía luminosa en energía eléctrica. La célula fotovoltaica se construye con materiales semiconductores sensibles a la luz. Al incidir energía luminosa en estos semiconductores, se provoca el desprendimiento de
electrones en las últimas órbitas de sus átomos, provocando una diferencia de cargas entre su caras.



Las aplicaciones de esta forma de producir electricidad son: generadores de energía eléctrica para satélites espaciales y para suministro autónomo de energía en instalaciones apartadas de la red eléctrica.

PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD POR LA ACCIÓN DEL CALOR

Algunos cuerpos poseen propiedades termoeléctricas, con los cuales se pueden construir pares termoeléctricos. Éstos constan de dos metales distintos y unidos, que al ser calentados, manifiestan una diferencia de potencial entre sus extremos.



Este fenómeno se debe a que uno de los metales desprende más electrones que el otro, por efecto del calor, generándose una pequeña diferencia de cargas entre sus extremos que es proporcional a la temperatura de la unión. La energía eléctrica que se produce mediante este sistema es muy pequeña. Mediante este fenómeno se fabrican termopares para la construcción de termómetros (especialmente para medir temperaturas en hornos).

PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD POR ACCIÓN MAGNÉTICA

Esta forma de producir electricidad ya es conocida por 
todos nosotros. Se basa en el principio de Faraday, y es de esta 
forma como se produce la energía en las grandes centrales 
eléctricas mediante los alternadores o, en otros casos, con las 
dinamos en forma de corriente continua.
Cuando se mueve un conductor eléctrico (hilo metálico) en 
el seno de un campo magnético (imán o electroimán) aparece 
una corriente eléctrica por dicho conductor. Lo mismo ocurre 
si se mueve el imán y se deja fijo el conductor. En un generador 
eléctrico se hacen mover bobinas en sentido giratorio en 
las proximidades de campos magnéticos producidos por imanes 
o electroimanes.




INTENSIDAD DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA

El movimiento o flujo de electrones se denomina corriente. Para producirla, los electrones deben moverse por efecto de una diferencia de potencial. La corriente con el símbolo I. La unidad básica para medirla es el ampere (A). Un ampere de corriente se defino como el movimiento de un coulomb que pasa por cualquier punto de un conductor durante un segundo. Está magnitud es comparable al caudal de agua que pasa por una tubería de agua.





EJEMPLO N°1

Determinar la intensidad de corriente que se ha establecido por un conductor eléctrico si por él ha fluido una carga de 4 culombios en un tiempo de 2 segundos.



No lo pudiste leer, entonces tienes una pagina para pasarlo a audio loquendo pinchando aqui

Ademas dejo el libro en donde encontre esta información -->


Tutorial para descargar con Jdownloder
Como se Produce la Electricidad
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11 Comentarios Como se Produce la Electricidad
buena info gracias...
Interesante... me fascina la física.  
..y no olvides

sé positivo

pierde un electrón

 
Buena info, aunque creo que no estaría de mas que colocaras la fuente o fuentes.
Saludos
Cita elcuanto: Mostrar
mañana dejo el link del libro  
Gracias me gusto mucho, pero cambia la figura que aparece en EFECTO LUMINOSO por un foco, has puesto una celula fotovoltaica en vez de un foco.  
amigo porfavor si puedes pasas en link del libro o almenos ponlo en un post tuyo
Cita lycos60: Mostrar
deberia buscarlo, yo lo habia bajado ese dia cuando hize el post. No te prometo nada, si lo encuentro lo subo al MF
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