[Autor: Isaac Albino Espinoza]
La Electricidad, al igual que la materia, la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma; ya sea la energía potencial que tiene la caída de agua de un río, la energía cinética del viento o incluso la energía que usamos para desempeñar nuestras tareas habituales puede ser transformada en energía eléctrica.
Para esto el hombre, a lo largo de la historia, ha desarrollado diversos métodos con el fin de permutar la energía de nuestro alrededor en electricidad, de los cuales, los más trascendentes serán explicados a continuación:
1. Frotamiento
Este método se remonta al 600 a.C, cuando Tales de Mileto, filósofo griego, observo como una varilla, previamente frotada, atraía pequeños cuerpos. Actualmente esta técnica sirve solo para el estudio de la electrostática mediante el uso de un electróforo pues no se logra generar la energía que demandan las industrias de hoy.
2. Presión
Existen algunos cristales denominados piezoeléctricos los cuales al ser deformados por acción de fuerzas externas generan un voltaje el cual es usado en distintos campos de la industria:
- Para la fabricación de los nuevos motores de inyección de combustible se utiliza un material piezoeléctrico el cual al ser sometido a un voltaje se deforma permitiendo abrir el inyector el cual transporta el combustible hacia el cilindro en donde el combustible es quemado para producir movimiento.
- Los encendedores usan un material piezoeléctrico al cual se golpea violentamente para generar un voltaje instantáneo que se exterioriza en forma de chispa la cual entra en contacto con el combustible permitiendo encender el mechero.
- Los cristales piezoeléctricos también se usaron en la Primera Guerra Mundial transformando la presión de las ondas sonoras de los submarinos en pulsos eléctricos, los cuales, mediante cálculos físicos y matemáticos, revelaban su ubicación.
3. Luminosidad y Calor
La diferencia de temperatura que tienen dos metales unidos producen electricidad. Al instrumento que realiza esta acción se le denomina termopar o termocupla en el cual, metales sometidos a una fuente de calor y entremezclados con punto triple de temperatura distintos producen una diferencia de potencial conectando el punto caliente (metal a mayor temperatura) con el punto frío (metal a menor temperatura). Su aplicaciones están ligadas al uso de sensores de temperatura haciendo uso de una relación voltaje – temperatura.
Las ondas electromagnéticas que recibimos del sol las percibimos a través de nuestros sentidos en luz y calor. Sin embargo estas ondas son mucho más que eso, pues están compuestas de un campo eléctrico y un campo magnético las cuales permiten el transporte de energía. Para explotar este recurso, nos servimos de centrales térmicas solares y paneles solares fotovoltaicos.
En las centrales térmicas solares se aprovecha el calor de las ondas electromagnéticas; mediante procesos termodinámicos se genera vapor el cual hace girar el eje de un generador produciendo energía eléctrica. La eficiencia depende mucho a la temperatura que se logre llegar, es por esto que se necesita una gran cantidad de espejos reflectores lo cual demanda una gran inversión.
Los paneles solares fotovoltaicos, o paneles solares es actualmente la aplicación de la tesis del Efecto Fotoeléctrico que le daría el premio nobel a Albert Einstein. Las ondas solares contienen fotones las cuales son partículas encargadas del comportamiento radioactivo de todo el universo; la emisión de estos fotones por medio de algún tipo de radiación, en el caso del sol, radiación electromagnética golpean los electrones de cierto material otorgándoles una cierta cantidad de movimiento lo cual implica la producción de electricidad. Actualmente los materiales que se usan para la construcción de estos paneles solo logran asimilar a lo sumo la quinta parte de los fotones que una onda electromagnética nos da, lo cual hace que su eficiencia sea imperfecta. Sin embargo, la utilización de estos paneles a gran escala es rentable adicionando que cada vez surgen nuevos materiales de absorción más eficaces y que, como consecuencia, en un futuro muy cercano, podríamos estar hablando de la fuente de energía más usada a nivel mundial.
4. Procesos Químicos
Las reacciones químicas y la electricidad están relacionadas intrínsecamente pues al hablar de aniones (ganancia de electrones) o cationes (pérdida de electrones) se da por entendido un movimiento de electrones. Una electrólisis es una reacción química generada por el suministro de cierto voltaje; caso contrario, si un voltaje se genera a consecuencia de una reacción química estamos hablando de acumuladores de energía eléctrica como lo son las baterías.
Una batería funciona de la siguiente manera:
- Se necesitan dos electrodos conectados, los cuales son conductores eléctricos (metales). Al electrodo por el cual los electrones salen de la celda lo denominaremos ánodo y al electrodo por el cual entran los electrones lo denominaremos cátodo.
- Se necesita luego dos electrolitos los cuales serán los que conduzcan los iones a través de un puente salino.
- Finalmente, los componentes aniones se mueven hacia el ánodo y los componentes cationes hacia el cátodo produciéndose una diferencia de potencial o voltaje entre ambos electrodos que se puede medir con un voltímetro.
Actualmente, usamos estas baterías en muchos dispositivos portátiles, sin embargo esta tecnología está siendo criticada pues al descomponerse la envoltura de la batería, estos electrolitos quedan expuestos ocasionando daños al medio ambiente.
5. Magnetismo
La producción de electricidad a través del magnetismo es estudiada por la Ley de Faraday. Esta ley explica que un conductor sometido a la variación con respecto al tiempo de un flujo magnético (segundo término de la ecuación) ocasiona una fem inducida o voltaje inducido (primer término de la ecuación) ; en otras palabras, si tenemos un conductor al cual le acercamos y alejamos a través del tiempo un imán haciendo variar ese flujo magnético trae como consecuencia electricidad.
Un alternador es un ejemplo de aplicación de esta ley. Aquí el inductor que no es nada mas que un imán que gira con cierta frecuencia producto del movimiento mecánico del auto, hace cargar eléctricamente al inducido el cual esta hecho de un material conductor que transmite esa electricidad hacia la batería recargable. Sabemos que existen otras fuentes de obtención de electricidad como el uso de la energía hidráulica de los ríos o las mareas, la energía de los vientos, la energía radioactiva pero no son consideradas como fuentes básicas pues dependen ya sea del calor, la luz o de los componentes radioactivos explicados anteriormente.
Fuentes:
- 2010 – FISICA para ciencia e ingeniería con Física Moderna. VOL 2. México D.F – SERWAY – JEWETT
- 2006 – Enciclopedia Salvat. Barcelona: Salvat. – SALVAT 2006
- Wikipedia (Web en Línea) http://es.wikipedia.org
