El átomo es la porción de materia más pequeña en que se puede dividir un elemento químico. Todo está constituido por átomos.

Básicamente, un átomo está formado por una parte central llamada núcleo atómico y por electrones que se mueven en torno al núcleo (de manera similar a los planetas que se mueven en torno al Sol en nuestro Sistema Solar).

El núcleo, a su vez, está formado por dos tipos de partículas atómicas: protones y neutrones.

Los protones tienen carga eléctrica positiva (+) y los electrones poseen carga eléctrica negativa (-). Los neutrones no tienen carga (son neutros).

En general, los átomos tienen igual número de protones y electrones. Como las cargas de ellos son iguales y opuestas el átomo es neutro.

La carga eléctrica se manifiesta en una región llamada "campo eléctrico", que rodea a los electrones y protones. Por lo tanto, todo cuerpo cargado eléctricamente posee un campo eléctrico.

El átomo más simple es el de Hidrógeno (H), cuenta sólo con un protón en su núcleo y en órbita, un electrón. Como las cargas son iguales y opuestas el átomo es neutro. Si el átomo pierde su electrón, se convierte en un átomo con carga positiva, que recibe el nombre de ion, H+.

Un átomo un poco más complicado es el de helio (He), que tiene dos protones en su núcleo y para ser neutro tiene dos electrones en órbita. El átomo de helio además tiene en su núcleo dos neutrones (n).

Un átomo mucho más complicado es el de Carbono (C), que en su núcleo tiene seis protones y seis neutrones. Tiene además seis electrones en órbita, y, por este motivo, es neutro.

El número de protones en un átomo es llamado su número atómico

Dibuja el átomo de nitrógeno (N) y el de oxígeno (O) que tienen números atómicos 7 y 8 respectivamente. Estos átomos tiene en su núcleo igual número de neutrones que de protones. Convérsalo con tus compañeros.

Entonces, el átomo está compuesto básicamente por una minúscula parte central casi quieta y de muy alta densidad que llamamos núcleo, y luego una o más partículas miles de veces más livianas y en frenético movimiento, a las que llamamos electrones. Para formarse una idea espacial, o de magnitudes, si el átomo fuese un estadio de fútbol, el núcleo estaría en el centro de la cancha y sería como una pulga y los electrones en las graderías.

Existen dos tipos de cargas eléctricas. Se designan con los nombres de cargas eléctricas positivas y cargas eléctricas negativas.

La mayoría de los objetos con los que tenemos contacto cotidianamente son eléctricamente neutros, es decir su carga eléctrica total es cero (no es positiva ni negativa). Esto se debe a que sus constituyentes básicos, los átomos, son eléctricamente neutros.

Sin embargo, algunos objetos pueden cargarse eléctricamente por frotación, por ejemplo. En ese caso, al frotar un objeto contra otro, uno de los objetos cede algunos de sus electrones al otro objeto. El objeto que cede sus electrones queda con un exceso de carga positiva mientras el otro objeto que recibe los electrones adquiere una carga negativa.

Cuando se tiene objetos cargados eléctricamente, éstos interactúan entre sí de modo que dos objetos con cargas eléctricas del mismo tipo se repelen, mientras dos objetos con cargas eléctricas de distinto tipo se atraen.

Para entender lo que sucede en el vídeo del globo se puede reflexionar del siguiente modo:

En el primer proceso, al frotar el globo contra el pelo, se produce un traspaso de electrones del pelo al globo, por lo que el pelo queda con carga eléctrica positiva y el globo adquiere carga eléctrica negativa. Esto se traduce en una atracción mutua entre el globo y el pelo.

En el siguiente proceso, al acercar el globo a los pedazos de papeles que son eléctricamente neutros, los electrones del papel se alejan de su superficie al ser repelidos por el globo que está cargado negativamente como se muestra en la animación. Así, se produce una atracción entre el globo cargado negativamente y los protones (cargados positivamente) cercanos a la superficie de los papeles, por lo que se adhieren al globo, una vez que se han adherido los papeles (sobretodo los de aluminio), éstos se cargan con la carga del globo, por lo que son repelidos, te invitamos a revisar detalladamente el vídeo del globo y verás los dos fenómenos.

ELECTROSCOPIO
¡Soy repulsivo!

