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Formas de producir electricidad

Cuando los átomos de un elemento conductor son sometidos a una fuerza externa que puede ser del tipo magnética, reacción química o luz solar, los electrones girando en la última orbita tienden a salir de esta y encontrar una órbita en un átomo vecino. A esta fuerza externa en electricidad se le llama fuerza electromotriz que al lograr que los electrones cuando abandonan a su núcleo, generan unas cargas eléctricas las cuales producen una diferencia de potencial entre sus polos.

 

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 Figura 1. Aquí 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.

pila


Figura 1

El ácido sulfúrico disuelve las barras 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, teniendo que desecharla al agotarse dichos materiales.
Al contrario, los acumuladores eléctricos, como los que constituyen las baterías de los automóviles, se pueden recargar una vez agotados. Para ello basta con hacerle pasar una corriente eléctrica cuando está descargado. Esto se consigue conectándolo a una fuente de energía eléctrica.
Las aplicaciones prácticas de las pilas y acumuladores son ya bastante conocidas por todos nosotros, destacamos algunas de ellas: alimentación de aparatos portátiles, vehículos 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 (Figura 2). 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 le denomina “piezoelectricidad”.
Dado que la diferencia de potencial que aparece entre las caras de estos materiales es proporcional a la presión ejercida, es posible la construcción con ellos de 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.

celda solar

Figura 2

Producción de electricidad por acción de la luz:
Mediante la célula fotovoltaica es posible transformar directamente la energía luminosa en energía eléctrica.
La célula fotovoltaica se construye con materiales semiconductores sensibles a la luz. Al incidir la energía luminosa en estos semiconductores, se provoca el desprendimiento de electrones en las últimas órbitas de sus átomos, provocando una diferencia de cargas entre sus caras (Figura 3).

fotovoltaica

Figura 3

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 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 es debido 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 son proporcionales 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). (Figura 4).

termocupla

Figura 4

Producción de electricidad por acción magnética:
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  (Figura 5).
En un generador eléctrico se hacen mover bobinas en sentido giratorio en las proximidades de campos magnéticos producidos por imanes o electroimanes (Figura 6). Se basa en el principio de Faraday, y de esta forma se produce la energía en las grandes centrales eléctricas mediante los alternadores en forma de corriente alterna, o en otros casos con las dinamos en forma de corriente continua.

generador estaticogenerador

Figura 5                                Figura 6

 

 
 
 

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