¿Qué es la electricidad y cómo se produce?

 

La Humanidad conoció desde un principio algunos efectos de la electricidad: el rayo que, sin duda, tantas veces la aterrorizó.

Durante el siglo XVIII, la electricidad sirvió como juguete de salón.

En el XIX, fue sometida a un tratamiento más científico; y en el XX, se convirtió en motor del progreso. Pero ¿qué es la electricidad?

Todo átomo está compuesto de un núcleo formado por protones (con carga eléctrica positiva) y neutrones (sin carga eléctrica). Alrededor del núcleo giran los electrones (con carga eléctrica negativa).

En cada átomo existen tantos protones como electrones y, como las cargas negativas de los electrones tienen el mismo valor que las cargas positivas de los protones, éstas se compensan, de forma que, en principio, un átomo es eléctricamente neutro.

Pero puede ocurrir que los átomos de un cuerpo ganen o pierdan electrones. Por ejemplo, al frotar una barra de vidrio con un paño, algunos electrones de los átomos del vidrio pasan al paño y la barra queda cargada positivamente.

Si se pierde el equilibrio entre protones y electrones, el cuerpo queda cargado eléctricamente: si es por exceso de electrones, ese cuerpo tiene un estado eléctrico o potencial negativo. Si es porque ha perdido electrones, tiene un estado eléctrico o potencial positivo.

Históricamente se dice que, cuando un cuerpo tiene un «potencial menor» que otro cuerpo, el movimiento de cargas eléctricas se produce desde el de mayor potencial negativo al de menor potencial, igual que el agua cae desde un punto más alto a .otro más bajo.

Es lógico este movimiento, pues, para restablecer el equilibrio, el cuerpo con exceso de carga eléctrica negativa debe ceder parte de ella al que tiene defecto.

Por esto, si tomamos una pila con dos polos (uno positivo y otro negativo) y los unimos con un conductor, se producirá una circulación de electrones del polo — al polo +, a la que se llama corriente eléctrica, si bien se le atribuye convencionalmente el sentido justamente opuesto, es decir, del polo + al polo — .

 

En efecto, los átomos de un buen material conductor tienen un electrón libre que está orbitando en el exterior de los demás y que puede ser separado de su átomo. Así, los electrones libres pueden ir de un átomo a otro a través del metal. Y, cuando se conecta un cable, los electrones libres del alambre marchan de un extremo al otro del mismo.

Para que se mantenga esta circulación de electrones, es necesario mantener esa diferencia de potencial, ese «desnivel eléctrico». Eso se consigue con un generador.

Las pilas y las dinamos dan lugar a una corriente continua: los electrones se mueven en un sentido único.

Por el contrario, en las Centrales Eléctricas se produce una corriente alterna: los electrones cambian de sentido constantemente (cien veces por segundo).

 

En 1820, el investigador Oersted observó que, cuando pasa la corriente eléctrica por un hilo metálico colocado paralelamente a una brújula, la aguja de ésta se mueve. Dedujo de ello que la corriente eléctrica produce un campo magnético.

 

En 1821, Faraday demostró el fenómeno opuesto; es decir, que un campo magnético, al variar, produce una corriente eléctrica.

En efecto, si se mueve un imán cerca de un hilo metálico en espiral o en bobina (que no está conectado a ninguna pila), circula electricidad por él. Ocurre lo mismo cuando se mueve o deforma la bobina, dejando fijo el imán. Esta circulación de electricidad recibe el nombre de corriente inducida.

Este descubrimiento, tan simple en apariencia, es la base de las grandes centrales eléctricas: se trata de mover grandes bobinas en las proximidades de grandes imanes. El movimiento se consigue con agua o vapor, que hacen girar las paletas o álabes de una turbina, la cual, a su vez, hace girar una gran bobina en el interior de un campo magnético.

 

En las Centrales Hidráulicas, la turbina -- que puede ser de distintos tipos -- está compuesta fundamentalmente por un «caracol», en el que entra y por el que circula el agua, y por un rotor de paletas o álabes, que son movidos por ésta.

 

Las Centrales Térmicas (que pueden ser de carbón, de fuel-oil, de gas o nucleares) son análogas a las hidráulicas, pero en ellas los álabes de la turbina son movidos por vapor a presión producido por el calentamiento del agua.

En ambos casos, el eje de la turbina va unido a un generador eléctrico que, al dar vueltas, produce la corriente eléctrica.

 

La energía eléctrica, junto a otras ventajas, tiene fundamentalmente la facultad de interconversión.

Es decir, la energía eléctrica puede convertirse en:

       -        Energía calorífica (hornos, cocinas, termos, etc.).

       -        Energía química (cargado de baterías, electrolisis).  

       -        Energía mecánica (motores de todo tipo).

       -        Energía lumínica (iluminación, rayos láser).

Y, además, puede obtenerse energía eléctrica de:

       -        La energía mecánica (alternadores, dinamos, grupos electrógenos autónomos).

       -        La energía química (pilas, baterías).

       -        La energía lumínica (células fotoeléctricas).

       -        La energía calorífica (pares termoeléctricos).