caratula

Unidad Educativa Juan XXIII

                 NOMBRE: LENIN QUEZADA

                    CURSO:PRIMERO C

                    MATERIA: INFORMATICA

           ESPECIALIDAD: ELECTRICIDAD

 

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la importancia de la electricidad

¿Cómo se produce la electricidad?

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PUBLICADO POR:FERNANDO PINO

© GETTY IMAGES/HEMERA TECHNOLOGIES/ABLESTOCK.COM/THINKSTOCK

Prácticamente en cada rincón del planeta en donde habita el Hombre, por más alejado y solitario que se encuentre, alguna forma de electricidad le acompaña. En nuestros días, resulta sumamente dificultoso imaginar a nuestras civilizaciones carentes de energía eléctrica y, de cierto modo, nuestra especie se ha vuelto dependiente de electricidad.

Por otra parte, dejando de lado las ideas básicas que todos tenemos sobre la electricidad, los generadores eléctricos y demás, nuestro propio cuerpo tiene electricidad y funciona con ella, recorriendo todo nuestro sistema nervioso y moviéndose a lo largo de todo nuestro organismo, Pero ¿qué es en sí? ¿de dónde viene o cómo se produce la electricidad? Te invito a conocer algunos datos interesantes e intentar contestar estas preguntas.

¿Qué es la electricidad?

COMSTOCK/COMSTOCK/THINKSTOCK

Ya lo mencionaba al comienzo, pero tómate un momento para pensar en cuántas cosas a tu alrededor tienen electricidad. Desde tu cuerpo y el de quienes están cerca de tí, a determinados factores climáticos y un sin número de electrodomésticos o dispositivos eléctricos en todas partes. La tenemos tan presente todo el tiempo que pocas veces pensamos en ella, pero la electricidad es una forma de energía sorprendente, muy importante y también interesante.

En sí, la electricidad es una forma ubicua de energía que resulta del movimiento, tanto de partículas cargadas como de electrones. La palabra electricidad proviene del griego elektron, término que refiere al ámbar y todo se debe al hecho de que fue en la Antigua Grecia en donde se comenzó a estudiar el fenómeno de la electricidad por primera vez en la historia de la humanidad. Tales de Mileto, por ejemplo, fue uno de los primeros hombres de ciencia en estudiar la electricidad, por el año 600 a.C. Tales realizó algunos experimentos de electrostática frotando ámbar contra plumas y otros objetos similares, elaborando algunos de los primeros conceptos acerca de las formas de electricidad, las cargas eléctricas y la electroestática.  

ISTOCKPHOTO/THINKSTOCK

Diversos experimentos e hipótesis se fueron desarrollando a lo largo de la historia, sin embargo, no fue hasta el siglo XVII que nuevos conocimientos significativos vieron la luz. Para entonces el médico y científico William Gilbert, trajo nuevos avances en torno al magnetismo, el electromagnetismo y la corriente estática, además del importante hecho de determinar que las fuerzas eléctricas se movían como un fluido. Este concepto sirvió de mucho en los años posteriores y en el año 1729, permitió a Stephen Gray dar cuenta de que ese fluido podía transmitirse desde algunos materiales a otros, llamándolos conductores a los que lo hacían y no conductores a los que no.

Con los experimentos e inventos de los científicos holandeses Ewald von Kleist y Pieter van Musschenbroek, como la famosa botella de Leyden, se logró comprender cada vez más el funcionamiento y el comportamiento de esta energía. En 1752 Benjamín Franklin realizó su conocido experimento de la cometa, dando cuenta que la electricidad también estaba presente en fenómenos climáticos como los rayos, mientras que además, Franklin también introduce la idea de que existían flujos eléctricos negativos y positivos. A fines del 1700, el francés Charles Augustin de Coulomb logra determinar algunas de las variables que afectan a una fuerza eléctrica y en el próximo siglo, el descubrimiento de la existencia de los electrones, en 1897, da lugar a la era de la electricidad moderna.

Todos estos aportes, a lo largo de la historia, han permitido describir la electricidadcomo todo el amplio conjunto de efectos físicos relacionados con la fuerza, la presencia, el movimiento y el flujo cargas eléctricas o las partículas cargadas electrónicamente, a través de la materia y el espacio. En ella entran todos los fenómenos relacionados, como los rayos, la corriente eléctrica, la inducción electromagnética o la electroestática.  

