¿Cómo Funciona la Electricidad?

Los humanos tenemos una relación íntima con la electricidad, hasta el punto de que es virtualmente imposible separar nuestras vidas de ella. Por supuesto que podríamos alejarnos del mundo de los cables y enchufes prescindiendo de lo que se entiende por electricidad, pero incluso en el rincón más solitario del mundo, la electricidad existe.

Si no es un rayo producido por una tormentosa nube o una chispa de electricidad estática al tocar algo, entonces puede ser la que se recorre nuestro cuerpo a través del sistema nervioso, haciendo que nuestro cerebro funcione y podamos movernos.

La electricidad mueve el mundo y nuestro cuerpo. Las posibilidades que nos proporciona a diario nos son tan usuales, que ya no le prestamos apenas atención. Desde encender la televisión por la mañana para ver las noticias, hacernos una tostada, hasta el simple acto de sacar un DVD de nuestro ordenador.

A pesar de nuestras familiaridades con sus efectos, mucha gente no llega a comprender del todo lo que es la electricidad. Incluso poniendo la pregunta de un modo fácil de contestar, el propio inventor Tomas Edison la definió como “un modo de movimiento” y “un sistema de vibraciones”.

A continuación, se dará una respuesta clara y comprensible para esta pregunta. Veremos qué es exactamente la electricidad, de donde viene y como lo intentamos dominar. Lo primero que haremos es ver la electricidad desde sus raíces, es decir, dentro del átomo.

Al final del siglo 19, la ciencia estaba avanzando a pasos sorprendentemente grandes. Los automóviles y la aviación estaban a punto de cambiar la forma en que se iba a mover el mundo, y la electricidad estaba introduciéndose cada vez más en los hogares. Incluso entonces, los científicos de la época veían la electricidad como algo lejano y no demasiado claro. No fue hasta el año 1897, que los científicos no descubrieron la existencia de los electrones – y aquí es donde comienza la electricidad.

Como ya sabrás, la materia se compone de átomos. Parte algo lo suficientemente pequeño, y conseguirás un núcleo orbitado con uno o más electrones, cada uno con una carga negativa. En muchos materiales, los electrones están fuertemente atados a los átomos.

La madera, el cristal, el plástico, la cerámica, el aire, etc. – son ejemplos de materiales donde los electrones se pegan con sus átomos. Al no poderse moverse los electrones, estos materiales no pueden conducir la electricidad demasiado bien, o en absoluto. Estos materiales son aislantes eléctricos.

Sin embargo, muchos metales tienen electrones que pueden separarse de sus átomos y moverse alrededor. Se llaman electrones libres, y pueden hacer que la electricidad fluya fácilmente por sus materiales, por lo que se llaman conductores eléctricos.

Pueden conducir la electricidad. Los electrones en movimiento transmiten la energía eléctrica de un punto a otro. Sea como sea, la electricidad necesita un conductor para moverse. También se necesita algo para que la electricidad fluya de un punto a otro a través de dicho conductor. Una de las maneras de hacerlo es usando un generador.

¿Cómo funciona un generador de electricidad?

Si has movido alguna vez clips de papel con un imán, o has matado el tiempo poniendo en fila los clips sin tocarlos, solo haciéndolo con el imán entonces has estado jugando con los principios básicos que están detrás de los más complicados generadores eléctricos. El campo magnético responsable de alinear todos esos pequeños trozos de metal, es debido al movimiento de los electrones.

Si mueves un imán hacia un clip de papel metálico, forzarás a los electrones dentro del clip a que se muevan. De forma similar, si permites a los electrones para que se muevan por un cable metálico, un campo magnético se formará alrededor del cable.

Hay un enlace definitivo entre el fenómeno de la electricidad y el magnetismo. Un generador de electricidad es simplemente un dispositivo que mueve un imán cerca de un cable para crear una afluencia de electrones. La acción que fuerza este movimiento varia mucho, teniendo unos rangos desde pequeños generadores para los hogares, hasta los utilizados para la fisión nuclear.

Sin embargo, los principios son los mismos. Una manera simple de pensar en un generador, es imaginarlo como una bomba empujando agua a través de un conducto. Sin embargo, en lugar de empujar agua, un generador usa un imán para empujar electrones por el conducto.

La explicación anterior es la forma más simple de describirlo, pero es una buena forma de mostrar las propiedades de trabajo de un generador. Una bomba de agua mueve una cierta cantidad de moléculas de agua, y la aplica una cierta cantidad de presión a dichas moléculas. De la misma manera, un imán en un generado empuja un cierto número de electrones por el camino y aplica una cierta cantidad de presión a los electrones.

En un circuito eléctrico, el número de electrones en movimiento se llama amperaje o corriente, y se mide en amperios. La presión que empuja los electrones por todo el conducto se llama voltaje y se mide en voltios. Por ejemplo, un generador girando a mil rotaciones por minuto, puede producir un amperio a seis voltios. El amperio es el número de electrones moviéndose, y el voltaje es la cantidad de presión detrás de los electrones. Un generador puede hacer que los electrones se muevan, pero necesitarás un circuito eléctrico para que haga algo con ellos.

Funcionamiento de un circuito eléctrico

Cuando cargas una batería en un dispositivo electrónico, no estás simplemente liberando la electricidad y enviándola para que realice una tarea. Los electrones cargados negativamente quieren viajar ala parte positiva de la batería. Dicho de una manera muy simple, es como el agua que fluye por un río y es forzado a mover una rueda de molino de un sitio a otro. Ya esté utilizando una batería, un grupo electrógeno o paneles solares, hay tres cosas que siempre son iguales:

• El origen de la electricidad debe tener dos terminales: Un terminal negativo y un terminal positivo.
• El origen de la electricidad (ya sea un generador, o cualquier otro dispositivo), necesitará empujar los electrones desde su terminal negativo a un cierto voltaje. Por ejemplo, una pila del tipo AA, querrá hacer este movimiento a una salida de 1,5 voltios.
• Los electrones necesitarán fluir desde el terminal negativo al terminal positivo a través de un cable de cobre u otro conductor. Cuando hay un camino que va desde el terminal negativo al positivo, tienes un circuito, y los electrones pueden fluir a través del cable.

Puedes añadir cualquier tipo de carga, como una bombilla o un motor, en el centro del circuito. La fuente de la electricidad potenciará la carga, y dicha carga realizará cualquier función que tenga que hacer, desde generar una fuerza hasta generar luz. Los circuitos eléctricos pueden ser realmente complicados, pero básicamente siempre tienes un origen de electricidad (como la batería), una carga y dos cables para llevar la electricidad entre ellos. Los electrones se mueven desde el origen, a través de la carga y de vuelta al origen.

Mover electrones tiene energía. Al moverse los electrones de un punto a otro, pueden realizar su trabajo. En una bombilla incandescente, la energía de los electrones es usada para crear calor, y el calor a su vez crea luz. En un motor eléctrico, la energía en los electrones crea un campo magnético, y este campo puede interactuar con otros imanes (por medio de la atracción y la repulsión magnética). Cada dispositivo diferente que se utiliza, maneja la energía de los electrones de alguna manera para poder crear el efecto deseado.