El electroscopio es un instrumento que está esencialmente constituido por dos hojas de metal u otro material que se ubican dentro de un vaso o recipiente transparente, y que son conectadas al exterior por un elemento metálico.

Un objeto cargado eléctricamente que se acerca o toca un electroscopio produce una separación de las hojas. De este modo, el electroscopio permite averiguar si un objeto está o no cargado de electricidad estática.

Tú puedes construirte un electroscopio y experimentar con él. Solamente necesitas tener un alambre (puede ser un clip), un vaso de plástico transparente o una botella de bebida, dos trocitos de papel, imaginación y ganas de hacerlo.

ENERGíA

Capacidad de los cuerpos o conjunto de cuerpos para efectuar un trabajo.

Un resorte comprimido o estirado ejerce una fuerza en el sentido de recobrar su forma primitiva, una masa de agua en forma de nieve en la cordillera al derretirse, tiende, por acción de la gravedad a bajar hasta el nivel del mar, en igual forma que una masa de agua embalsada se sale del embalse si se retiran las paredes o se abren las compuertas que la contienen.

Mientras el metal del resorte y el agua no gocen de libertad para efectuar sus movimientos contienen almacenada energía potencial (capacidad para efectuar un trabajo). Al ser soltado el resorte o abrirse las compuertas, el movimiento transforma aquella capacidad de trabajo en energía cinética, capaz, por ejemplo el agua, de mover una turbina o el resorte de accionar un pistón o una palanca.


PILAS
"El alquimista"

Se llama pila a un generador de electricidad que convierte la energía química en energía eléctrica.

Una pila fundamental está constituída por un trocito de zinc y otro de cobre sumergidos separadamente en una solución ácida (electrólito). El ácido del electrólito reacciona en forma diferente con los dos metales y rompe su equilibrio eléctrico.

Te invitamos a investigar en la biblioteca de tu colegio las distintas clases de pilas que hoy existen.

Electrolito: líquido que puede ser descompuesto por el paso de una corriente eléctrica. Los electrolitos son exclusivamente ácidos, bases o sales fundidos o bien disueltos en agua u otros líquidos.

Ion: átomo o grupo de átomos que poseen una carga eléctrica positiva o negativa.

Electrodo: terminal sumergido en una solución a través del cual circula una corriente eléctrica.

En la pila de la animación tenemos:

Electrodo negativo Zn
Electrodo positivo Cu

Cátodo: electrodo cargado negativamente en una solución electrolítica.

ánodo: electrodo cargado positivamente en una solución electrolítica.

Operación de la pila o celda voltaica: supongamos que tenemos una celda voltaica compuesta por una solución de ácido sulfúrico (H2SO4), una barra de zinc (Zn) y una de cobre (Cu). Cuando la celda no está en uso, o sea, sus electrodos no están conectados, las moléculas del ácido del electrolito se disocian, o dividen, en elementos cargados eléctricamente, llamados iones. En un lenguaje químico esto significa que el ácido sulfúrico se disocia en dos iones positivos de hidrógeno (2H+) y un ion de sulfato cargado negativamente (SO4=) con dos cargas negativas.

Antes de que la circulación de corriente comience, los iones de sulfato y de hidrógeno se anulan eléctricamente en la solución. Cuando introducimos el electrodo de cobre, los iones de hidrógeno, que están libres, le "roban" electrones al electrodo de cobre, transformándose en átomos de hidrogeno que forman pequeñísimas burbujas que se adhieren al electrodo de cobre. Como el electrodo de cobre ha perdido electrones se carga positivamente. Por otro lado los iones de sulfato le "roban" al iones de zinc cargados positivamente al otro electrodo, por lo que este electrodo se carga negativamente. El fenómeno físico químico anterior genera una diferencia de potencial entre los dos electrodos, diferencia que puede medirse con un instrumento llamado voltímetro. Esta diferencia es del orden de 1 volt.

