Manifestaciones de energía: electricidad y radiación electromagnética
29/03/2012 10:272 ComentariosLectura: 1 min (255 palabras)
La energía puede originar o dar existencia a un trabajo. La energía se transforma y manifiesta de diferentes formas, en esta ocasión veremos la manifestación de la energía en la electricidad y radiación electromagnética.
Electricidad: la electricidad es una manifestación de la energía porque es un poder que da existencia a un trabajo. Gracias a la electricidadfuncionan los aparatos modernos. La electricidad es la fuerza que actúa entre protones y electrones (componentes del átomo). En una planta eléctrica se genera una circulación de electrones que viajan a través de cables para llegar a nuestra casa; de esta manera podemos enchufar un aparato a la corriente eléctrica para que dicho aparato funcione y trabaje.
Hay electricidad de corriente continua (pilas) y de corriente alterna (red eléctrica). La posibilidad de generar y transportar la electricidad provocó un cambio en la sociedad. La electricidad permite la calidad de vida que tenemos en la actualidad. Imagina un día sin electricidad ¿cuáles aparatos serían inservibles?
Radiación electromagnética: es la emisión de fotones responsables de la interacción electromagnética. La luz es una radiación electromagnética, al igual que la radio. El teléfono celular, el microondas, el tostador, entre otros aparatos eléctricos, emiten radiaciones electromagnéticas. La radiación electromagnética tiene diversas longitudes de onda. El término radiación se ha asociado con desastres radioactivos, pero no toda la radiación es dañina, de hecho muchas de las comodidades que tenemos hoy en día, emiten radiaciones electromagnéticas.
ANTES de seguir narrando el desarrollo de la electricidad y el magnetismo, haremos otro paréntesis para entender el contexto en que se hicieron los descubrimientos cruciales de Maxwell. Necesitaremos entender qué es lo que se sabía a mediados del siglo XIX sobre la naturaleza de la luz.
Desde la antigüedad el hombre se preguntó qué es la luz. Esta cuestión dio lugar a una serie de problemas muy sutiles.
El italiano Galileo Galilei (1564-1642) ya sabía que un rayo de luz se propaga en línea recta y que, si su velocidad es finita debería tener un valor muy grande. En 1675 el danés Olaf Roemer, al observar eclipses de las lunas del planeta Júpiter hizo la primera medición de la velocidad de la luz y obtuvo el extraordinario número de alrededor de 300 000 km/s. En esa época también se conocían otros fenómenos que experimentaba la luz: la reflexión y la refracción.
La reflexión ocurre cuando un rayo de luz llega a una superficie que está pulida y se regresa. Si i es el ángulo con que incide el rayo sobre la superficie, como se muestra en la figura 18, entonces resulta que el rayo reflejado forma un ángulo r de reflexión igual al incidente i. Este resultado se llama la ley de la reflexión. Un ejemplo bien conocido ocurre con un espejo.
Figura 18. Cuando la luz incide sobre una superficie pulida se refleja.
Un rayo de luz experimenta refracción al pasar de un medio a otro. Por ejemplo, cuando un rayo de luz está en el aire y llega a una superficie de agua, una parte de la luz se transmite en el agua.
Sin embargo, el rayo dentro del agua cambia la dirección de su propagación. Este fenómeno constituye la refracción. En ella, los ángulos de incidencia i y de refracción j(Figura 19) no son iguales. La relación entre estos ángulos depende de las características de las dos sustancias en que se propagan los rayos. La ley de Snell explica el comportamiento del rayo transmitido, en términos del rayo incidente y de propiedades de los medios. Por este fenómeno, cuando un lápiz está metido parcialmente dentro de un vaso de agua lo vemos como si estuviera partido.
Figura 19. Cuando la luz pasa de un medio a otro cambia su dirección de propagación, se dice que se refracta.
En el siglo XVII los principales fenómenos conocidos de la luz eran la reflexión y la refracción. El gran científico inglés Isaac Newton (1642-1727) propuso un modelo para explicar el comportamiento de la luz. Supuso que la luz estaba compuesta de corpúsculos diminutos que se movían con cierta velocidad. Así explicó la reflexión simplemente como un rebote de las pequeñísimas partículas al chocar con una superficie que separa a dos medios. Además, con la hipótesis corpuscular de la luz, dio argumentos que explicaban por qué la luz cambia su dirección, debido a que al pasar los corpúsculos de un medio a otro cambian su velocidad.
