Qué es la Energía Eléctrica: Como se Produce, Definición y Ejemplos

La energía eléctrica es la generada por el movimiento de partículas o electrones tanto positivos como negativos. Una vez que la energía eléctrica abandona su fuente, se transforma instantáneamente en otra forma de energía diferente. La electricidad es el flujo de energía eléctrica o carga, que es tanto una parte básica de la naturaleza como una de las formas de energía comúnmente más utilizada.

La electricidad habitualmente usada es una fuente de energía secundaria porque se produce como consecuencia de la transformación de fuentes primarias de energía como el carbón, el gas natural, la energía solar y la energía eólica en energía eléctrica. También se le conoce como portador de energía, lo que significa que puede convertirse en otros tipos de energías como la energía mecánica o la energía térmica. Los recursos primarios pueden ser de energías renovables o energías no renovables, pero la electricidad que utilizamos no se corresponde con ninguna.

Definición y concepto de energía eléctrica

Podríamos definir que la energía eléctrica consiste en la forma de energía la cual es resultante del flujo de corriente eléctrica. La energía es la capacidad de trabajar o aplicar fuerza para mover un objeto. En el caso de la energía eléctrica, la fuerza es la atracción o repulsión eléctrica entre las partículas cargadas.

La energía eléctrica puede ser de varios tipos, pero generalmente se encuentra como energía potencial, la cual esta acumulada a causa de las posiciones relativas de partículas cargadas o campos eléctricos. Al movimiento de las partículas cargadas a través de un cable u otro medio es lo que se llama corriente o electricidad.

También existe la electricidad estática, que resulta de un desequilibrio o separación de las cargas positivas y negativas sobre un objeto. La electricidad estática es un tipo de energía eléctrica potencial. Si se acumula suficiente carga, la energía eléctrica puede ser descargada para formar una chispa, la cual tiene energía cinética eléctrica.

Por convención, la dirección de un campo eléctrico siempre se muestra apuntando en la dirección que una partícula positiva se movería si se colocara en el campo. Esto es importante recordar cuando se trabaja con energía eléctrica, porque el portador de corriente más común es un electrón, el cual se mueve en la dirección opuesta comparada con un protón.

Características de la energía eléctrica y cómo se produce

Toda masa sobre la tierra se compone de átomos. En estos, hay algunas partículas aún más pequeñas, que se mueven constantemente, llamadas electrones. El movimiento de estos electrones depende de cuánta energía tenga el electrón. Esto significa que cada objeto tiene energía potencial, aunque algunos tienen más que otros.

La energía eléctrica se caracteriza por ser la energía que se produce a raíz del movimiento de cargas eléctricas. Cuanto más rápido se desplazan estas cargas, más electricidad transportan, y como las cargas de electricidad están en constante movimiento, podríamos afirmar que es una de las formas de energía cinética.

Para ilustrar con un ejemplo, vamos a usar la analogía de una pelota lanzada a una ventana. La pelota en cuestión simboliza a una carga eléctrica y si esta no es lanzada con suficiente rapidez, puede entonces que simplemente no tenga la energía necesaria para quebrar la ventana. Cuanto más rápido viaje la bola, más energía tiene y por ende, más capacidad de romper la ventana.

Independientemente de la forma de energía, la energía eléctrica básica y fundamentalmente se produce de la misma manera. ¿Confundido? a continuación te aclaramos todo en base a tres casos:

1. Si se utiliza energía nuclear, la energía liberada calienta el agua en vapor. El vapor se utiliza para hacer girar un aspa de la turbina que enciende un generador y transfiere su energía a las cargas eléctricas.
2. Si se emplea energía hidroeléctrica, el agua que cae se usa para poder girar las aspas de la turbina, lo que hace que el generador logre producir energía eléctrica.
3. Si se usa energía eólica, el propio molino gira el aspa de la turbina, lo que hace que el motor pueda generar energía eléctrica.

Indistintamente de su forma básica, sea cual sea la energía, esta se utiliza para dar a las cargas eléctricas una energía de movimiento que trae como resultado la energía eléctrica.

La conducción eléctrica es el fenómeno físico que permite fácilmente transportar la electricidad. Los alambres y demás materiales fabricados con conductores generalmente metálicos, son capaces de transportar estas distancias energéticas de cientos de kilómetros. Este sistema de transporte de energía eléctrica es lo que se denomina red eléctrica.

Cómo Funciona

Para comprender mejor lo que es la energía eléctrica, es esencial saber cómo funciona. Fundamentalmente, los electrones y protones son cruciales para que la electricidad funcione. Los electrones se refieren a partículas con carga negativa mientras que los protones se refieren a partículas con carga positiva. Los electrones en un cable de cobre son libres de moverse y para funcionar, tienen que ejercer una fuerza que hace que otras partículas se muevan y trabajen.

La electricidad que utilizamos todos los días se produce en las centrales eléctricas mediante la conversión de diversos recursos naturales. Un imán grande gira las bobinas de alambre y genera la corriente eléctrica para ser enviada a una subestación en su área a través de una red de líneas de transmisión de alta tensión eléctrica.

El voltaje es reducido y distribuido a través de las líneas que consecuentemente son las que traen energía eléctrica a nuestros hogares. Las líneas eléctricas se pueden encontrar por encima o por debajo de la tierra y por lo general transportan hasta 34.500 voltios los cuales se reducen aún más cuando al ser filtrados por transformadores, quienes convierten el alto voltaje inicial a los usuales 120 a 240 voltios que son seguros para el uso en los hogares.

