Fuentes de corriente eléctrica

Para mantener  la corriente eléctrica en un conductor es necesario  conservar una diferencia de potencial o voltaje  entre dos puntos, esto se logra uniendo el conductor a una fuente generadora de corriente.

Debemos entender que una fuente generadora de corriente es un dispositivo capaz de mantener una diferencia de potencial entre dos puntos de un conductor. Las fuentes de  corriente son generadoras de energía eléctrica, ya que  realizan un trabajo sobre las cargas que se introducen en ella.

Para que la energía  eléctrica aparezca por intermedio  del generador  es necesario  que éste consuma otra energía; por ejemplo en una pila  se consume  energía química, en un dínamo  se consume  energía  mecánica etc. En forma general un generador tiene que consumir una energía para lograr mantener  una diferencia  de potencial.

Generador eléctrico   Generador eléctrico II   Energía, generador y central hidroeléctrica   Central hidroeléctrica   Central hidroeléctrica II, animación

Existen varios generadores  de energía eléctrica, entre los cuales tenemos:

·                 Generadores químicos:

Estos generadores  aprovechan el hecho de que en muchas reacciones químicas se liberan electrones en un lugar y son absorbidos en otro. Luigi Golvani y Alejandro Volta construyeron  una   pila  en  la  cual   una   solución   liberaba electrones hacia una placa de CINC, mientras los absorbía de una placa de COBRE; haciendo que entre las placas  apareciera una diferencia de potencial. Figura 1.

Generadores químicos

·                Generadores magnéticos:

Michael  Faraday  y Joseph Henry  descubrieron  que cuando un campo magnético varía su intensidad, en dicha  región  aparece un campo eléctrico.

Esto  originaría  una corriente eléctrica  en un conductor  de forma adecuada. En la figura 2  se puede observar que cuando se acerca el imán (campo magnético) a la bobina, hay aumento  en la intensidad del campo magnético, creando una diferencia de potencial  en un sentido y produciendo una corriente eléctrica. Si se invierte el movimiento  del imán  se induce  una corriente eléctrica de sentido contrario, si no se varía el campo magnético (imán en reposo)  no aparece campo eléctrico, ni ninguna corriente.

·                 Par termoeléctrico:

En este generador  se transforma  el calor en energía eléctrica, en la figura 3  se puede observar un trozo de alambre  de hierro  unido a un trozo de alambre de cobre; una de las uniones  se calienta con una llama, haciendo  que los electrones  circulen por el ¨circuito¨; este   movimiento    de electrones   continuará  mientras  uno de los alambres  está a mayor  temperatura que la otra.

·                Efecto fotoeléctrico:

Es el fenómeno  que se presenta  cuando la  luz  incide  sobre la superficie  de algunos  metales  como el sodio y el potasio,  presentándose  una emisión  de electrones.

Existe un aparato llamado  célula fotoeléctrica, que se utiliza  en este fenómeno. Si la luz es brillante, la corriente es más intensa. La célula fotoeléctrica constituye la base de la mayoría  de instrumentos accionados por la luz como la televisión, el cine, etc; en éste aparato se transforma energía radiante en energía eléctrica.

·                    Efecto piezoeléctrico:

Los generadores que funcionan mediante este fenómeno se caracterizan  por utilizar cristales que al ser  sometidos a presiones débiles dan origen a voltajes pequeñísimos que pueden amplificarse para su aprovechamiento. Este fenómeno se utiliza  en tocadiscos, micrófonos, estabilizadores de frecuencia, entre otros.

Efecto fotoeléctrico       Pila eléctrica         Pila II

Veamos algunos videos de la generación de la  electricidad:


Video uno

Video dos

Video tres

  

Vídeo cuatro: Inducción  magnética 

Fuerza electromotriz (FEM)

Sabemos que para mantener  una corriente eléctrica  se requiere de un generador que emplee algún  tipo de energía. Todos los conductores  presentan oposición a la circulación  de las cargas, por lo que para mantener  la corriente eléctrica hay que  realizar un trabajo que obligue a las cargas a moverse en  contra  de los efectos de oposición que puede encontrar. La fuerza electromotriz  de un generador se define como el trabajo por unidad de carga, se simboliza por FEM.

La FEM tiene que ver con el trabajo (W) realizado por el generador por unidad de carga  Q, al mover cargas positivas  en un sentido contrario al campo eléctrico en el interior del generador.

Potencia de un generador (P)

La   potencia   de   un   generador  se  refiere  al  trabajo  que  realiza el generador  sobre la carga por unidad de tiempo, es decir:

Ejemplo

          Un generador suministra energía de 8 J para llevar una carga eléctrica de 1 C del polo  negativo al polo positivo. Calcular la potencia (P) del generador, si se  conecta  a un conductor y hace que circule una corriente eléctrica de de 5 A.

Con la siguiente actividad se podrá observar la transformación de la energía. Para dar inicio a la actividad se necesitará una pila de 1,5 Voltios, alambre conductor, bombillo y un amperímetro.

Al unir el alambre conductor  a la pila, se establece  una diferencia de potencial que hace que circule una corriente eléctrica I en sentido convencional, figura 3. En el conductor la corriente se dirige del polo positivo al polo negativo, pues  las cargas positivas se desplazan desde puntos con potenciales mayores  a potenciales menores. Al llegar la corriente  i al polo negativo  de la pila, las cargas continúan su movimiento, pasando  del polo negativo al polo positivo. Podemos observar  que la intensidad de la corriente (magnitud) en cualquier punto del conductor  es la misma, porque las cargas no se acumulan dentro del conductor, por tanto la corriente que entra al bombillo es la misma que sale, ya que las cargas al pasar por el bombillo le suministran energía.

En conclusión  al conectar el bombillo a la pila, hubo una manifestación de energía en forma de luz y en forma  de movimiento, donde  la pila permitió la transformación de su energía química acumulada en energía  de movimiento luminosa y calórica, porque los cables conductores se calentaron.

Corriente eléctrica: Tipos de generadores   Descubre la electricidad

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