Una propiedad muy importante de la luz es el color. Newton descubrió que la luz blanca estaba compuesta en realidad de varios colores. Hizo un sencillo experimento en el que una luz blanca, por ejemplo la del Sol, se hacía pasar a través de un prisma. Se dio cuenta de que la luz que emergía del otro lado del prisma estaba compuesta de rayos que tenían los colores del arco iris. Así descubrió que al atravesar el prisma, un rayo de luz de un color se desvía, o refracta, de manera distinta a un rayo de otro color.
Otro fenómeno que estudió Newton fue el siguiente: cuando un haz de luz blanca incide sobre una burbuja de jabón se forman regiones oscuras intercaladas con regiones iluminadas. Esto mismo ocurre cuando un haz incide sobre un vidrio esférico que se coloca sobre una placa plana de vidrio, dejando una capa de aire muy delgada entre ellos. Se forma un patrón de luz como el mostrado en la figura 20. Newton hizo mediciones muy precisas en las que relacionó los anchos de las regiones, tanto iluminadas como oscuras, con la curvatura del vidrio. Encontró que para cada color se tenía una región iluminada de un ancho distinto. Newton llegó la conclusión de que, hablando en terminología moderna, había algo periódico en el comportamiento de la luz, pero no pudo determinar su naturaleza.
Figura 20. Anillos de Newton.
Otro fenómeno luminoso que Newton llegó a conocer, la llamada difracción de la luz, fue descubierto en 1665 por el italiano F. M. Grimaldi. Éste hizo una pequeñísima perforación en la persiana de su ventana, que daba al Sol. En la trayectoria de la luz que pasó, colocó un pequeño objeto y observó con detenimiento la sombra que proyectaba sobre una pantalla. Encontró que el extremo de la sombra no era nítido sino difuso, y que además se formaban bandas de color en donde se alternaban regiones iluminadas y oscuras. De otras observaciones que hizo, Grimaldi llegó a la conclusión de que la luz "se voltea" alrededor de los bordes de obstáculos opacos iluminados por una fuente muy pequeña de luz.
La difracción fue otro fenómeno que reforzó la idea de Newton de que había algo periódico en el comportamiento de la luz. Sin embargo, estas periodicidades no le hicieron cambiar su idea de que la luz estaba compuesta de corpúsculos, pues creyó que las periodicidades eran efectos secundarios causados por los distintos medios con los que la luz entraba en contacto, más que una propiedad intrínseca de la luz.
El prestigio inmenso de que gozó Newton hizo que los científicos de todo el siglo XVIII aceptaran el modelo corpuscular de la luz.
A principios del siglo XIX el físico inglés Thomas Young (1773- 1829) inició un trabajo de análisis y experimentación muy amplio con rayos de luz. Llegó a la conclusión de que todos los fenómenos luminosos conocidos se podían explicar basándose en la idea de que la luz estaba compuesta por ondas. Explicó que los anillos de Newton se formaban por la interferencia de ondas. Así, la banda oscura se debía a que en ese lugar dos ondas se componían destructivamente: una onda tenía un signo y otra tenía el signo inverso (Figura 21), mientras que en otro lugar ocurría que las dos ondas tenían los mismos signos, o sea, se componían constructivamente y daban lugar a una zona muy iluminada (Figura 22). Comprobó sus ideas haciendo diversos experimentos. Uno de los más notables fue la interferencia con dos rendijas. Este consiste en hacer incidir un haz de luz sobre una pantalla opaca (Figura 23) con una rendija. La luz que pasa por esta rendija se hace incidir sobre otra pantalla que tiene dos rendijas. En una tercera pantalla se forma un patrón como el mostrado en la figura 24, donde vemos bandas iluminadas alternándose con bandas oscuras. La explicación dada con respecto a las figuras 21 y 22 se aplica a este patrón observado.
Figura 21. Dos ondas fuera de fase interfieren destructivamente, creando zonas oscuras.