El electrodo de cobre puede iniciar la circulación de la corriente eléctrica instantáneamente con su conexión, mediante un conductor eléctrico, con el electrodo de zinc. El cobre puede hacer esto ya que atrae a los electrones más fuerte de lo que lo puede hacer el zinc, o sea "le roba" los electrones al zinc, electrones que pierde el cobre al cedérselos al ion de hidrógeno. El electrodo de cobre no puede atraer electrones desde el electrolito, porque los electrones tienen una carga negativa como la de los iones sulfato, por lo tanto son cargas que se repelen. Una vez que el electrodo de cobre comienza a obtener electrones desde el zinc mediante la conexión exterior, una reacción química ayuda a mantener el flujo de electrones. Cada átomo de zinc al perder los electrones que le quitó el cobre se transforma en un ion con dos cargas positivas (Zn++) que es atraído por el ion sulfato formando sulfato de zinc (Zn++ + SO4= à ZnSO4) gastándose así el electrodo de zinc y el ácido sulfúrico.

El hidrógeno, que le ha "robado" electrones al cobre, sale en forma de burbujas a la atmósfera como gas hidrógeno (H2 ), esto lleva al electrodo de cobre a "robar" más electrones al zinc, lo que mantiene la corriente fluyendo hasta que se agote la solución o se termine el electrodo de zinc, lo que significa la muerte de la pila.

MAGNETISMO
"La fuerza invisible"

Existen imanes naturales, imanes artificiales y electroimanes. Todos ellos tienen como característica la capacidad de atraer materiales ferrosos.

El magnetismo se presenta en la naturaleza de dos formas. Una de ellas es el magnetismo terrestre. La otra es el óxido de fierro, antiguamente llamado piedra imán y hoy llamado magnetita.

Los imanes artificiales pueden ser mucho más intensos que los naturales. Son fabricados por el hombre uniendo distintos compuestos.

Los electroimanes son imanes obtenidos en base a una corriente eléctrica, un conductor y un trozo de hierro. Podrás conocerlos visitando otra sección de este mismo sitio.

Los imanes tienen dos polos, llamados Norte y Sur. Los polos del mismo tipo se repelen y los polos de distinto tipo se atraen.

Las brújulas son un tipo especial de imán. Sirven para orientarse geográficamente, utilizando el magnetismo terrestre. Permiten conocer cuál es la dirección del Norte Magnético, que está cerca del Norte Geográfico. El Polo Magnético del Hemisferio Norte se encuentra a unos 1.800 kilómetros del Polo Norte Geográfico. El otro polo magnético terrestre está al sur de Australia.

Hay una tercera forma de imanes, los electroimanes que funcionan con corriente eléctrica.

¿Dónde se presenta el magnetismo?
El campo magnético de la Tierra

No se sabe a ciencia cierta por qué la Tierra es un imán o posee campo magnético. La configuración del campo magnético terrestre es como la de un potente imán de barra colocado cerca del centro de la Tierra, con el polo sur magnético en el hemisferio norte y por lo tanto el polo norte magnético cerca de Australia. Pero nuestro planeta no es un trozo de hiero magnetizado como el imán de barra. Está demasiado caliente para que lo átomos individuales permanezcan alineados

Sea cual sea su causa, el campo magnético de la Tierra no es estable, sino que se desplaza en el curso de las eras geológicas. Las pruebas de este hecho vienen del análisis de las propiedades magnéticas de los estratos rocosos. Los átomos de hierro en estado de fusión tienden a alinearse con el campo magnético terrestre. Cuando el hierro se solidifica la dirección del campo magnético queda registrada en la orientación de los dominios magnéticos de las rocas. Durante los últimos 5 millones de años se han efectuado más de 20 inversiones. La más reciente data es de hace 700.000 años. Otras inversiones anteriores ocurrieron hace 870.000 y 950.000 años.

Los imanes o magnetos

El término magnetismo proviene de ciertas piedras metálicas llamadas piedras imán que los antiguos griegos encontraron hace más de 2.000 años en la región de Magnesia. En el siglo XII los chinos las usaban para la navegación. En el siglo XVIII el físico francés Charles Coulomb encontró la ley de fuerzas que rigen las interacciones magnéticas.

Hasta 1820 se pensó que el magnetismo era independiente de la electricidad; en ese año un profesor de física danés llamado Hans Christian Oersted hizo un notable descubrimiento, encontró por casualidad que una corriente eléctrica desviaba la aguja de una brújula. Oersted fue el primero en establecer que el magnetismo estaba relacionado con la electricidad. Este sencillo descubrimiento dio origen a un gran salto tecnológico, al inventarse los generadores y motores eléctricos.

