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Electricidad. Fundamentos

Autor: J. Isabel Magallanes Sandoval
Curso:
8,80/10 (5 opiniones) |17734 alumnos|Fecha publicación: 20/01/2010
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Capítulo 8:

 Fuentes de electricidad

1.- POR INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA

2.- POR ACCIÓN QUÍMICA

3.- POR CALOR

4.- POR ACCIÓN DE LA LUZ

5.-POR PRESIÓN

DEFINICIÓN: Una fuente de electricidad es un dispositivo o mecanismo que emplea un principio o sistema para producir o generar energía eléctrica

1.-  POR INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA

El principio de la Inducción Electromagnética es el más utilizado en la práctica para la generación de corriente eléctrica, de hecho los generadores industriales emplean este principio: las plantas hidroeléctricas, termoeléctricas, diesel-eléctricas, etc.

fuentes de electricidadConsiste en hacer pasar una bobina múltiple frente a un campo magnético constante (es decir, sin variaciones), al pasar los conductores activos de dichas bobinas frente al campo magnético, estás cortan las líneas de flujo magnético en dirección perpendicular a dichas líneas de flujo, lo que induce una tensión eléctrica ó fuerza electromotriz (fem) en los conductores activos de la bobina que cortan el campo magnético y se crea una corriente de electrones a través de los conductores activos. En los generadores electromagnéticos reales se utilizan varios grupos de bobinas múltiples que permiten obtener altas tensiones de corriente eléctrica para fines prácticos.

electricidadLa fuerza electromotriz inducida tendrá una dirección determinada por la Regla de la mano izquierda, como se muestra en la figura siguiente:

En donde el dedo pulgar nos indica la dirección del movimiento del conductor activo, el dedo índice nos señala la dirección del las líneas de flujo magnético y el dedo medio nos muestra la dirección de la corriente inducida en el conductor activo que corta las líneas del campo magnético, registrada la magnitud de la fem inducida por el voltímetro conectado al conductor activo.

acción química

2.- POR ACCIÓN QUÍMICA

La siguiente fuente de electricidad, en orden de importancia, es la que utiliza la reacción química. Como su nombre lo indica se trata de un dispositivo que emplea algunas sustancias en estado líquido y otras en estado sólido, las cuales entran en reacción química (en cierta disposición física ó colocación) obteniendo como resultado una fuerza electromotriz (fem) que genera una corriente eléctrica a través de un circuito exterior conectado a los terminales de dicho dispositivo; Se trata de la pila eléctrica y el acumulador automotriz.

Existen en la práctica dos tipos básicos de pilas eléctricas, clasificadas como primarias y secundarias; la característica fundamental de las primarias es que no son recargables y se desechan y las secundarias tienen la ventaja de que son recargables ó reactivadas en su carga eléctrica; el ejemplo más al alcance del estudiante de las pilas primarias lo constituyen las pilas secas que usan los aparatos de radio portátiles, de 1.5 y 9 voltios. El ejemplo más común de pila secundaria es el acumulador automotriz que está compuesto por varias pilas ó celdas.

EL   ACUMULADOR   AUTOMOTRIZ

Para   facilitar   la comprensión al alumno escribimos aquí la estructura del acumulador automotriz de uso en el automóvil. Consiste en introducir dos placas metálicas llamadas electrodos, una de plomo (Pb) puro poroso y otra de peróxido de plomo (PbO2) en una solución liquida llamada electrolito, consistente en unaconcentración de ácido sulfúrico al 5% diluido en agua natural ( o sea, disuelto en  agua, al 5%) formula: H2SO4 +  H2O; a cada par de placas sumergidas en el electrolito se le denomina celda; al conjunto de dos ó más celdas se le llama batería; el acumulador es una batería porque e se compone de varias celdas.

acumulación automotriz

El objeto de agrupar dos ó más celdas es para obtener mayor tensión eléctrica, conectados en serie en un acumulador. El recipiente que contiene el electrolito y los electrodos puede ser de caucho endurecido o cristal para evitar la corrosión y las posibles fugas del líquido electrolito.  Al acumulador así construido se le denomina de ácido-plomo. Entre cada placa positiva  y  la  próxima   negativa   se  intercala  una  placa separadora de material aislante poroso, que puede ser de madera o cristal, con objeto de que permita el paso a través de el y que sea común para todas las placas del acumulador. Las placas positivas consisten en un enrejado o celosía de una aleación de plomo cubierto de material activo de peróxido de plomo poroso, las placas negativas son similares cubiertas de plomo puro poroso. La ecuación de descarga y carga de los acumuladores plomo-ácido cuando está en servicio, es la siguiente: 

automotrizDurante la reacción de descarga ambas placas se recubren de Sulfato de Plomo (SO4Pb) y el electrolito es rebajado por la formación de agua (H2O). Generalmente cada celda proporciona una tensión eléctrica de 2 voltios, como ya se dijo, para obtener mayores voltajes se combinan dos o más celdas conectadas en serie. La electricidad así generada se estudia por la electroquímica. 