¿Cómo se genera electricidad?

SAM ROBINSON/PHOTODISC/THINKSTOCK

En nuestros días, la gran cantidad de energía eléctrica del mundo se produce de diversas maneras, siendo las principales los combustibles fósiles, fisión nuclear, agua y viento. Por ejemplo, en los generadores Michael Faraday, bobinas de alambre de cobre rotativas entre los polos de un imán, producen corriente eléctrica constante con el movimiento. Ese movimiento debe realizarse haciendo girar un gran disco, cuyo eje se une a una turbina que lo mantiene en movimiento constante. De esta manera, la gran cantidad de energía eléctrica se genera a partir del funcionamiento de estas turbinas, lo cual se logra de diferentes maneras. 

Mediante combustibles fósiles

Por medio de la quema de combustibles fósiles, la electricidad es generada cuando las paletas de la turbina se mueven gracias a grandes cantidades de vapor. El vapor se genera calentando miles y miles de litros de agua en hornos gigantes y luego se dirige hacia donde están las paletas mediante una serie de canales que presionan el vapor con fuerza. Para conseguir el vapor, el agua hierve con la quema de los combustibles fósiles, como por ejemplo el carbón, el petróleo o el gas natural. Por supuesto, las consecuencias no son las mejores y con este método se liberan grandes cantidades de dióxido de carbono, lo que contamina el aire y el medio ambiente considerablemente.

Con agua

Todos conocemos cómo funciona una represa. Mediante el agua que se controla en la represa se produce electricidad de forma muy similar, solo que en este caso no hay que quemar nada. Las represas de agua sirven para dos propósitos en particular: restringir o controlar grandes cantidades de agua (que a veces pueden resultar peligrosas) y la producción de corriente eléctrica. Controlando el paso del agua que corre a través de un gran río, se puede regular y dirigir con presión, fuertes chorros de agua que mueven las turbinas, produciendo así la electricidad.

Con viento

¿Recuerdas cuando te enseñamos cómo hacer energía eólica casera? En aquella oportunidad vimos cómo es posible generar energía eléctrica a partir de la energía eólica, aprovechando la fuerza del viento. Con la producción de electricidad a partir del viento se desarrolla exáctamente el mismo proceso, solo que a un nivel magno. La electricidad es producida a partir de grandes generadores de energía eólica, los molinos de viento y los aerogeneradores son utilizados para movilizar enormes turbinas que luego convierten la energía generada por el viento en energía eléctrica.

Mediante fisión nuclear

Mediante la fisión nuclear se creó la bomba nuclear, así es, sin embargo, con ella también es posible crear algo mucho más útil: energía eléctrica. Como sabemos, en la fisión nuclear se produce una reacción en cadena por medio de la cual se bombardea uranio con neutrones, haciendo que éste se divida. Cada vez que se divide un núcleo de uranio, más neutrones se liberan, haciendo que cada división nuclear en el uranio vuelva a dividirse una y otra vez. La reacción en cadena genera una gran cantidad de calor y ese calor se usa para calentar agua que luego se convierte en vapor. Ese vapor, al igual que en el primer tipo de generación de electricidad que vimos, mueve las turbinas cuando se conduce con presión hacia las turbinas generadoras que producen la electricidad.

Bien, sorprendente ¿no lo crees? Existen nuevos métodos para generar electricidadque están desarrollándose con la ayuda de nuevas tecnologías alrededor del mundo, por ejemplo con bio-residuos y hasta con materia fecal, ¿conoces alguna otra forma de generar energía eléctrica? ¿Cuál? ¿Cómo imaginas que se las arreglaría nuestra civilización con la falta de electricidad?  

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cuiestionario

¿Que es la electrotecnia?

¿Qué significa Electrotecnia?

25 Comments

La electrotecnia es la ciencia encargada de estudiar la aplicación técnica de la electricidad así como del magnetismo.

El origen del término electrotecnia viene de electro ytechne, es decir, la tecnología en la electricidad. El concepto pues abarca un amplio abanico de campos, entre los que se incluyen los sistemas de iluminación, motores eléctricos, robótica y contactos.

En las páginas de electrotecnia.com, a parte de estos aspectos citados, nos centraremos también en las fuentes de energía, poniendo una especial atención en las renovables.

¿Que es la electricidad?

lectricidad

nombre femenino

1. 1.

