ELECTRICIDAD

Muy cortamente se podría decir que la electricidad es una forma de energía que implica el estudio de la generación y uso de la misma.

IMPORTANCIA:

L a electricidad hoy en día es uno de los principales factores en la vida de los seres humanos, un poblado por más pequeño y alejado que esté, necesita de electricidad ya que la mayoría de herramientas, máquinas, autos, iluminación, etc. actualmente funcional a base de electricidad. A parte de ser muy útil, tiene la facilidad de producirse en el lugar que más convenga y trasladarse a lugares alejados fácilmente. A parte de tener varia aplicaciones, es fácil e transformar en otro tipo de energía como química, térmica etc. Dándonos más beneficios.

ATOMO

El átomo constituye el fundamento básico para el estudio de la electricidad y sus diferentes aplicaciones, no necesitamos entrar por completo al tema del átomo, pero si necesitamos conocer su estructura básica.

MATERIA Y MOLECULAS:

Todas las sustancias en cualquier estado tienen materia, lo cual está formado por moléculas, mismas que a las ves están formadas por átomos.

La composición moléculas se puede clasificar en: elementos – compuestos – mezclas

Un elemento tiene todos los átomos iguales, un compuesto moléculas de distintos tipos de átomos y la mezcla puede estar formada por distintos compuestos y elementos.

ESTRUCTURA DEL ATOMO:

La estructura del átomo ha sido comparada con el sistema solar el cual tiene un cuerpo central y varios cuerpos menores girando a su alrededor por orbitales. El átomo es similar tiene un núcleo formado por protones y neutrones central y uno o varios electrones girando a su alrededor en orbitales. Pero esto solo sirve para tener una idea ya que aparte de esta comparación no existe semejanza alguna

ELECTRONES (e−): Es una partícula eléctrica con carga negativa (-) la cual gira alrededor del núcleo gran velocidad generando considerables cantidades de energía. Los e− se repelen y atraen al p+

PROTONES (p+): Partícula subatómica con carga positiva (+), pesa alrededor de 1836 veces más que el e−.Se repele con otro p+ y se atrae con los e-

NEUTRONES (nº): Partícula subatómica de carga neutra, con masa casi igual al del p+ y que forma parte del núcleo.

NUCLEO: Es básicamente una masa formada por nº y p+. Tiene más partículas pero no nos interesan en nuestro estudio de electricidad.

De este último concepto sale una gran contradicción, si anteriormente se dijo que los p+ se repelen, como puede ser que estén unidos en el núcleo. Es un fenómeno que los científicos aún no han podido resolver, aunque han dado una teoría involucrada con el neutrón.

NUMERO ATOMICO:

Normalmente un átomo tiene el mismo número de p+ que de e-. El número de + nunca varia en el átomo y se denomina numero atómico. Este número se encuentra en la “Tabla de los Elementos”

PESO ATOMICO:

Es la suma de p+ y nº en el núcleo

ISOTOPOS

Cuando un átomo particular tiene diferentes dormas y pesos constituye un isotopo. Este se forma al añadir o quitar neutrones al núcleo.

ORBITALES ATOMICOS

Aparentemente el electrón en órbita debería caer por la atracción del protón, pero esta fuerza de atracción de compensa con una fuerza de repulsión generado por la gran velocidad del electrón, provocando que quede en equilibrio. El número de electrones varía dependiendo del átomo y se ubican en uno forma ordenada en cada orbital. En el primero van 2, en el segundo máximo 8, en el tercero de 8 a 18 y en el cuarto el resto. El número de electrones en la última capa determina si la substancia es conductora o aislante. Mientras menos electrones tenga el átomo en la última capa más fácilmente se podrá desprender este electrón generando un electrón libre, produciendo que el átomo trate de compensar atrayendo más electrones. Este flujo de electrones se le conoce como corriente eléctrica. Mientras más electrones existan en la última capa será más difícil desprenderlos por lo que la sustancia será menos conductora o aislante.

ELECTRICIDAD ESTATICA:

CARGA ESTATICA

Al frotar dos cuerpos entre si se extraen los electrones de los átomos superficiales. El cuerpo que ha adquirido electrones se dice que tiene una carga estática negativa, mientras que el que ha perdido electrones ha adquirido una carga estática positiva. La transferencia de electrones depende las propiedades físicas y eléctricas de los materiales.

LEY DE LA ATRACCION Y REPULSION ESTATICA

Esta ley es bastante fácil de entender: solo explica que las cargar opuestas de atraen (negativa y positiva) y las cargas iguales se repelen ( positivas o negativas)

CARGA INDUCIDA

Este fenómeno se da cuando un objeto induce un estado temporal de carga a otro objeto eléctricamente neutro, dando lugar a que el objeto neutro sea atraído tanto por objetos cargados negativamente como positivamente.

EJEMPLOS DE CARGA ESTATICA

El desplazamiento de electrones con carga estática ocurre siempre que existe u objeto moviéndose respecto a otro aunque no lo notemos, como por ejemplo al pasar por una alfombra, al peinarnos, al bajar del auto, etc.

