UNIDAD 10 ENERGÍA ELÉCTRICA, ¿CÓMO APROVECHARLA? CIRCUITOS
9.1 ENÉRGÍA ELÉCTRICA
A.2. El generador de corriente
9.1 ENÉRGÍA ELÉCTRICA
A.2. El generador de corriente
Existe un dispositivo, llamado generador
eléctrico de corriente continua, tal que al conectar los extremos de un
hilo conductor a sus bornes o polos (contactos metálicos entre los
que existe una diferencia de potencial constante) circula por el hilo una
corriente que se mantiene. Para que esto suceda, el generador debe cumplir dos
funciones:
De acuerdo con lo anterior, en un circuito
eléctrico elemental que consta
de un generador y un hilo conductor conectado a sus bornes, la carga positiva
realiza un trayecto cerrado en el que podemos diferenciar dos partes:
a) Cuando la carga
positiva circula por el interior del generador desde el potencial menor al
mayor. Para que esto suceda, el generador ha de aportar la energía necesaria
para “subirla” por dentro de la pila desde el potencial más bajo (polo
negativo) al potencial más alto (polo positivo). Es algo parecido a lo que hace
una bomba hidráulica para elevar agua.
b) Cuando la carga
positiva circula por el exterior del generador (por el hilo conductor) desde el
potencial mayor al menor. En este proceso la carga positiva pierde energía (la
suministrada anteriormente por el generador) que, como veremos, se transfiere
al exterior mediante calor (el hilo conductor se calienta).
Los generadores más comunes son los conocidos como “pilas” o “baterías”.
En las etiquetas de las pilas viene marcada la diferencia de potencial
existente entre sus bornes (cuando están desconectadas). Es habitual encontrar
pilas de 1’5 V, 4’5 V, etc. En todos los casos la energía que aporta la pila
para conseguir que la carga positiva circule por dentro de ella, proviene de
las reacciones químicas que ocurren en su interior, por eso, según los
reactivos que se utilizan hay pilas que se denominan “salinas”, “alcalinas”,
etc. Este tipo de generador se “gasta” con el uso, debido a que los reactivos
se van consumiendo. No obstante, también existen pilas recargables, en las
cuales (suministrando energía) se consigue invertir el proceso químico y que
los productos de la reacción se vuelvan a transformar en los reactivos
originales; esto sucede, por ejemplo, con las pilas que llevan los teléfonos
móviles.
Las pilas pueden contener sustancias químicas que contaminan el medio
ambiente (metales pesados como cadmio, mercurio, níquel, etc.) y que son muy
tóxicas para los seres vivos. Por eso es preferible utilizar siempre que se
pueda pilas recargables y no tirar las pilas usadas a la basura sino
depositarlas en contenedores apropiados.
Otros generadores, muy utilizados, son los “adaptadores” que, a
diferencia de las pilas, no son autónomos sino que sólo funcionan al
conectarlos a la red.
Sea cual sea el tipo de generador, se representan esquemáticamente
siempre del mismo modo:
el punto conectado a la raya más larga representa el borne del generador
de mayor potencial (por esta razón se le señala con un signo + y se le suele
llamar “polo positivo”), mientras que el punto conectado a la raya más corta
representa el borne de menor potencial (por esta razón se le señala con un
signo – y se le suele designar como “polo negativo”).
Si en el hilo conductor intercalamos una bombilla apropiada, el calor es
capaz de poner incandescente el filamento de la bombilla y ésta se enciende. Si
intercalamos un aparato eléctrico (por ejemplo un ventilador) podemos
aprovechar parte de la energía asociada a la corriente eléctrica para hacerlo
funcionar (en este caso para hacer girar las aspas del ventilador). Es algo
parecido a lo que ocurre cuando en una corriente de agua situamos, por ejemplo,
una rueda de paletas (noria) y aprovechamos la energía asociada a la corriente
de agua para hacer funcionar un molino hidráulico.
A.6. Representación
esquemática de un circuito de corriente continua
Para representar de forma esquemática un circuito de corriente continua
se utilizan una serie de símbolos que conviene conocer.