Los imanes ejercen fuerzas unos sobre otros. Se parecen a las cargas eléctricas, pues pueden ejercer sin tocarse fuerzas de atracción y de repulsión, según sean los extremos de los imanes que se aproximen igual que las cargas eléctricas que se enfrenten. Las cargas eléctricas producen fuerzas eléctricas y la regiones de los imanes, llamadas polos, producen fuerzas magnéticas.

Todo imán posee un polo norte y un polo sur, Los polos de un imán de barra o de herradura se localizan en sus extremos. Los polos de distinto tipo se atraen y los de igual tipo se repelen.
El comportamiento de los polos magnéticos se parece al de las cargas eléctricas, pero existe una diferencia muy importante.

Podemos tener cargas eléctricas aisladas, pero no polos magnéticos aislados.

Un polo norte magnético no puede existir sin un polo magnético sur y viceversa. Si partes un imán en dos, se convierten los trozos en dos imanes, y así sucesivamente.

Todos los electrones en rotación son imanes diminutos. Dos electrones que giran en el mismo sentido constituyen un imán más intenso. Pero si giran en sentidos opuestos se produce el efecto contrario: sus campos magnéticos se anulan. A ello se debe que la mayoría de las sustancias no sean imanes. Pero en materiales como el hierro, el níquel y el cobalto, estos campos no se anulan totalmente. Cada átomo de hierro posee cuatro electrones cuyo campo magnético debido a la rotación no se anula. Lo mismo ocurre, aunque en menor grado, con los átomos de níquel y de cobalto.

La mayoría de los imanes comunes se hacen con aleaciones de hierro, níquel, cobalto y aluminio en diversas proporciones. En estos imanes casi todas las propiedades magnéticas se deben a la rotación de los electrones. En los metales llamados tierras raras, como por ejemplo, el gadolinio, el movimiento orbital es más importante.

Dominios magnéticos

El campo magnético individual de los átomos de hierro es tan intenso que las interacciones entre átomos vecinos hacen que se alineen unos con otros en numerosos cúmulos. Dichos cúmulos de átomos alineados se llaman dominios magnéticos. Cada dominio está totalmente magnetizado y está compuesto de miles de millones de átomos alineados. Los dominios tienen dimensiones microscópicas y hay un gran número de ellos en cada cristal de hierro.

LA ELECTRICIDAD Y EL MAGNETISMO
"El misterio de lo invisible"

El electromagnetismo, que es una parte de la Física, es la disciplina que permite entender los fundamentos de la generación de energía eléctrica.

Los fenómenos electromagnéticos están presentes en nuestra vida cotidiana tanto de manera natural como artificial.

La luz proveniente del sol y de las estrellas, los rayos y el magnetismo terrestre (que permite la orientación utilizando brújulas) son algunos ejemplos de manifestaciones naturales del electromagnetismo.

Las ampolletas y focos eléctricos, los aparatos eléctricos tales como linternas, planchas, radios, grabadores y reproductores de sonido, licuadoras, aspiradoras, televisores, fotocopiadoras, computadores, impresoras, etc., son algunas de las aplicaciones del electromagnetismo diseñadas por el hombre para ayudarle a vivir mejor.

Hasta 1820 se pensó que el magnetismo era independiente de la electricidad. Ese año, un profesor de física danés llamado Hans Christian Oersted hizo un notable descubrimiento: notó por casualidad que una corriente eléctrica desvía la aguja de una brújula. Oersted fue el primero en establecer que el magnetismo está relacionado con la electricidad. Con este sencillo descubrimiento se comprendió que ambos fenómenos son manifestaciones de un solo tipo de eventos, y que por lo tanto pueden ser estudiados de manera conjunta.

Campo magnético de un imán

Un imán ejerce una fuerza magnética, cuyos efectos pueden apreciarse muy bien en el experimento de "repeler" y ''atraer'' a otro imán. Se dice que el imán da origen a un campo magnético, el que se puede visualizar con facilidad. Para eso, coloca una hoja de papel sobre un imán y espolvorea limaduras de hierro sobre ella. Las limaduras tienden a trazar un patrón ordenado de líneas alrededor del imán. Las líneas del campo magnético revelan la forma del campo. Las líneas de campo magnético emergen de un polo, rodean al imán y "penetran" en el otro polo. La intensidad del campo es mayor donde están más juntas la líneas.