Figura 22. Dos ondas en fase interfieren constructivamente, creando zonas iluminadas.
Figura 23. Arreglo experimental de Young para estudiar la interferencia de la luz que pasa por la placa con dos rendijas.
Figura 24. Fotografía del patrón de interferencia obrenido por Young.
Sin embargo, Young no pudo explicar satisfactoriamente el fenómeno de difracción con base en la hipótesis ondulatoria.
Las ideas de Young fueron atacadas fuertemente e ignoradas durante más de una década. Fueron retomadas en Francia por Augustin Fresnel (1 78 827), quien mejoró la concepción ondulatoria de la luz y pudo explicar el fenómeno de difracción.
En Francia se generó una gran controversia sobre la hipótesis de que la luz era una onda. El famoso científico S. D. Poisson, con su gran dominio de las matemáticas, hizo diversos cálculos basados en la teoría de Fresnel y concluyó que tenía una consecuencia que le pareció absurda. Según Poisson, si se hacía caso a esta teoría, en ciertas circunstancias bien determinadas, cuando se proyectara un haz de luz, en el centro de la sombra de un disco opaco circular, ¡debía haber una zona iluminada! (Figura 25). Decía que esto no era posible ya que iba contra el sentido común. Preocupado, Fresnel realizó un experimento en las mismas condiciones de los cálculos de Poisson y observó, para su sorpresa, que efectivamente en el centro de la sombra se formaba una región iluminada. Esto se muestra en la figura 26.
Figura 25. Poisson hizo ver que, según la teoría ondulatoria de la luz, en ciertas condiciones bien determinadas debería haber una zona iluminada en el centro de la sombra de un disco opaco.
Figura 26. Resultado del experimento de Fresnel en las condiciones propuestas por Poisson. En el centro de la sombra sí hay una región iluminada. Nótese que también hay una zona iluminada en el centro del alambre que sostiene el disco. En esta fotografía se percibe además el patrón de difracción en los bordes de la sombra.
Este resultado causó sensación e hizo que los principales científicos aceptaran la hipótesis ondulatoria de la luz. Más tarde se descubrieron otros tipos de fenómenos luminosos, como la polarización y la dispersión, que solamente se pudieron explicar con base en la hipótesis ondulatoria. Hacia los años de la década de 1830 la hipótesis de Newton sobre la naturaleza corpuscular de la luz ya había sido prácticamente abandonada en favor de la ondulatoria.
Sin embargo, una cuestión crucial todavía quedaba sin resolver. Cuando hay una onda, algo es lo que ondula. En el ejemplo de la cuerda, ésta era la que ondulaba: en el caso del estanque, el agua es la que ondula, y cuando se propaga una onda sonora, el aire es el que ondula. La cuestión que no se pudo responder es: en el caso de la luz, ¿qué es lo que ondula? Como veremos en el próximo capítulo este problema fue resuelto, sin proponérselo, por Maxwell.
CARACTERÍSTICAS DEL ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO Y EL ESPECTRO VISIBLE: VELOCIDAD, FRECUENCIA, LONGITUD DE ONDA Y SU RELACIÓN CON LA ENERGÍA
El espectro electromagnético también conocido como espectro es el rango de todas las radiaciones electromagnéticas posibles. El espectro electromagnético se extiende desde las bajas frecuencias usadas para la radio moderna (extremo de la onda larga) hasta los rayos gamma (extremo de la onda corta), que cubren longitudes de onda de entre miles de kilómetros y la fracción del tamaño de un átomo. Se piensa que el límite de la longitud de onda corta está en las cercanías de la longitud Planck, mientras que el límite de la longitud de onda larga es el tamaño del universo mismo, aunque en principio el espectro sea infinito y continuo.
El espectro cubre la energía de ondas electromagnéticas que tienen longitudes de onda diferentes. Las frecuencias de 30 Hz y más bajas pueden ser producidas por ciertas nebulosas estelares y son importantes para su estudio. Se han descubierto frecuencias tan altas como 2.9 * 1027 Hz a partir de fuentes astrofísicas.