   Forma de energía que produce efectos luminosos, mecánicos, caloríficos, químicos, etc., y que se debe a la separación o movimiento de los electrones que forman los átomos.

   "antiguamente se consideraba que la electricidad era un fluido; la electricidad no se manifiesta igualmente en todos los cuerpos: la que se produce frotando un pedazo de resina tiene efectos contrarios a los de la que se produce frotando una barra de vidrio"
2. 2.

   Parte de la física que estudia la electricidad.

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energia vaporica

Definición de energía térmica (o calorífica)

La energía térmica (también energía calórica o energía calorífica) es la manifestación de la energía en forma de calor. En todos los materiales losátomos que forman sus moléculas están en continuo movimiento ya sea trasladándose o vibrando. Este movimiento implica que los átomostengan una determinada energía cinética a la que nosotros llamamos calor, energía térmica o energía calorífica.

Si se aumenta temperatura a un elemento aumenta su energía térmica; pero no siempre que se aumenta la energía térmica de un cuerpo aumenta su temperatura ya que en los cambios de fase (de líquido a gas, por ejemplo) la temperatura se mantiene. Por ejemplo, al calentar un cazo de agua, poco a poco le vamos dando energía térmica y va aumentando su temperatura, pero cuando llega a los 100ºC (temperatura de ebullición) la energía térmica que le suministramos a partir de este momento se utiliza para cambiar de fase (de líquido a gas, es decir, a vapor de agua) pero no para aumentar su temperatura.

La energía térmica (o calorífica) es que puede transmitirse de un cuerpo a otro por radiación, conducción o convección.

La energía térmica por radiación se transmite a través de ondas electromagnéticas. Es el modo con el que nos llega la energía térmica proveniente del Sol.

La transmisión de la energía térmica por conducción se experimenta cuando un cuerpo caliente está en contacto físico con otro cuerpo más frío. La energía se transmite siempre del cuerpo caliente al cuerpo frío. Si ambos cuerpos están a la misma temperatura no hay transferencia energética. Cuando tocamos un trozo de hielo con la mano parte de la energía térmica de nuestra mano se transfiere al hielo, por eso tenemos sensación de frío.

La transmisión de la energía térmica por convección se produce cuando se trasladan las moléculas calientes de un lado a otro. Seria el caso del viento.

La energía se mide en Julios (J) según el sistema internacional, aunque cuando se trata de energía calorífica también se suelen utilizar las calorías (cal) que corresponde a la cantidad de energía que se necesita para elevar un grado centígrado un gramo de agua. Una caloría equivale a 4.18 julios. 

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energia potencial

nergía potencial

La energía potencial es una de las magnitudes de más alcance de la física, entre otras cosas porque permite visualizar la dinámica de los cuerpos sujetos a fuerzas conservativas . Fundamentalmente, la energía potencial depende del tipo de interacción que se esté considerando y de la posición donde se localicen los cuerpos que componen el sistema físico de que se trate. Independientemente de la fuerza que la origine, la energía potencial que posee el sistema físico representa la energía almacenada en virtud de su posición y/o configuración, por contraposición con la energía cinética que tiene y que representa su energía debida al movimiento. La suma de ambas es una constante, suponiendo que se trate de sistemas conservativos, enunciado del principio de conservación de la energía en la física. Aun en el caso de sistemas físicos en los que intervienen fuerzas disipativas, que no conservan la energía, tiene sentido utilizar el concepto de energía como suma de las energías cinética más la potencial, aunque de manera aproximada, si la disipación es pequeña. Surge, por tanto, como una consecuencia de la existencia de las fuerzas conservativas.¹

Por otro lado, la energía potencial es una magnitud escalar que siempre resulta de mayor facilidad de uso que otras de naturaleza vectorial o tensorial . Puede adquirir valores positivos o negativos, teniendo, en general, un significado de repulsión en el caso positivo y de atracción en el negativo. Sin embargo, hay una indeterminación inicial en el valor cero de la energía potencial. Éste se establece con criterios físicos o de simetría de la fuerza que se considere y, por tanto, de la función energía potencial correspondiente. En otras ocasiones puede depender de los convenios empleados en la teoría física que se aplique y que tiende a facilitar y simplificar cada aplicación.² .