3.- POR ACCIÓN DEL CALOR

acción del calorPara obtener una Fuerza Electromotriz  (fem) acompañada de una corriente eléctrica por medio de calor basta unir dos metales diferentes como el cobre y el hierro, por ambos extremos, y a una de las uniones aumentar la temperatura aplicando calor, en el extremo contrario se presentara una tensión eléctrica y corno consecuencia, un flujo de electrones, a este fenómeno se le conoce como "Efecto Termoeléctrico". Generalmente a estos empates (pares de metales térmicos como se les conoce) se les mide el voltaje generado del orden de millonésimas de voltio. A las uniones de hierro-cobre se ha encontrado que genera aproximadamente 7 micro-voltios por cada grado centígrado de diferencia entre los extremos unidos. El más usado en la práctica es la unión de cobre-constatan, que produce hasta 40 micro voltios por cada grado centígrado de diferencia de temperatura. 

4.- POR ACCIÓN DE LA LUZ

acción de la luzExisten en la naturaleza algunos materiales que reaccionan a la luz en general, es decir que son sensibles a las radiaciones luminosas, tanto naturales como artificiales. A los materiales que presentan esta propiedad ó característica se les denomina foto-sensitivos. Este fenómeno consiste en que al incidir un haz luminoso sobre la superficie de un material foto sensitivo produce electricidad desalojando ó emitiendo electrones libres de su superficie, fenómeno que se conoce como desprendimiento foto eléctrico. Los materiales más usados son el cesio, el selenio, el bario, el estroncio, el litio y otros materiales alcalinos. Parte de la energía de la luz llamada fotones es transferida a los electrones libres dentro del material y los lanza fuera de la superficie del mismo, con lo que se obtiene el desprendimiento foto eléctrico, que es estudiado por la foto electricidad.

Actualmente existen tres tipos de dispositivos foto eléctricos, clasificados como: foto emisivos, foto voltaicos y foto conductivos. Entre ellos están los que Utilizan en aplicaciones de control: Un dispositivo foto eléctrico puede operar un relevador siempre que un haz luminoso caiga sobre él, dicho relevador puede abrir las puertas de un garaje automáticamente con las luces delanteras del automóvil; operar un registrador mecánico y contar los objetos que se interponen entre una fuente luminosa y la celda foto eléctrica; conectar una alarma; abrir una puerta; etc., y muchas más aplicaciones son controladas por la energía liberada por la luz. 

por presión5.- POR PRESIÓN

Otro sistema de generar una fuerza electromotriz consiste en someter a presión mecánica algunos materiales como cristales de cuarzo, turmalina o sales de rochelle, se produce un desplazamiento de carga en sus superficies de sus caras dando como resultado el que aparezca una diferencia de potencial entre ellas. Este fenómeno es conocido como efecto piezo eléctrico y la fuerza electromotriz así generada se le llama Rezo electricidad. El efecto es temporal, solo mientras permanece la presión aplicada.

El efecto puede continuarse alternando la presión a las caras del cristal entre valores de comprensión y tensión lo que generará una fuerza electromotriz (fem) alterna. Inversamente, conectando los lados opuestos de un cristal piezo eléctrico a una fuente de tensión alterna se crean vibraciones continuas a lo largo del cristal. Entre las aplicaciones más comunes se mencionan las sales de rochelle y otros cristales extensamente usados en la construcción de brazos fonográficos y micrófonos para convertir las vibraciones sonoras (mecánicas) en correspondientes vibraciones eléctricas (pulsos eléctricos). La tensión de salida de un fonocaptor es aproximadamente de un voltio y la tensión de salida de micrófono de cristal es de aproximadamente de una centésima de voltio. (1/100) . También se utilizan en la construcción de hidrófonos sumergibles y estetoscopios, piezo-eléctricos. En todas estas aplicaciones los cristales se usan para generar una fuerza electromotriz cuando son sometidos a vibración mecánica ó sonido.

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