Electricidad Por Friccion

Electricidad por ficción

La fricción entre dos objetos a veces conduce a la transferencia de electrones de uno a otro. Los electrones son unidades de carga eléctrica negativa, y el objeto que gana electrones queda cargado negativamente, mientras que el que los pierde queda con una carga positiva. En realidad el sistema no ha ganado ni perdido carga eléctrica; la carga positiva de una parte es exactamente igual a la negativa transferida a la otra. Si el objeto esta construido por un material buen conductor (por ejemplo cobre) de la electricidad, los electrones instantáneamente se desplazan a través de él y anulan cualquier carga superficial. Por mas que frotemos una varilla de metal no conseguiremos que atraiga pequeños trozos de papel, no puede quedar cargada. Pero si el objeto fuera de algún tipo de material aislante (por ejemplo plástico), los electrones no podrían desplazarse a través de el, toda carga acumulada en algún punto de su superficie allí se quedaría. Una lapicera de material plástico que haya sido frotada atraerá trocitos de papel simplemente porque ha sido cargada y porque ha mantenido sus cargas. Objetos de cargas de igual tipo (es decir, positiva o negativa) se repelen y los de cargas opuestas se atraen. Llamamos a ésta, electricidad estática justamente porque las cargas no fluyen como en una corriente eléctrica, y si se mueven, lo hacen por distancias muy cortas. Los electrones se oponen a que se los amontone. Todos ellos poseen carga negativa y se repelen mutuamente; si hubiera una posible ruta de escape por la cual pudieran alejarse unos de otros, la tomarían. Cuando un aislador es cargado negativamente es tocado por nuestro dedo, los electrones excedentes se desplazarán a través de el por el cuerpo, hasta llegar a tierra, y el cuerpo cargado perderá su carga. Este flujo de electrones constituye una corriente eléctrica, mucho más pequeña que las corrientes eléctricas generadas por dinamos, alternadores o pilas. Sin embargo, hasta fines del siglo XVIII, era la única clase de electricidad conocida. Se la podía producir frotando una varilla de vidrio con una seda, o una de ámbar con la piel. Esta es la primera y más simple forma de máquina eléctrica de fricción. Las varillas obtenían cargas negativas o positivas según con que se las frotara y cual de las dos sustancias en fricción perdiera electrones con mayor facilidad. Cuanto más se frota una varilla, tanto mayor es la carga que desarrolla. La cantidad de cargas que puede acumular depende y está limitada por la conductividad entre la varilla y la mano que la sostiene o entre la varilla y el aire. La carga tiende a perderse porque la aislación nunca es perfecta. En el siglo XVIII se inventaron métodos más perfectos para producir triboelectricidad, es decir, electricidad estática por fricción. Guericke fabricó una gran esfera de azufre (un aislador) que hacía girar con una mano y frotaba con la otra. La esfera podía mantener una gran cantidad de carga y se podía descargar acercándole al extremo de un conductor. La fuerza de repulsión entre los electrones puede llegar a ser tan grande que saltan a través del aire que los separa, produciendo una chispa. También las nubes cargadas con electricidad estática pierden su carga eléctrica mediante chispas que nosotros denominamos relámpagos. Se fabricaron máquinas de mayor tamaño y se produjeron mayores cantidades de electricidad. Ahora resultaba necesario un sistema de almacenaje de las cargas de modo que pudieran utilizarse cuando se deseara. El primer dispositivo fue la botella de Leyden, que era una botella de vidrio recubierta por dentro y por fuera con hojas de metal. El recubrimiento interior era conectado a la máquina de fricción y los electrones transferidos por efecto de la fricción fluían hacia el y ahí quedaban. Cuando la botella no podía admitir más carga se la desconectaba, se la aislaba y las cargas que poseía eran almacenadas para uso futuro. El moderno capacitor, como se vio anteriormente, emplea el mismo principio que la botella de Leyden; posee dos capas conductoras separadas por un aislador.

Electricidad por calor

Una cantidad estimada en el 90 por ciento de toda la electricidad producida en el mundo, desde las grandes plantas generadoras hasta los motores de vehículos, se genera a través de esta conversión indirecta del calor. En el proceso, se desperdicia gran parte del mismo, liberado en el entorno. Cualquiera que haya experimentado alguna vez una avería en su automóvil por el mal funcionamiento del radiador, ha comprobado por sí mismo este exceso de calor.

"Para generar 1 vatio de energía se requieren aproximadamente 3 vatios de calor de entrada, y ello implica descargar en el entorno el equivalente aproximado de 2 vatios de energía en forma de calor", expone Arun Majumdar, profesor de ingeniería mecánica de la Universidad de California en Berkeley e investigador principal del estudio. "Incluso si sólo una fracción del calor perdido pudiera convertirse en electricidad de manera rentable, el impacto sería enorme, ya que supondría un ahorro masivo de combustible e importantes reducciones en las emisiones de dióxido de carbono".

Por desgracia, la temperatura a la que se libera el calor en muchas máquinas es demasiado baja para que éste pueda ser utilizado con eficacia por los motores

Durante los últimos 50 años, emplear este calor desperdiciado ha sido un importante objetivo de las investigaciones en los conversores termoeléctricos, que emplean un método más simple y directo de generar la electricidad. Tales conversores cuentan con el efecto Seebeck, un fenómeno en el cual se produce un voltaje cuando dos metales distintos presentan una diferencia de temperatura a través de la zona de contacto entre ambos.

Sin embargo, tales generadores termoeléctricos operan con una eficiencia del 7 por ciento, bastante pobre si la comparamos con la del 20 por ciento que ofrecen los motores de calor tradicionales. Es más, tales conversores están hechos de aleaciones metálicas caras y exóticas, como el bismuto y el telurio, haciéndolos demasiado costosos y poco prácticos para extender su uso.

Los nuevos estudios de la UCB marcan la primera vez que el efecto Seebeck ha sido medido en una molécula orgánica, sentando las bases para el desarrollo de conversores termoeléctricos más rentables. "La meta es obtener resultados a partir de materiales que sean más abundantes y fáciles de procesar", subraya Rachel Segalman, coautora del estudio y profesora de ingeniería química en la UCB. "Los productos orgánicos son baratos y pueden procesarse con facilidad".

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