La energía electromagnética en una longitud de onda particular λ (en el vacío) tiene una frecuencia asociada f y una energía fotónica E. Así, el espectro electromagnético puede expresarse en términos de cualquiera de estas tres variables, que están relacionadas mediante ecuaciones. De este modo, las ondas electromagnéticas de alta frecuencia tienen una longitud de onda corta y energía alta; las ondas de frecuencia baja tienen una longitud de onda larga y energía baja.
Siempre que las ondas de luz (y otras ondas electromagnéticas) se encuentran en un medio (materia), su longitud de onda se reduce. Las longitudes de onda de la radiación electromagnética, sin importar el medio por el que viajen, son, por lo general, citadas en términos de longitud de onda en el vacío, aunque no siempre se declara explícitamente.
Generalmente, la radiación electromagnética se clasifica por la longitud de onda: ondas de radio, microondas, infrarroja y región visible, que percibimos como luz, rayos ultravioleta, rayos X y rayos gamma.
Ondas de radio
Las ondas de radio son entre 10.000 kilómetros y menos de un metro de longitud. Los seres humanos crean ondas de radio mediante el uso de antenas que manipulan electrones. La ionosfera de la Tierra (parte de la atmósfera) refleja las ondas de radio de vuelta a la tierra, lo que permite señales de radio artificiales para ser recibidas a distancias muy largas.
Microondas
Las microondas son de entre 30 centímetros a 1 milímetro de longitud. Las microondas son ideales para su uso en la comunicación porque no hay objetos naturales conocidos que emitan este tipo de energía. La comunicación del teléfono celular usa microondas. También la usan los astrónomos para aprender acerca de la estructura de la galaxia. Cuando se usan para cocinar, las moléculas de agua en el alimento son excitadas por la radiación.
Infrarrojo
Estas ondas son de hasta unos pocos micrómetros de largo, y también se conocen como calor radiante. La radiación infrarroja es el resultado del movimiento térmico de las moléculas. Algunas gafas de visión nocturna y equipo de visionado están diseñadas para detectar este espectro. Dado que el cuerpo humano produce calor, este equipo puede detectar seres humanos en oscuras condiciones.
Luz visible
Las ondas de luz visible miden aproximadamente 0,35 micrómetros a 0,9 micrómetros. Se incluyen todos los colores que el ojo humano es capaz de ver. Muchos objetos emiten luz visible, tales como estrellas, bombillas y fogatas.
Ultravioleta
Las estrellas son una poderosa fuente de radiación UV. La capa de ozono protege a los humanos de la mayoría de los rayos UV del sol. Los rayos restantes que no se bloquean pueden causar quemaduras de sol. La radiación UV puede matar bacterias y virus, y se utiliza para la esterilización de productos sensibles y las zonas.
Rayos X
Los rayos X tienen poder incluso superior a los rayos UV, y causan graves daños biológicos a dosis altas. Las explosiones de estrellas y agujeros negros emiten rayos-X. Los rayos X controlados por máquinas se utilizan para las estructuras de la imagen en el cuerpo humano para fines médicos. Los rayos X del Sol son bloqueados por la atmósfera, protegiendo la vida de sus efectos nocivos.
Rayos gamma
La mayoría de las ondas energéticas del espectro electromagnético son los rayos gamma. Los científicos han detectado radiación gamma de las explosiones estelares. Alguna desintegración radiactiva de elementos de la Tierra produce rayos gamma, y son creados artificialmente por aceleradores de partículas. Los médicos también pueden usar dosis limitadas de esta radiación para destruir células cancerosas.
El espectro visible Que es el espectro visible Un espectro visible a la región del espectro electromagnético que el ojo humano es capaz de percibir. A la radiación electromagnética en este rango de longitudes de onda se le llama luz visible o simplemente luz.
Isaac Newton, en el siglo XVIII, descubrió que al atravesar un haz de luz blanca por un prisma óptico se divide en una banda luminosa multicolor (que va del rojo al violeta) denominada espectro visible. Un fenómeno parecido se produce cuando observamos el arco iris.
Es decir, la luz visible está formada por ondas electromagnéticas, de diferente longitud de onda y frecuencia, que son percibidas por la vista. La luz roja tiene una longitud de onda aproximada de 800 nm (800 · 10-9 = 8 · 10-7 m), y la luz violeta, de unos 400 nm (400 · 10-9 = 4 · 10-7 m). (Un nanómetro, 1 nm, equivale a 10-9 m.) La luz emitida por un láser es monocromática; es decir, está formada por un solo color y no se descompone o dispersa al pasar por un prisma.