Las limaduras de hierro se obtienen limando un trozo de fierro de construcción. ¡¡¡Hazlo con mucho cuidado!!!

Campo magnético de una corriente eléctrica

El magnetismo, al igual que la electricidad, es invisible, pero sus efectos pueden verse. Sustancias ferrosas como las limaduras de hierro se orientan mostrando el campo magnético que genera una corriente eléctrica que circula por un conductor, para ver este fenómeno debes echar sobre una lámina de cartulina o cartón delgado limaduras de hierro y haces circular una corriente eléctrica por el conductor, al dar unos golpecitos a la cartulina las limaduras se orientarán según el campo magnético creado por la corriente eléctrica.

ELECTROIMANES
"Tu corriente me atrae"

Ya se mostró como los imanes interactúan con los metales u otros materiales.

Si introduces un trozo de hierro (un clavo, por ejemplo) en una bobina por la cual circula una corriente eléctrica, el campo magnético producido por la corriente induce a alinearse a los dominios magnéticos del hierro. Esto incrementa la intensidad del campo magnético producido por la corriente eléctrica, y tenemos así lo que llamamos un electroimán.

La acción atractiva del electroimán termina en cuanto se interrumpe la corriente eléctrica.

CORRIENTE ELéCTRICA
SOLENOIDE (BOBINA), IMAN Y MOVIMIENTO .
"La energía invisible"

Las corrientes eléctricas producen efectos magnéticos, como se puede constatar al observar que una corriente eléctrica que circula por un conductor puede producir desviaciones de la aguja de una brújula y también es capaz de atraer distintos objetos con un electroimán. Estos hechos sugieren la existencia de una íntima conexión entre la electricidad y el magnetismo.
En realidad, esta conexión existe como se puede comprobar en la experiencia que mostramos en el vídeo del imán que se mueve dentro de una bobina.

Después de conocer fenómenos eléctricos y magnéticos independientes entre sí, hemos visto que existen otras manifestaciones en las que los efectos eléctricos y magnéticos aparecen relacionados, lo que demuestra que éstos constituyen distintos aspectos de una entidad que los comprende a ambos tipos de eventos y sus relaciones: el electromagnetismo.

El video muestra cómo la existencia física de una bobina y de un imán en movimiento (con respecto a la bobina) produce una corriente eléctrica que aquí se manifiesta en el encendido de un LED (del inglés, Light Emitting Diode, que significa Diodo que Emite Luz). Este efecto, que recibe el nombre de inducción electromagnética y que fue descubierto por el físico inglés Michael Faraday, constituye la base de los principios que permiten producir energía eléctrica a partir de otros tipos de energía.

GENERADOR
"Tu energía me hace brillar"

Si tenemos un imán y una bobina podemos generar electricidad si agregamos movimiento, lo que muestra la forma de funcionar de los generadores eléctricos.

Se llama generador de electricidad a una máquina que produce energía eléctrica por transformación de otra energía usando el principio de inducción electromagnética mostrado en el experimento de corriente eléctrica (imán en movimiento)

Comúnmente los generadores pequeños requieren de una bobina y un imán, y los grandes de un conjunto de bobinas y electroimanes según sea el número de polos que tenga el generador. Los electroimanes están montados en el elemento llamado rotor que es movido por una turbina y la corriente eléctrica se produce (induce) en el estator.

Los distintos tipos de plantas generadoras de electricidad difieren en el tipo de energía utilizada para mover la turbina, esto es, energía hidráulica, térmica, eólica, mareomotriz, etc.

MOTORES
"La electricidad me hace girar y girar"

El funcionamiento de los motores eléctricos está basado en el mismo principio que permite generar energía eléctrica a partir de un imán, una bobina y movimiento.

En un motor eléctrico se genera movimiento a partir de la aplicación de corriente eléctrica a una bobina en un imán, como se aprecia en la animación. O sea, podemos decir que es el proceso inverso del generador, ya que con energía eléctrica se produce movimiento.

