Formas De Producir Electricidad

Electricidad por contacto

Las primeras observaciones sobre fenómenos eléctricos se realizaron ya en la antigua Grecia, cuando el filósofo Tales de Mileto (640-546 a.c.) comprobó que, al frotar barras de ámbar contra pieles curtidas, se producía en ellas características de atracción que antes no poseían.

Para explicar cómo se origina la electricidad estática, hemos de considerar que la materia está hecha de átomos, y los átomos de partículas cargadas, un núcleo rodeado de una nube de electrones. Normalmente, la materia es neutra, tiene el mismo número de cargas positivas y negativas.

Algunos átomos tienen más facilidad para perder sus electrones que otros. Si un material tiende a perder algunos de sus electrones cuando entra en contacto con otro, se dice que es más positivo en la serie tribo - eléctrica.

Si un material tiende a capturar electrones cuando entra en contacto con otro material, dicho material es más negativo en la serie tribo - eléctrica.

Estos son algunos ejemplos de materiales ordenados de más positivo a más negativo:

Piel de conejo, vidrio, pelo humano, nylon, lana, seda, papel, algodón, madera, ámbar, polyester, poliuretano, vinilo (PVC), teflón.

El vidrio frotado con seda provoca una separación de las cargas por que ambos materiales ocupan posiciones distintas en la serie tribo - eléctrica, lo mismo se puede decir del ámbar y del vidrio.

Cuando dos materiales no conductores entran en contacto uno de los materiales puede capturar electrones del otro material. La cantidad de carga depende de la naturaleza de los materiales (de su separación en la serie tribo - eléctrica), y del área de la superficie que entra en contacto.

Se puede decir que:

1. La materia contiene dos tipos de cargas eléctricas denominadas positivas y negativas. Los objetos no cargados poseen cantidades iguales de cada tipo de carga. Cuando un cuerpo se frota la carga se transfiere de un cuerpo al otro, uno de los cuerpos adquiere un exceso de carga positiva y el otro, un exceso de carga negativa. En cualquier proceso que ocurra en un sistema aislado, la carga total o neta no cambia.

2. Los objetos cargados con cargas del mismo signo, se repelen.

3. Los objetos cargados con cargas de distinto signo, se atraen.

Electricidad por presión

La electricidad producida por presión se denomina piezoelectricidad. Está generada por la comprensión y descomprensión de determinados materiales de cristal, como el cuarzo.

La capacidad de los cristales para desarrollar una carga eléctrica cuando son sometidos a presión, es muy útil cuando se necesitan señales de referencia muy precisas. Así, se utilizan los cristales en múltiples equipos electrónicos que necesitan realizar cálculos con errores despreciables, o incluso para la calibración de otros equipos menos precisos. Para ello, mediante circuitos osciladores se les hace vibrar permanentemente, es decir comprimirse y descomprimirse, a miles e incluso millones de veces por segundo.

Características piezoeléctricas de los cristales

Los cristales de algunas sustancias, tales como las sales de Rochela o el cuarzo, tienen características piezoeléctricas peculiares. Cuando se comprime un cristal de cuarzo, los electrones tienden a moverse en una dirección. Esta tendencia crea una diferencia de potencial en las caras opuestas del cristal que puede ser medido con un voltímetro. Si se conectase un hilo conductor entre la cara positiva y la negativa del cristal los electrones fluirían del polo negativo hacia el positivo a través del hilo.

Si presionamos las dos caras de un cristal se produce una diferencia de potencial en sus extremos que puede ser medida con un voltímetro.

Si la presión se mantiene constante, la corriente sigue fluyendo hasta el momento en que las cargas se igualan. Cuando cesa la fuerza de presión y el cristal se descomprime, entonces éste desarrolla una fuerza en sentido contrario que hace fluir la corriente igualmente pero en dirección opuesta.

Pero además, los cristales tienen la característica de ser reversibles, es decir, pueden desarrollar una energía mecánica a partir de una energía eléctrica. Así, si aplicamos una fuerza electromotriz a ambas caras de un cristal, éste se dilatará o contraerá en proporción directa a la fuerza aplicada.

Los cristales son reversibles: si se aplica una energía eléctrica en sus extremos se dilata o contrae en proporción a la fuerza aplicada

De lo dicho, se resume en que un cristal puede convertir una energía mecánica (presión) en una fuerza eléctrica (voltaje), o viceversa, una fuerza eléctrica en energía mecánica. La capacidad en potencia de un cristal es muy pequeña, pero es muy útil por su gran sensibilidad a los cambios de fuerza mecánica y temperatura.

Los cristales que se utilizan en los equipos eléctricos y electrónicos son muy pequeños, delgados y delicados, por ese motivo se les suele proteger mediante un encapsulado o cartucho a prueba de golpes y humedad. En los aparatos miniaturizados, como los teléfonos móviles pueden ser tan diminutos como la cabeza de una cerilla.

Aplicación de los cristales

Los cristales tienen una amplia aplicación en diversos circuitos electrónicos: se utilizan por ejemplo como elemento captador en los micrófonos sensibles y de calidad. También en los circuitos sintonizados de los aparatos de radio, con objeto de hacer resonar una bobina tanque a la frecuencia de recepción de una emisora, o como señal armónica de la misma. Por ejemplo, una emisora de radio que se reciba en la banda de frecuencia modulada de 100 Mhz (100 millones de hercios o ciclos por segundo), puede sintonizarse con un cristal que resuene (vibre) en su misma frecuencia fundamental (100 Mhz), o en un armónico de la misma: 50 Mhz (segundo armónico), 33,33 Mhz (tercer armónico), 25 Mhz (cuarto armónico), etc.

Las comunicaciones espaciales o la radio y televisión por satélite, por ejemplo, no alcanzarían el actual nivel tecnológico sin la existencia de los cristales. Una emisora de satélite utiliza frecuencias del orden de los gigahercios, es decir, miles de millones de hercios, lo que implica utilizar cristales que resuenan (vibran) con gran estabilidad a frecuencias de miles e incluso millones de veces por segundo, y que después son multiplicados electrónicamente para obtener esas altísimas frecuencias utilizadas en este tipo de emisiones.

Electricidad por calor

Otro método de producir electricidad es mediante calor aplicado a la unión o junta de dos metales distintos (par térmico), por ejemplo cobre y hierro.

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