Como ya hemos visto, un generador de corriente se simboliza por dos
segmentos de distinta longitud verticales y paralelos. Cuando el generador es
capaz de suministrar distintas diferencias de potencial entre sus bornes, se
añade al símbolo anterior una flecha, tal y como se indica a continuación
Un hilo conductor cuya resistencia eléctrica sea apreciable se suele
simbolizar mediante una línea quebrada o simplemente mediante un pequeño
rectángulo. Si la resistencia es variable (se llama entonces reostato) se añade
una flecha como se indica a continuación. Conviene tener en cuenta que, en
todos aquellos casos en los que la resistencia se pueda considerar despreciable
(prácticamente nula), se representará mediante una línea recta; por tanto, en
aquellos tramos del esquema de un circuito en los que haya una línea recta se
considera que no hay resistencia.
Una bombilla se puede representar de distintas formas. Una de ellas es
mediante un círculo con un aspa dentro y otra como una simple resistencia.
Además también es usual el símbolo que representa un interruptor, como
puede verse en el circuito siguiente:
A.9.
Desde los tiempos remotos la humanidad se había ido defendiendo contra
la diaria e inquietante desaparición de la luz del Sol. Primero con hogueras,
luego con antorchas y lámparas de aceite y posteriormente con lámparas de grasa
de ballena, queroseno, gas, etc. Todos estos sistemas habían proporcionado una
luz mediocre y oscilante con la que combatir la oscuridad de la noche.
La introducción generalizada de la iluminación a gas en las fábricas en
el siglo XIX no tuvo, por otra parte, efectos sociales beneficiosos inmediatos,
ya que permitió a los patronos alargar unas jornadas de trabajo ya demasiado
extensas.
Finalmente, ya a finales del siglo XIX, la electricidad proporcionó un
sistema más seguro, mejor y más práctico. El problema era calentar con
electricidad un pequeño filamento hasta hacerle emitir un resplandor
incandescente. La cuestión en sí no era demasiado complicada, sin embargo muchos
intentos fracasaron porque no había medio de evitar que el filamento se quemara
con el oxígeno del aire y se destruyera. En 1875, Crookes, ideó un método
adecuado para hacer un vacío suficiente dentro de un recipiente de vidrio en el
que se colocaba el filamento, pero los materiales utilizados eran poco
satisfactorios, ya que se rompían con bastante facilidad. En 1878, Thomas
Edison, de 31 años, se manifestó dispuesto a abordar el problema. Su reputación
como inventor era tan grande que su anuncio hizo subir la bolsa de Nueva York y
Londres, haciendo tambalearse las acciones de las compañías de gas encargadas
de la iluminación.
Edison no fue, pues, el primero en inventar la luz incandescente usando
una bomba de vacío y tampoco descubrió ningún principio científico básico de
este sistema. Lo que hizo fue encontrar un material que funcionaba
aceptablemente como filamento (hebra de algodón carbonizado) y diseñar un bulbo
de vidrio adecuado en el que colocarlo. Además (lo que es aún más importante)
solucionó un problema bastante más complejo: abastecer a miles de hogares con
una cantidad de electricidad constante. Con ello posibilitó el uso de la
electricidad a una enorme masa de consumidores. Edison se dio cuenta de que el
sistema de distribución de la electricidad por los hogares debía hacerse de tal
forma que las bombillas funcionaran independientemente, de manera que, si una
de ellas se fundía, las demás siguieran funcionando y no se quedase el resto de
la casa a oscuras. Para conseguir este efecto, las distintas bombillas debían
conectarse como se indica en el esquema siguiente (conexión en paralelo).
Posteriormente se incorporaron sucesivas mejoras (filamento de
tungsteno), introducción de gas nitrógeno dentro del bulbo, etc. Edison fundó
una compañía de electricidad, la Edison Electric Company, que comenzó a
instalar sus sistemas de iluminación en 1882. Tres años después ya habían
vendido más de 200.000 lámparas. El amplio uso de las bombillas eléctricas
favoreció un desarrollo rápido de sistemas para generar y distribuir energía
eléctrica en millones de hogares, iniciándose así la era de la electricidad.
Los avances tecnológicos en este campo pronto fueron mucho más allá de la
modesta bombilla de incandescencia y se incorporaron a la red eléctrica
multitud de aparatos (lavadoras, tostadoras, hornos, secadoras, lavaplatos,
frigoríficos, sistemas de calefacción, teléfono, radio, televisión, etc.)
haciendo posible una forma muy cómoda de poder disponer de la energía necesaria
para realizar muchos y diversos cambios.
9.2. CIRCUITOS ELÉCTRICOS
9.2. CIRCUITOS ELÉCTRICOS