CARGA ESTATICA SOBRE CINTAS MOVILES

La carga estática no siempre es buena ya que muchas veces puede provocar reacciones que nos perjudiquen como en las cintas móviles, por ejemplo de un motor, donde existe una cinta móvil que genera fricción con poleas provocando que se cumule carga estática la cual puede liberarse en forma de chispa ocasionando graves daños al motor. La forma de evitar esto es ubicar un cepillo metálico en la cinta que quite la carga que se va acumulando.

PELIGROS DE LA ELECTRICIDAD ESTATICA

Los peligros más frecuentes que suceden debido a las cargas estáticas son explosiones o incendios. Esto se debe a que las cargas estáticas se acumulan y para poder neutralizarse liberan energía muchas veces en forma de chispa lo que ocasione se genere lo mencionado, por ejemplo en un granero, un hospital, una gasolinera. Para poder evitar estos accidentes, se ha implementado medidas se seguridad dependiendo del caso que se presente, lo más común es de tratar de llevar los electrones a tierra por medios metálicos.

RAYOS

En ciertas ocasiones un rayo puede representar un gran peligro, incluso en nuestras vidas. Este se genera en las nubes las cuales en la parte superior tienen cargas positivas y en la parte inferior cargas negativas. Esto genera una gran acumulación de carga estática que termina un flujo masivo de electrones los cuales van de la carga negativa a la positiva. Este flujo puede producir hasta una corriente de un millón de amperios en fracciones de segundo generando una chispa que produce un destello al que llamamos relámpago. Este flujo produce que el aire que esta a su alrededor se caliente lo que ocasiona que el aire se disperse y ocupando este lugar aire frio de otro lugar; en ciertas ocasiones estos tipos de aire se chocan produciendo un sonido llamado trueno.

Los rayos normalmente caen en el lugar más alto de las cercanías, para lo cual es necesario ubicar un pararrayos que guiara fácilmente al rayo a tierra evitando graves daños a casas o edificios.

GENERADOR ELECTROSTATICO DE VAN DE GRAAF

Es una de las maquinas electrostáticas de más amplio uso que existe. Consiste en una columna aislante que se mantiene en posición con una base soporte y que en la parte superior posee una cúpula. En la base hay una fuente de alta tensión que suministra electrones a un peine metálico colocado a corta distancia de una carrea que se mueve alrededor de 2 poleas, dentro de la cúpula existe una unidad de transferencia que atrae los electrones de la correa a la superficie interna de al cúpula; otra unidad de transferencia se encuentra en la cúpula, encima de la correa. la polea inferior se mueve a gran velocidad u la base suministra electrones al peine el cual los deposita en la correa que los transporta a acumulándose en la superficie interna , pero por la repulsión de cargas iguales se van a la superficie externa la cúpula obteniéndose una fuerte carga. De esta máquina se obtienen altos voltajes para máquinas de rayos x, investigaciones atómicas, etc.

ENERGIA ATOMICA

IMORTANCIA DEL NUCLEO:

Como ya se había dicho antes el núcleo está constituido por protones y neutrones. A un átomo si se lequita un electrón no afecta mucho su identidad química, a diferencia de quitarle un protón, en cuyo caso el átomo cambia extremadamente convirtiéndose hasta en otro elemento como querían los alquimistas. Hace algunos años se pensaba que era imposible separar protones del átomo, pero gracias a los avancen científicos hoy en día ya es posible dando un mayor conocimiento de la estructura nucleónica.

EL NEUTRON:

El átomo al perder electrones adquiere una carga eléctrica, los e- perdidos se denominan iones. Existen aparatos que bombardean sustancias para poder separar el núcleo, en este proceso los científicos descubrieron una partícula de mayor potencia que los iones; fueron los llamados neutrones. También se descubrió que ciertas sustancias al desintegrarse emitían neutrones

REACCION EN CADENA

La investigación por estos materiales que emiten neutrones llevo al desarrollo de la bomba atómica. Cuando un neutrón choca con otro núcleo, el átomo emite dos neutrones más; esos dos neutrones chocaran con otros átomos generando a neutrones más etc. A este proceso se lo llama fisión. Este proceso de separación de neutrones libera una enorme cantidad de energía en forma de calor t radiación.

ENERGIA ATOMICA UTIL:

Se ha desarrollado varios métodos para transformar esta enorme cantidad de energía de la reacción en cadena en energía útil. El principal problema fue el vencer la gran velocidad con que ocurría la reacción en cadena, lo cual podía haber desatado un ciclo destructivo, pero este peligro se logró vencer poniendo cadmio en los tubos que contenían material activo.

FUSION NUCLEAR:

Es la destrucción parcial del átomo; de la cual una partes se trasforman en energía pura. El núcleo se reduce en volumen a una dimensión más pequeña y el resto se convierte en energía. Para iniciar este proceso se requiere de una gran cantidad de calor, para que se propague con la misma velocidad. Pero hasta hoy en día los científicos no han podido controlar la fusión para generar energía útil.