En realidad, partiendo de su definición, la energía potencial se encuentra establecida para operar con diferencias de la misma. Estas diferencias de energía potencial se expresan como el trabajo realizado por la fuerza originaria de la energía potencial, para trasladar el sistema de una posición a otra del espacio. Está relacionada directamente con otra magnitud física y matemática importante que es el potencial (escalar). La energía potencial interviene en el principio de conservación de la energía y su campo de aplicación es muy general. Está presente no solo en la física clásica y en sus formulaciones hamiltoniana y lagrangiana, sino también de la física cuántica, formando parte de una ecuación básica de la misma, la ecuación de Schrödinger. Tanto en la física clásica como en la física cuántica se presenta con el mismo significado y con la misma funcionalidad matemática. Finalmente, en física de partículas, se han llegado a utilizar potenciales complejos con el objeto de incluir también la energía disipada por el sistema.³

Índice

  [ocultar] 

• 1Introducción
• 2Energía potencial gravitatoria
  • 2.1La energía potencial cerca de la superficie de la Tierra
  • 2.2Velocidad de escape
  • 2.3Superficies equipotenciales
  • 2.4Ejemplos de la energía potencial gravitatoria
    • 2.4.1Montaña Rusa
    • 2.4.2Péndulo
  • 2.5Aplicación al movimiento planetario
• 3Energía potencial elástica
  • 3.1Ley de Hooke
  • 3.2Deducción de la energía potencial elástica
    • 3.2.1Propiedades de la curva de energía potencial
• 4Energía potencial electrostática y potencial eléctrico
  • 4.1Potencial debido a un sistema de cargas puntuales
  • 4.2Superficies equipotenciales
  • 4.3Aplicaciones
    • 4.3.1Los condensadores
    • 4.3.2El generador de Van de Graaff
• 5Energía potencial química
• 6Energía potencial nuclear
  • 6.1La barrera de potencial nuclear
  • 6.2La energía potencial nuclear entre dos nucleones libres
• 7Véase también
• 8Referencias
• 9Bibliografía
• 10Enlaces externos

Introducción[editar]

Si bien la energía cinética (${\displaystyle E_{c}}$) de un cuerpo es una propiedad física que depende de su movimiento, la energía potencial (${\displaystyle E_{p}}$), en cambio, es un concepto de energía que va a depender del tipo de interacción que se ejerce sobre el cuerpo, de su posición y de la configuración en el espacio del citado cuerpo o cuerpos sobre los que se aplica. Así en una situación ideal en la que los objetos que constituyen el sistema físico en estudio estén ausentes de fricción, entonces la suma de ambas energías, cinética y potencial, va a representar la energía total del sistema, ${\displaystyle E}$, y se va a conservar, independientemente de la posición o posiciones que vaya ocupando el sistema en el tiempo.⁴

La noción de energía potencial se relaciona con el trabajo realizado por las fuerzas sobre el sistema físico para trasladarlo de una posición a otra del espacio. La función energía potencial dependerá de forma importante del tipo de campo de fuerzas o interacción que actúe sobre el sistema. Por ejemplo, la fuerza de gravitación, la electromagnética, responsable de las interacciones eléctrica y magnética, o la elástica (derivada de la electromagnética). Si el trabajo no depende del camino seguido, entonces a la fuerza ${\displaystyle {\overrightarrow {F}}}$ se le llama conservativa y el trabajo ${\displaystyle W}$ expresa la diferencia de energía potencial ${\displaystyle E_{p_{A}}-E_{p_{B}}}$ del sistema entre la posición de partida (A) y la posición de llegada (B).⁵

${\displaystyle W_{AB}=\int _{B}^{A}{\overrightarrow {F}}\cdot \,{\overrightarrow {dl}}=E_{p_{A}}-E_{p_{B}}\qquad \qquad }$

También se utiliza la función potencial ${\displaystyle V}$ en lugar de la energía potencial ${\displaystyle E_{p}}$ para representar el trabajo realizado por la unidad básica de la interacción. Si, por ejemplo, la interacción es la gravitatoria, sería la unidad de masa y en el caso de la interacción eléctrica, la unidad de carga.