Fecha: Jueves 26 Mayo sobre lectura de comprensión.
II. El Martes 24 se realizará práctica, que contará para su calificación, sobre materiales conductores para lo cual deberán traer en equipo el siguiente material:
4 caimanes
pila de 9 volts o la que tengan
foco con su base (el foco deberás cerciorarte que prenda con la pila que consigas)
materiales diferentes como carboncillos (minas para los lapiceros), goma.
50 ml de: Gatorade, vinagre, refresco, agua mineral, etc.
100 gramos de azúcar y sal.
vasos de plástico 3 ó 4
El circuito armado queda como el siguiente:
III. El Martes 24 deberá traer cada alumno un disco de Newton como el que se muestra abajo y que también contará para su calificación.
IV. El Jueves 24 deberá entregar el alumno un resumen de los temas de cada semana que aparecen publicados en mi blog a partir del mes de Abril a la fecha.
COMPOSICIÓN Y DESCOMPOSICIÓN DE LA LUZ BLANCA
COMPOSICIÓN Y DESCOMPOSICIÓN DE LA LUZ BLANCA
La Luz blanca es la luz del sol ya que de ella se descomponen todos los otros colores cuando se refracta, esta compuesta por ondas magnéticas de frecuencias y longitudes de onda diferentes, y la luz que proporciona un dispositivo láser se considera coherente, ya que está compuesta por un rayo de luz de la misma frecuencia y longitud de onda, amplificado miles de veces. Estas son las razones y por ese motivo la luz del rayo láser.
En la actualidad se acepta que la luz está compuesta de fotones, siendo la Teoría Cuántica la que explica el comportamiento dual onda-partícula de la luz y de las radiaciones en general, haciendo evidente que ella tiene algunas propiedades de las ondas y otras de las partículas.
La luz se desplaza en forma rectilínea y a una velocidad constante en el vacío, de aproximadamente 300.000 km/seg.
Sin embargo, su velocidad depende del medio en el que se propaga, produciendo un cambio brusco de su dirección al cambiar el medio por el que se desplaza, efecto que se conoce con el nombre de refracción.
Como la refracción depende de la energía de la luz, cuando se hace pasar luz blanca o policromática a través de un medio con caras no paralelas, como un prisma, se produce la separación de la luz en sus diferentes componentes, los que se conocen como los colores puros o monocromáticos. Estos colores puros o monocromáticos surgen como consecuencia de los distintos niveles de energía que cada uno de ellos porta y a éste fenómeno se lo denomina dispersión refractiva.
Si el haz atraviesa un medio con caras paralelas, la luz se vuelve a recomponer al salir de él y no se genera ninguna consecuencia visible sobre el rayo incidente.
La descomposición de la luz blanca en los diferentes colores que la componen, data del siglo XVIII, debido al físico, astrónomo y matemático Isaac Newton. La luz blanca se descompone en estos colores principales:
Esto demuestra que la luz blanca está constituida por la superposición de todos estos colores. Cada uno de los cuales sufre una desviación distinta ya que el índice de refracción de, por ejemplo, el vidrio es diferente para cada uno de los colores. Si la luz de un color específico, proveniente del espectro de la luz blanca, atravesara un prisma, esta no se descompondría en otros colores ya que cada color que compone el espectro es un color puro o monocromático.
Como se puede observar en la página dedicada al electromagnetismo de endesaeduca.com, y pese a conocerse desde la antigüedad, los fenómenos eléctricos y magnéticos fueron considerados como independientes hasta 1820, cuando su relación fue descubierta por casualidad.
Así, hasta esa fecha el magnetismo y la electricidad eran estudiados por ciencias diferentes. Sin embargo, este hecho cambió a partir del descubrimiento que realizó Hans Christian Oersted, observando que la aguja de una brújula variaba su orientación al pasar corriente a través de un conductor próximo a ella. Los estudios de Oersted sugerían que la electricidad y el magnetismo eran manifestaciones de un mismo fenómeno: las fuerzas magnéticas proceden de las fuerzas originadas entre cargas eléctricas en movimiento.
