La energía eléctrica es un concepto importante en la ciencia, pero que a menudo se malinterpreta. ¿Qué es exactamente la energía eléctrica y cuáles son algunas de las reglas que se aplican al usarla en los cálculos?
¿Qué es la energía eléctrica?
La energía eléctrica es una forma de energía resultante del flujo de carga eléctrica. La energía es la capacidad de hacer trabajo o aplicar fuerza para mover un objeto. En el caso de la energía eléctrica, la fuerza es la atracción eléctrica o la repulsión entre partículas cargadas. La energía eléctrica puede ser energía potencial o energía cinética, pero generalmente se encuentra como energía potencial, que es energía almacenada debido a las posiciones relativas de partículas cargadas o campos eléctricos. El movimiento de partículas cargadas a través de un cable u otro medio se llama corriente o electricidad. También hay electricidad estática, que resulta de un desequilibrio o separación de las cargas positivas y negativas en un objeto. La electricidad estática es una forma de energía potencial eléctrica. Si se acumula suficiente carga, la energía eléctrica puede descargarse para formar una chispa (o incluso un rayo), que tiene energía cinética eléctrica.
Por convención, la dirección de un campo eléctrico siempre se muestra apuntando en la dirección en que se movería una partícula positiva si se colocara en el campo. Es importante recordar esto cuando se trabaja con energía eléctrica porque el portador de corriente más común es un electrón, que se mueve en la dirección opuesta en comparación con un protón.
Cómo funciona la energía eléctrica
El científico británico Michael Faraday descubrió una forma de generar electricidad ya en la década de 1820. Movió un lazo o disco de metal conductor entre los polos de un imán. El principio básico es que los electrones en el alambre de cobre son libres de moverse. Cada electrón lleva una carga eléctrica negativa. Su movimiento se rige por fuerzas atractivas entre el electrón y las cargas positivas (como protones e iones con carga positiva) y fuerzas repulsivas entre el electrón y las cargas similares (como otros electrones e iones con carga negativa). En otras palabras, el campo eléctrico que rodea una partícula cargada (un electrón, en este caso) ejerce una fuerza sobre otras partículas cargadas, haciendo que se mueva y, por lo tanto, funcione. Se debe aplicar fuerza para mover dos partículas cargadas atraídas lejos una de la otra.
Cualquier partícula cargada puede estar involucrada en la producción de energía eléctrica, incluidos electrones, protones, núcleos atómicos, cationes (iones con carga positiva), aniones (iones con carga negativa), positrones (antimateria equivalente a electrones) y pronto.
Ejemplos
Energía eléctrica utilizada para energia electrica, como la corriente de pared utilizada para alimentar una bombilla o una computadora, es energía que se convierte a partir de energía eléctrica potencial. Esta energía potencial se convierte en otro tipo de energía (calor, luz, energía mecánica, etc.). Para una empresa de servicios públicos, el movimiento de electrones en un cable produce el potencial actual y eléctrico.
Una batería es otra fuente de energía eléctrica, excepto que las cargas eléctricas pueden ser iones en una solución en lugar de electrones en un metal.
Los sistemas biológicos también usan energía eléctrica. Por ejemplo, los iones de hidrógeno, electrones o iones metálicos pueden estar más concentrados en un lado de una membrana que el otro, estableciendo un potencial eléctrico que puede usarse para transmitir impulsos nerviosos, mover músculos y transportar materiales
Los ejemplos específicos de energía eléctrica incluyen:
- Corriente alterna (AC)
- Corriente continua (DC)
- Relámpago
- Las pilas
- Condensadores
- Energía generada por anguilas electricas
Unidades de electricidad
La unidad SI de diferencia de potencial o voltaje es el voltio (V). Esta es la diferencia potencial entre dos puntos en un conductor que transporta 1 amperio de corriente con una potencia de 1 vatio. Sin embargo, se encuentran varias unidades en la electricidad, que incluyen:
| Unidad | Símbolo | Cantidad |
| Voltio | V | Diferencia de potencial, voltaje (V), fuerza electromotriz (E) |
| Amperio (amperio) | UN | Corriente eléctrica (I) |
| Ohm | Ω | Resistencia (R) |
| Vatio | W | Energía eléctrica (P) |
| Faradio | F | Capacitancia (C) |
| Enrique | H | Inductancia (L) |
| Culombio | C | Carga eléctrica (Q) |
| Joule | J | Energía (E) |
| Kilovatio-hora | kWh | Energía (E) |
| Hertz | Hz | Frecuencia f) |
Relación entre electricidad y magnetismo
Recuerde siempre que una partícula cargada en movimiento, ya sea un protón, un electrón o un ion, genera un campo magnético. Del mismo modo, cambiar un campo magnético induce una corriente eléctrica en un conductor (por ejemplo, un cable). Por lo tanto, los científicos que estudian la electricidad generalmente se refieren a ella como electromagnetismo porque la electricidad y el magnetismo están conectados entre sí.
Puntos clave
- La electricidad se define como el tipo de energía producida por una carga eléctrica en movimiento.
- La electricidad siempre está asociada con el magnetismo.
- La dirección de la corriente es la dirección en que se movería una carga positiva si se coloca en el campo eléctrico. Esto es opuesto al flujo de electrones, el portador de corriente más común.