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Hace varios días atrás, comenzamos a hablar sobre electricidad y todos los elementos que la componen; es por ello que es propicio conocer un poco sobre cómo podemos generarla así que el tema que hoy desarrollaremos es que son los generadores eléctricos y cuál es la medida de la corriente y el voltaje.
Imagen realizada con la página web de diseño gráfico y composición de imágenes Canva.
Antes de comenzar a hablar de los generadores, hay un punto muy importante que o podemos dejar de mencionar, y es la fuerza electromotriz. Resulta, que para poder establecer y mantener una corriente eléctrica en un conductor, es necesaria la intervención de un dispositivo denominado generador eléctrico.
Este generador eléctrico o crea carga sino que separa continuamente cargas positivas y negativas ya existentes, que se acumulan en sus terminales. Esto produce una diferencia de potencial eléctrico entre ellos, que se conoce como voltaje, tensión o fuerza electromotriz (fem).
Santillana (2008) la define como:
La fuerza electromotriz (ε) de un generador es la energía (E) que suministra el dispositivo por cada unidad de carga eléctrica (Q) que recorre el circuito.
Por lo tanto, matemáticamente podemos expresar la fuerza electromotriz de la siguiente manera:
La unidad de la fuerza electromotriz en el Sistema Internacional es el joule por coulomb (J/C), es decir, el voltio (V).
De acuerdo a la expresión anterior también podemos obtener la energía (E)que produce un generador eléctrico y puesto que esta energía coincide con el trabajo total (Wt) realizado por el, entonces tenemos que:
Ahora bien, es momento de que conozcamos sobre los Generadores Eléctricos. La función de un generador es suministrar energía a los electrones libres de un conductor de tal modo que puedan recorrer la conexión eléctrica.
Los generadores como las pilas y las baterías producen un voltaje debido a reacciones químicas que ocurren en su interior. Todas las pilas, baterías o acumuladores, tienen los mismos componentes básicos: dos electrodos, uno positivo y otro negativo y, un electrolito en el que se transfieren cargas iónicas entre los electrodos.
Las pilas actuales de 1,5 V son pilas secas, en las cuales el electrodo positivo es una barra de carbono, el electrodo negativo es un cilindro de cinc y el electrolito una pasta de cloruro de cinc, cloruro de amoniaco y dióxido de manganeso.
Las pilas, que encontramos en las calculadoras o relojes conocidas normalmente como baterías de mercurio de 1,4 V, están compuestas por un electrodo negativo de cinc, un electrodo positivo de óxido de mercurio y un electrolito de una disolución de hidróxido de potasio.
En 1842 Gastón Planté construyó las baterías que hoy se usan en autos y aviones llamadas baterías secundarias, las cuales pueden recargarse al invertir la reacción química del electrolito. Su ventaja principal es que puede producir una corriente eléctrica suficiente para arrancar un motor, sin embargo, se agota rápidamente. El electrolito es una solución diluida de acido sulfúrico, el electrodo negativo es de plomo y el electrodo positivo de dióxido de plomo. Otro tipo de pilas, muy ecológicas, son las pilas solares que producen electricidad por una conversión fotoeléctrica.
En ocasiones resulta muy útil realizar conexiones entre varios generadores iguales. Esta conexión puede realizarse de dos maneras y depende exclusivamente de la necesidad que se tenga:
- Si se desea aumentar el voltaje del circuito, se hace una conexión de dos o más generadores del mismo voltaje. Esta conexión consiste en unir el polo positivo de un generador con polo negativo del otro, realizando de esta manera una conexión denominad en serie, en donde el voltaje resultante es la suma del voltaje de cada generador.
- Si desea aumentar el tiempo de duración del voltaje en el circuito, se hace una conexión de generadores del mismo voltaje en paralelo, en donde se conectan los polos de igual signo de cada pila entre sí. Aunque en esta conexión se mantiene el voltaje, cada pila aporta una parte de su corriente.
En la imagen que se muestra a continuación podemos ver los tipos de conexiones para dos baterías.
Diagrama realizado en el programa Power Point utilizando imágenes de dominio público
Ahora sería oportuno realizarnos una pregunta ¿Cómo podemos medir la corriente y el voltaje? para medir la intensidad de corriente que circula por una conexión, se utiliza un instrumento denominado Amperímetro. Este artefacto se conecta intercalado al inicio o al final de la conexión, de tal manera que la corriente pase a través de él.
Todo instrumento que puede indicar la presencia de corriente en una conexión se denomina galvanómetro. De acuerdo con su calibración éste instrumento puede medir intensidades de varios cientos de amperios, es decir, se pueden realizar mediciones de amperios, miliamperios o microamperios.
Diagrama realizado en el programa Power Point utilizando imágenes de dominio público
La diferencia de potencial o voltaje se mide con un voltímetro. Para medir el voltaje al que se encuentra sometido una bombilla, se conecta cada terminal del voltímetro de la bombilla sin intercalar el instrumento en la conexión.
Existen instrumentos de medida que permiten realizar medidas de voltaje o de la corriente de una conexión, estos aparatos denominados multímetros son muy habituales y se encuentran con mayor facilidad en el mercado de los amperímetros y voltímetros.
Ya para despedirme espero que el tema sea del agrado de los lectores y deseo ver en los comentarios sus opiniones y aportes significativos que ayuden a la ampliación del tema y que genere un debate crítico y enriquecedor para la satisfactoria divulgación del conocimiento científico.
Referencias
Figuera, J. (2009). Física, Texto y problemario. Caracas: Ediciones CO-BO.
Sánchez, E. (2005). Física. Caracas: Ediciones CO-BO.
Santillana (2008). Fisica 2. Caracas: Lithomundo S.A
Zemansky, S. (2009). Física Universitaria Volumen II. México: Pearson Educación.