¿Qué es la electricidad y cómo se genera y utiliza la electricidad?

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Hay algunos inventos que cambiaron la civilización humana. El primer invento fue la rueda , el segundo invento fue la electricidad , el tercer invento fueron las telecomunicaciones y el cuarto invento fue la computadora . Discutiremos la introducción básica de la electricidad . Cada sustancia en este universo está compuesta de muchos átomos y cada átomo tiene la misma cantidad de electrones negativos y protones positivos.

Como resultado, podemos decir que cada sustancia neutra tiene la misma cantidad de electrones y protones. Los protones son inamovibles y están fuertemente unidos al núcleo de los átomos. Los electrones también están unidos a los átomos y orbitan alrededor del núcleo en diferentes niveles distintos. Pero algunos de los electrones pueden moverse libremente o pueden salir de su órbita debido a influencias externas. Estos electrones libres y débilmente enlazados causan electricidad .

En condición neutra, el número de electrones y protones es el mismo en cualquier pieza de sustancia. Pero si de alguna manera el número de electrones en una sustancia es mayor que el número de protones, la sustancia se carga negativamente ya que la carga neta de cada electrón es negativa. Si el número de electrones en una sustancia es menor que el número de protones, la sustancia se carga positivamente.

La concentración de electrones libres siempre intenta ser uniforme. Ésta es la única razón para la electricidad. Expliquemos en detalle. Si dos cuerpos conductores cargados de manera diferente entran en contacto, los electrones del cuerpo de mayor concentración de electrones se moverán al cuerpo de menor concentración de electrones para equilibrar la concentración de electrones de ambos cuerpos. Este movimiento de carga (ya que los electrones son partículas cargadas) es electricidad.

Los términos relacionados en electricidad

  1. Carga eléctrica : Como dijimos anteriormente, el número de electrones y el número de protones son iguales en un cuerpo neutro. La cantidad de carga negativa y cambio positivo también es igual en un cuerpo neutro ya que la carga eléctricade un electrón y un protón es numéricamente igual pero su polaridad es opuesta. Pero por alguna razón, el equilibrio del número de electrones y protones en un cuerpo se distribuye, el cuerpo se carga eléctricamente. Si el número de electrones es mayor que el de protones, el cuerpo se carga negativamente y la cantidad de carga depende del número de electrones en exceso en el cuerpo. De la misma manera, podemos explicar el cambio positivo de un cuerpo. Aquí el número de electrones se vuelve menor que el de protones. La positividad del cuerpo depende de la diferencia entre protones y electrones en el cuerpo.
  2. Corriente eléctrica : cuando la carga fluye de un punto a otro para hacer una distribución uniforme de la carga, la velocidad a la que fluye la carga se llama corriente eléctrica . Esta tasa depende principalmente de la diferencia entre la condición cargada de dos puntos y las condiciones de la vía a través de la cual fluye la carga. La unidad de corriente eléctrica es Amperio y no es más que culombio por segundo.
  3. Potencial eléctrico : El nivel de condición cargada de un cuerpo se conoce como potencial eléctrico . Cuando un cuerpo está cargado, tiene la capacidad de realizar algún trabajo. El potencial eléctrico es la medida de la capacidad de un cuerpo cargado para realizar un trabajo. La corriente que fluye a través de un conductor es directamente proporcional a la diferencia de potencial eléctrico entre dos extremos del conductor. El potencial electricose puede visualizar como la diferencia de nivel de agua en dos tanques de agua conectados a una tubería. La velocidad del agua que fluye del tanque de mayor altura al tanque de menor altura depende de la diferencia de nivel o diferencia de altura del agua en los tanques, no de la cantidad de agua almacenada en los tanques. De la misma manera, la corriente eléctrica entre dos cuerpos depende de la diferencia de potencial entre dos cuerpos, no de la cantidad de carga almacenada en los cuerpos.
  4. Campo eléctrico : siempre hay una fuerza entre dos cuerpos cargados casi colocados. La fuerza puede ser atractiva o repulsiva dependiendo de la naturaleza de la carga de dos cuerpos. Cuando un cuerpo cargado entra en la zona cercana de otro cuerpo cargado, la fuerza se experimenta prácticamente. El espacio rodea un cuerpo cargado donde otro cuerpo cargado puede experimentar una fuerza que se llama campo eléctrico del cuerpo anterior.

Estos cuatro términos antes mencionados son los principales parámetros de la electricidad .

¿Cómo se genera la electricidad?

Hay tres formas básicas por las que generalmente producimos electricidad .

  1. Proceso electromecánico: cuando un conductor se mueve en un campo magnético y el conductor corta las líneas de flujo de campo , se produce electricidad en el conductor. Dependiendo de este principio funcionan todos los generadores eléctricos como generadores de CC , alternadores y todo tipo de dínamos.
  2. Proceso electroquímico: En todo tipo de baterías se produce electricidad debido a reacciones químicas. Aquí la energía química se convierte en energía eléctrica .
  3. Generación eléctrica de estado sólido: es el proceso más moderno de generación de electricidad . Aquí, los electrones libres y los huecos se generan en una unión PN y la distribución de los portadores de carga se desequilibra a través de la unión PN cuando la unión se expone a la luz. Estos electrones y huecos libres y su distribución desequilibrada a través de la unión provocan electricidad en un circuito externo. Según este principio, las células solares fotovoltaicas funcionan.

Tipos de electricidad

  1. Cuando la electricidad se produce en la armadura de un generador, siempre es alterna. Eso significa que la polaridad de la electricidad se altera en un intervalo periódico. En los generadores de CC, la electricidad producida en la armadura se rectifica a través del conmutador. En los alternadores , la CA producida en el inducido se alimenta al circuito externo a través de anillos colectores.
  2. Cuando la electricidad no cambia de dirección, se denomina electricidad de CC. Las baterías y las células solares producen electricidad de CC.

Generación Transmisión y Distribución de Electricidad

Distribución de Electricidad

Después de que la electricidad se genera en una planta de energía eléctrica , se intensifica con un transformador elevador para fines de transmisión. La generación de electricidad a bajo voltaje es práctica y económica. Pero la transmisión de bajo voltaje no es económica. Pero para la transmisión eléctrica , la electricidad generada primero se intensifica y luego, después de la transmisión, se reduce mediante transformadores reductores para fines de distribución eléctrica .

La generación de electricidad , la transmisión de electricidad y la distribución de electricidad son normalmente con sistema trifásico. La transmisión de CA de voltaje muy alto no siempre es económica y es por eso que a veces se usa la transmisión de CC . El sistema de suministro de las casas domésticas puede ser un AC monofásico, pero todos los suministros comerciales, industriales y domésticos más grandes son de un sistema trifásico .

JORGE CABRERA BERRÍOS Administrator
Ingeniero Electrónico por la UNI, con maestría y doctorado por la University of Electro-Communications (Japón).

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