La función energía potencial y, en especial, la función potencial, tienen gran interés en la física no solo cuando se aplican a las interacciones que son importantes a nuestra escala, como son la gravitatoria, la electromagnética y la elástica (derivada de la electromagnética), sino también cuando se estudia cualquier tipo de fuerza o interacción, incluso en la física cuántica al tratar de resolver la dinámica de un sistema físico mediante la ecuación de Schrödinger.⁶ Se aplica, por ejemplo, a la física atómica en la obtención de los estados electrónicos del átomo o en la física molecular, para la obtención de los estados electrónicos, de vibración, de vibración-rotación y de rotación de la molécula, así como en la física del estado sólido. También se aplica en la física nuclear.⁷

En otras formulaciones más generales de la física, la función potencial juega, así mismo, un papel importante. Entre ellas, las formulaciones lagrangiana y hamiltoniana de lamecánica.⁸

Energía potencial gravitatoria[editar]

Los coches de una montaña rusa alcanzan su máxima energía potencial gravitacional en la parte más alta del recorrido. Al descender, esta se convierte en energía cinética, llegando a ser máxima al alcanzar el punto más bajo de su trayectoria (y la energía potencial mínima). Luego, al volver a elevarse debido a la inercia del movimiento, el traspaso de energías se invierte. Si se asume una friccióninsignificante, la energía total del sistema permanece constante

Artículo principal: Energía potencial gravitatoria

La energía potencial gravitatoria se define como la energía que poseen los cuerpos por el hecho de poseer masa y estar situados a una determinada distancia mutua. Entre las masas se ejercen fuerzas de atracción, de mayor intensidad cuanto mayores son estas. Aplicado, por ejemplo, al movimiento planetario, la masa mayor es la del sol que crea un campo de fuerzas gravitatorio que actúa sobre las masas menores de los planetas. A su vez, cada planeta crea un campo de fuerzas gravitatorio que actúa sobre las masas menores que estén próximas al planeta, los satélites.⁹

El trabajo realizado para llevar una masa de prueba m en presencia de otra masa M, fuente del campo gravitatorio, desde un punto A a otro B, es la diferencia de la energía potencial de la masa m en el punto de partida A menos la energía potencial en el punto de llegada B. El citado trabajo no depende del camino seguido sino tan solo de los puntos inicial y final. Al gozar de esta propiedad la fuerza gravitatoria y el campo gravitatorio (la fuerza gravitatoria sobre la unidad de masa), al campo se le llama campo conservativo y tiene pleno sentido obtener el potencial gravitatorio, derivado del campo creado por la masa M, así como la energía potencial gravitatoria derivada de la fuerza gravitatoria entre las masas m y M.

Si se considera una masa M en el origen del sistema de coordenadas como fuente del campo gravitatorio y se elige como referencia el infinito, punto en el que cualquier masa m tiene una energía potencial nula, la energía potencial es el trabajonecesario para llevar la masa m desde el infinito hasta un determinado punto A definido por la coordenada ${\displaystyle r}$ (la distancia del punto A al origen de coordendas)⁹

${\displaystyle W=E_{p_{A}}-E_{p_{\infty }}=}$ ${\displaystyle \Delta E_{p}=-\int _{\infty }^{A}F_{g}\cdot \,dr=-\int _{\infty }^{A}{\frac {G\cdot M\cdot m}{r^{2}}}\cdot \,dr=G\cdot M\cdot m\cdot \left\lbrack {\frac {1}{r}}\right\rbrack _{\infty }^{A}={\frac {G\cdot M\cdot m}{r_{A}}}=E_{p_{A}}\qquad \qquad [1]}$

Donde: ${\displaystyle E_{p}}$ es la energía potencial gravitatoria de la masa ${\displaystyle m}$, cuyo valor depende de la distancia ${\displaystyle r}$ entre la masa de prueba ${\displaystyle m}$ y la masa ${\displaystyle M}$ que genera el campo gravitatorio, y se mide en julios (${\displaystyle J}$). Por otro lado, ${\displaystyle F_{g}={\frac {G\cdot M\cdot m}{r^{2}}}}$ es la fuerza gravitatoria sobre la masa de prueba ${\displaystyle m}$ situada a una distancia ${\displaystyle r}$ de la masa ${\displaystyle M}$ que crea el campo gravitatorio y se mide ennewtons (${\displaystyle N}$). Además, ${\displaystyle G}$ es la constante de gravitación universal, cuyo valor es ${\displaystyle G=6.673\times 10^{-11}\;\left({\cfrac {{\text{N}}\cdot {\text{m}}^{2}}{{\text{kg}}^{2}}}\right)}$

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