Así, el estudio del electromagnetismo dio paso al desarrollo de dispositivos que transformaron completamente nuestra sociedad. Dos de ellos fueron el motor y el generador eléctricos, aplicaciones imprescindibles para desarrollar la electricidad a gran escala. Y las aportaciones del protagonista de este artículo, Michael Faraday, resultaron definitivas para el desarrollo de estas máquinas eléctricas en particular, y de la física en general.
Un científico atípico en el siglo XIX
Michael Faraday nació en el año 1791 cerca de Londres, en una familia humilde que no pudo ofrecerle una formación académica más allá de la escuela básica. Así, ya a la edad de 13 años comenzó a trabajar vendiendo periódicos, una profesión que curiosamente también realizaría Edison.
Sin duda, las posibilidades económicas y la formación de Faraday no invitaban a pensar que se convertiría en uno de los físicos más influyentes de la historia. En aquella época, la ciencia únicamente estaba reservada para aquellas personas con posibilidades para disponer de libros, laboratorios y tiempo: los grandes científicos pertenecían a la clase alta.
Pero por suerte, el joven Faraday tuvo acceso de manera gratuita a las fuentes de información de la época: Michael empezaría a trabajar como aprendiz en una librería, donde saciaría toda su curiosidad leyendo artículos científicos y libros. Además, pudo experimentar en la trastienda de la librería, gracias al laboratorio que le permitieron instalar.
Faraday y la Royal Institution
A los 20 años de edad Faraday logró entrar en la Royal Institution of Great Britain, organización dedicada a la educación e investigación de la ciencia fundada en 1799 por los científicos más importantes de la época. Después de asistir en esa institución a varias conferencias de Humpry Davy(químico muy importante en el desarrollo de la bombilla incandescente, entre otros hitos), Faraday logró convencer al propio Davy para que lo aceptara como su secretario.
Su carrera en la Royal Institution fue larga y exitosa. Un año más tarde, en 1813, Michael Faraday se convertiría en asistente de laboratorio. Posteriormente, fue Superintendente (1821), Director de laboratorio (1825) y catedrático de química (1833).
Los grandes experimentos de Faraday
En la Royal Institution, Faraday destacó tanto por su contribución en el campo de la química como en la del electromagnetismo. Así, el británico diseñó una serie de experimentos que serían cruciales para que otros científicos pudieran desarrollar otras teorías.
El motor eléctrico homopolar de Faraday, Wikipedia
El motor eléctrico (1821)
Basándose en el experimento que Oersted realizó un año antes, Faraday diseñó un dispositivo que constaba de unos pequeños depósitos de mercurio, un imán, una batería de mercurio y cables. Al cerrar el circuito y permitir que la batería suministrara electricidad, el cable empezaba a rotar de manera continua alrededor del imán. Michael Faraday había conseguido transformar la energía eléctrica en energía mecánica. Había inventado el motor eléctrico homopolar.
La inducción electromagnética (1831)
10 años más tarde, Faraday llevó a cabo una serie de experimentos que le permitieron descubrir la inducción electromagnética.
Uno de los experimentos de Faraday para demostrar la inducción electromagnética, Wikipedia
Utilizando dos bobinas alrededor de un anillo de hierro, Faraday suministró corriente eléctrica a través de una de las dos bobinas. Analizando la otra bobina, descubrió que aparecía intensidad eléctrica por ella: la corriente inducida.
En otros experimentos, Faraday descubriría que moviendo un imán a través de un circuito cerrado se generaba una corriente inducida en el circuito. Además, esta corriente también aparecía al mover el alambre sobre un imán quieto.
Gracias a estos descubrimientos, Michael Faraday construiría la primera dinamo eléctrica, sentando las bases de los generadores y motores eléctricos.
La jaula de Faraday (1836)
En el 1836, Michael Faraday construiría una habitación recubierta de metal (la jaula) y colocaría un generador electrostático en el exterior, para demostrar que pese a las descargas de alta tensión que suministraba el generador a la jaula, el interior de la habitación no recibía ninguna carga eléctrica. Faraday puso de manifiesto un fenómeno que ya en el sigo XVIII Benjamin Franklindescubrió: el exceso de carga eléctrica residía sólo en el exterior de un conductor y no tenía influencia sobre nada cerrado en su interior.
