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D.1.8. Formas de producir la electricidad

El encargado de producir la electricidad es el generador, que aprovechando algún fenómeno físico es capaz de desarrollar una determinada fuerza electromotriz que separa las cargas entre sus polos y crea una diferencia de potencial o tensión.

Existen varias formas de producir electricidad, de las cuales se construyen los diferentes tipos de generadores.

Producción de electricidad por reacción química

Las pilas y acumuladores son generadores que, aprovechando la energía que se desarrolla en determinadas reacciones químicas, producen electricidad (Figura 1.26).
Así, por ejemplo, podemos fabricar una pila sencilla con los elementos de la Figura 1.27. En este caso, introducimos una barra de cobre (Cu) y una barra de cinc (Zn) en una disolución de agua (H2O) con unas gotas de ácido sulfúrico (H2S04). Los terminales de ambas barras se conectan a un voltímetro.

El ácido sulfúrico disuelve las barra de cinc y de cobre, pasando sus átomos a la disolución. Por un lado, el cinc cede átomos a la disolución, dejando acumulados gran cantidad de sus electrones en la barra de cinc. Con la barra de cobre pasa algo similar, pero en ella se acumulan muchos menos electrones. El resultado es que la barra de cinc se hace mucho más negativa que la barra de cobre, apareciendo una diferencia de cargas, o tensión eléctrica, entre las dos barras.
Mientras exista material activo en las barras para disolverse, esta pila elemental producirá fuerza electromotriz, pero la pila deja de ser útil cuando se agotan dichos materiales.

Sin embargo, los acumuladores eléctricos, como los que constituyen las baterías de los automóviles, se pueden recargar una vez agotados. Para ello basta con hacerles pasar una corriente eléctrica cuando están descargados. Esto se consigue conectándolos a una fuente de energía eléctrica.

Las aplicaciones prácticas de las pilas y acumuladores son ya bastante conocidas por todos nosotros; destacamos algunas de ellas: alimentación de aparatos portátiles, vehículos eléctricos, automóviles, instalaciones fotovoltaicas de energía solar, almacenamiento de energía eléctrica de emergencia, etc.

Producción de electricidad por presión

Existen ciertos materiales, corno los cristales de cuarzo, que cuando son golpeados o presionados, entre sus caras aparece una tensión eléctrica (Figura 1.28). De alguna manera lo que ocurre es que al presionar el cristal los electrones salen desplazados de una de las caras a la otra, originando una diferencia de cargas. Esta propiedad se denomina "piezoelectricidad".

Dado que la diferencia de potencial que aparece entre las caras de estos materiales es proporcional a la presión ejercida, con ellos pueden construirse agujas para tocadiscos, micrófonos piezoeléctricos, etc.
Ciertos encendedores de cocina aprovechan el efecto piezoeléctrico para su funcionamiento. En estos casos, un percutor golpea con fuerza un cristal, lo que provoca una fuerte diferencia de potencial entre sus caras (del orden de algunos miles de voltios). Al aplicar esta fuerte tensión entre dos electrodos, surge una chispa eléctrica entre ellos.

Producción de electricidad por acción de la luz

Mediante la células fotovoltaicas es posible transformar directamente la energía luminosa en energía eléctrica. La célula fotov61taica se construye con materiales semiconductores sensibles a la luz. Al incidir energía luminosa en estos semiconductores, se provoca el desprendimiento de electrones en las últimas órbitas de sus átomos, provocando una diferencia de cargas entre su caras (Figura 1.29).

Las aplicaciones de esta forma de producir electricidad son: generadores de energía eléctrica para satélites espaciales y para suministro autónomo de energía en instalaciones apartadas de la red eléctrica.

Producción de electricidad por acción del calor

Algunos cuerpos poseen propiedades termoeléctricas, con los cuales se pueden construir pares termoeléctricos. Éstos constan de dos metales distintos y unidos, que al ser calentados, manifiestan una diferencia de potencial entre sus extremos (Figura 1.30).

Este fenómeno se debe a que uno de los metales desprende más electrones que el otro, por efecto del calor, generándose una pequeña diferencia de cargas entre sus extremos que es proporcional a la temperatura de la unión.
La energía eléctrica que se produce mediante este sistema es muy pequeña. Mediante este fenómeno se fabrican termopares para la construcción de tenuómetros (especialmente para medir temperaturas en hornos).

Producción de electricidad por acción magnética

Esta forma de producir electricidad ya es conocida por todos nosotros. Se basa en el principio de Faraday, y es de esta forma como se produce la energía en las grandes centrales eléctricas mediante los alternadores o, en otros casos, con las dinamos en forma de corriente continua.
Cuando se mueve un conductor eléctrico (hilo metálico) en el seno de un campo magnético (imán o electroimán) aparece una corriente eléctrica por dicho conductor. Lo mismo ocurre si se mueve el imán y se deja fijo el conductor. En un generador eléctrico se hacen mover bobinas en sentido giratorio en las proximidades de campos magnéticos producidos por imanes o electroimanes (Figura 1.31).

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