CENTRALES ELéCTRICAS DE AES GENER
"Las hermanas mayores"

Como se puede ver en los dibujos que muestran los distintos tipos de centrales productoras de energía eléctrica de AES Gener, los generadores que producen electricidad para uso industrial y doméstico utilizan distintos métodos para convertir diversos tipos de energía en energía eléctrica, que puede ser fácilmente transportada por líneas de transmisión, a través de grandes distancias para abastecer a las personas y empresas que la necesiten en ciudades y pueblos.

Es importante destacar que, a pesar de que los procesos utilizados para la generación de energía eléctrica difieren mucho unos de otros, los fundamentos que permiten la conversión de distintos tipos de energía en energía eléctrica son simples y pueden ser entendidos en base a unos pocos hechos que se enseñan en esta página web.

Galería de Imágenes:

• Central Hidroeléctrica
• Central Termoeléctrica Tradicional
• Central de Ciclo Combinado
• Centrales de AES Gener

Seguridad
"Pepe Grillo "

Lo primero que debes saber es que el agua y la corriente eléctrica hacen una muy mala combinación. Juntas pueden ocasionar heridas muy graves. Por lo tanto, nunca debes usar un artefacto eléctrico cuando estés mojado o cerca de agua.

¿Como saber cuando hay un aparato eléctrico funciona mal?

Cuando deja de funcionar.
Cuando despide mal olor o emite ruido raro cuando está funcionando.
Cuando el enchufe se calienta mientras lo usas.

¿De qué se compone un circuito eléctrico?

Un Circuito Eléctrico es un sistema que permite controlar el flujo de electrones, está compuesto por lo siguiente:

Fuente de Energía
Es la fuerza externa que proporcionar energía eléctrica para permitir el flujo de electrones (Pila, batería, Generador, etc.).

Conductor
Medio que permite el flujo de los electrones por éste en forma natural (Conductores o cables eléctricos).

Artefacto
Máquina o sistema que transforma la energía eléctrica en otro tipo de energía (calor, movimiento, luz, etc).

Interruptor
Control que permite el paso o interrupción de electrones por el circuito (prendido / apagado)

Protección
Dispositivo de seguridad que permite desconectar la energía eléctrica si la cantidad de electrones que circulan es superior al diseñado o al requerido. (fusibles, interruptor termomagnético, etc.)

DISTINTOS TIPOS DE ENERGíA QUE SE USAN PARA TRANSFORMARLAS EN ENERGíA ELéCTRICA

Los tipos de energía más usados en producir energía eléctrica son:

Energía EóLICA
"El soplo de la energía"

Es la energía cinética del aire, que se aprovecha en los molinos de viento y en los modernos aerogeneradores de energía eléctrica. Las principales dificultades que presenta su aprovechamiento se deben a las fluctuaciones de la velocidad del viento, lo que dificulta el obtener un suministro continuo.

Energía HIDRáULICA
"El salto del agua"

Fuerza viva de una corriente o de un salto de agua que se aprovecha en forma de energía mecánica o eléctrica (centrales hidroeléctricas).

Energía SOLAR
"El Rey sol"

Energía solar, energía radiante producida en el Sol como resultado de reacciones nucleares de fusión. Llega a la Tierra a través del espacio en cuantos de energía llamados fotones, que interactúan con la atmósfera y la superficie terrestre.

Mediante una celda fotovoltaica se puede obtener directamente energía eléctrica, estas pequeñas celdas agrupadas en paneles pueden utilizarse para el suministro eléctrico suficiente para una vivienda pequeña.


Energía TéRMICA

Energía calórica producida en las máquinas térmicas, por la combustión de carbón, petróleo, gas natural, gas licuado, desechos de madera u otros combustibles.

Energía QUíMICA

Energía suministrada por una reacción química entre dos o más elementos.

Energía BIOQUíMICA

Energía producida por la combustión (oxidación) de biomasa (por ejemplo leña).

Energía ATóMICA O NUCLEAR

Energía que mantiene unidas las partículas en el núcleo de cada átomo. Al unirse dos núcleos ligeros para formar otro mayor (reacción de fusión) o al partirse un núcleo muy pesado en dos o más fragmentos (reacción de fisión), la energía atómica es liberada en forma de energía calórica y radiante.

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