Tiene múltiples aplicaciones, puesto que aparece cuando hay corriente eléctrica y desaparece cuando cesa la corriente eléctrica.
Alguna de las aplicaciones del electromagnetismo
son las siguientes:
· Electroimán.
Es un tipo de imán en el que el campo magnético se produce mediante el flujo de una corriente eléctrica, desapareciendo en cuanto cesa dicha corriente.
En 1819, el físico danesHans Christian Ørsted descubrió que una corriente eléctrica que circula por un conductor produce un efecto magnético que puede ser detectado con la ayuda de una brújula. Basado en sus observaciones, el electricista británicoWilliamSturgeon inventó el electroimán en 1825. El primer electroimán era un trozo de hierro con forma de herradura envuelto por una bobina enrollada sobre él. Sturgeon demostró su potencia levantando 4 kg con un trozo de hierro de 200 g envuelto en cables por los que hizo circular la corriente de una batería. Sturgeon podía regular su electroimán, lo que supuso el principio del uso de la energía eléctrica en máquinas útiles y controlables, estableciendo los cimientos para las comunicaciones electrónicas a gran escala.
· Relé.
Es un dispositivo electromecánico. Funciona como un interruptor controlado por un circuito eléctrico en el que, por medio de una bobina y un electroimán, se acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos eléctricos independientes.
Dado que el relé es capazde controlar un circuito de salida de mayor potencia que el de entrada, puede considerarse, como un amplificador eléctrico.
Diferentes tipos de relés.
Existen multitud de tipos distintos de relés, dependiendo del número de contactos, de la intensidad admisible por los mismos, tipo de corriente de accionamiento, tiempo de activación y desactivación, etc. Cuando controlan grandes potencias se les llama contactores.
Reléselectromecánicos:
Relés de tipo armadura, de núcleo móvil, tipo reed o de lengüeta y polarizados o biestables.
Relédeestadosólido.
Relédecorrientealterna.
Relédeláminas.
· Alternador.
Es una máquina eléctrica, capaz de transformar energía mecánica en energía eléctrica, generando una corriente alterna mediante inducción electromagnética.
Los alternadores están fundados en el principio de que en un conductor sometido a un campo magnético variable se crea una tensión eléctrica inducida cuya polaridad depende del sentido del campo y su valor del flujo que lo atraviesa.
Un alternador es un generador de corriente alterna. Funciona cambiando constantemente la polaridad para que haya movimiento y genere energía.
· Dinamo y motor de corriente continua.
Una dinamo es un generador eléctrico destinado a la transformación de flujo magnético en electricidad mediante el fenómeno de la inducción electromagnética, generando una corriente continua.
· Transformador.
Es un dispositivo eléctrico que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la potencia. La potenciaque ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal, es igual a la que se obtiene a la salida. Las máquinas reales presentan un pequeño porcentaje de pérdidas, dependiendo de su diseño, tamaño...
El transformador es un dispositivo que convierte la energía eléctrica alterna de un cierto nivel de tensión, en energía alterna de otro nivel de tensión, por medio de interacción electromagnética. Está constituido por dos o más bobinas de material conductor, aisladas entre sí eléctricamente y por lo general enrolladas alrededor de un mismo núcleo de material ferromagnético. La única conexión entre las bobinas la constituye el flujo magnético común que se establece en el núcleo.
Los transformadores son dispositivos basados en el fenómeno de la inducción electromagnética y están constituidos, en su forma más simple, por dos bobinas devanadas sobre un núcleo cerrado, fabricado de hierro dulce o de láminas apiladas de acero eléctrico, aleación apropiada para optimizar el flujo magnético. Las bobinas o devanados se denominan primario y secundario según correspondan a la entrada o salida del sistema en cuestión, respectivamente. También existen transformadores con más devanados; en este caso, puede existir un devanado "terciario", de menor tensión que el secundario.
Te dejo este video para que construyas tu timbre.
Aquí te dejo este video para que construyas tu generador de Van de Graaff y lo puedas presentar próximamente en la feria de ciencias.