Para qué sirve la energía eléctrica

La energía eléctrica es la forma más conveniente de energía para la mayoría de los usos humanos. Tiene las virtudes de que es fácil de mover de un lugar a otro y fácil de usar, con la desventaja de que es casi imposible de almacenar en grandes cantidades.

Puede ser utilizada para ejecutar computadoras y la mayoría de los aparatos electrodomésticos que usamos comúnmente en nuestros hogares. La electricidad también es usada tanto en industrias como en empresas y representa el 18% del total de energía consumida en todo el mundo.

Uno de los usos en el consumo de energía eléctrica se da cuando la utilizamos para encender una bombilla de luz. Esto sucede cuando la corriente se mueve desde la salida hasta la bombilla a través de un cable. La luz eléctrica es entonces creada cuando las cargas se reducen en el filamento para que le sea posible encender la bombilla.

La energía misma se mantiene en el movimiento y configuración de la carga eléctrica, en la que el flujo de esta carga en los electrones es la corriente eléctrica. La carga puede ser acumulada en un condensador y almacenar energía eléctrica, en la que puede transportarse físicamente en los campos eléctricos y magnéticos relacionados con la forma en que se mueven y se organizan.

La energía eléctrica no es una fuente de energía primaria como el viento o el sol. Esta entra en un generador eléctrico para hacer que la electricidad sea fácil de usar y manejable de transportar. Es muy conveniente en cuanto a su uso, por tal motivo, es la más utilizada por la sociedad en que vivimos hoy.

Ejemplos de energía eléctrica

La energía eléctrica se puede encontrar en muchas de las cosas que usamos sin saberlo, sin embargo, seguimos haciendo uso de esta para satisfacer nuestras necesidades. He aquí algunos ejemplos de energía eléctrica.

1. En una batería de automóvil, la reacción química crea un electrón el cual tiene la energía para moverse en una corriente eléctrica. Estas cargas móviles proporcionan energía eléctrica a los circuitos del auto.
2. Una lámpara está conectada a un enchufe de pared. La corriente eléctrica se mueve desde el tomacorriente hasta la bombilla de la lámpara que proporciona la energía eléctrica. Cuando las cargas eléctricas disminuyen la velocidad del filamento para encender la bombilla, se crea la energía lumínica.
3. Las baterías de un teléfono celular suministran energía química a las cargas eléctricas. Estas utilizan la energía que se va a poner en marcha la cual viaja a través del teléfono proporcionando la electricidad.
4. Cuando el cuerpo animal descompone los alimentos para producir Trifosfato de Adenosina (ATP), estos convierten la energía ATP en energía eléctrica. Las cargas se mueven mediante las células del sistema nervioso especial haciendo posible los latidos del corazón.
5. Una estufa que se conecta a un enchufe de pared toma las cargas eléctricas móviles, la energía eléctrica y las transforma en energía térmica haciendo que los espirales de calefacción se calienten lo suficiente para cocinar.

La energía eléctrica potencial es la energía acumulada que las partículas cargadas tienen debido a su propia carga eléctrica y a su posición relativa con en comparación a otras partículas cargadas. La energía potencial eléctrica también se denomina energía potencial electrostática.

Como sabemos que hay un campo gravitacional alrededor de la tierra. Cualquier objeto colocado dentro del campo gravitacional de la tierra experimentará una fuerza hacia la tierra.

De la misma manera existe un campo eléctrico alrededor de una partícula cargada. Cualquier partícula cargada que se coloque en el campo eléctrico de otra partícula cargada experimentará una fuerza. Esta fuerza puede ser repulsiva o atractiva. La unidad SI de energía eléctrica potencial o energía electrostática potencial es el julio o joule.

Qué es la energía eléctrica potencial

La energía eléctrica potencial es que se necesita para poner una carga en un lugar determinado, por ejemplo, cerca de otra carga.  Si la partícula tiene que ser retenida (porque es atraída) entonces la energía potencial es negativa; eso es porque esa partícula te puede dar energía a medida que la mueves.

El potencial eléctrico de una partícula cargada es la energía potencial dividida por la carga eléctrica de esa partícula. Se necesita más energía para mover una carga más lejos en el campo eléctrico, pero también más energía para moverla a través de un campo eléctrico más fuerza.

Fórmula

En la electrostática a medida que las partículas cargadas se acerquen, habrá una interacción eléctrica. En el caso de dos partículas con carga similar, la interacción será en forma de repulsión. En el caso de dos partículas con cargas opuestas, la interacción será en forma de atracción.

La energía potencial electrostática se representa bajo la siguiente fórmula matemática:

Como se produce la energía eléctrica potencial

La energía eléctrica potencial ocurre debido a la interacción de dos o más partículas cargadas. Imagina que tienes una placa de carga negativa enorme, con una partícula con carga positiva pegada a ella a través de la fuerza eléctrica. Hay un campo eléctrico alrededor de la placa que está arrastrando todos los objetos cargados positivamente hacia él (mientras empuja otros objetos cargados negativamente).

Tomas la partícula positiva, y empiezas a arrancarla de la placa, contra el tiro del campo eléctrico. Es un trabajo duro, porque la fuerza eléctrica los está juntando. Si se suelta la partícula positiva, ésta regresaría a la placa negativa, arrastrada por la fuerza eléctrica.

La energía que usó para alejar la partícula de la placa se almacena en la partícula como energía eléctrica potencial. Es el potencial que tiene la partícula para moverse cuando se suelta.

Si tiras la partícula positiva más lejos de la placa, tendrías que usar más energía, por lo que la carga tendría más energía eléctrica potencial almacenada en ella. Si doblamos la carga de la placa, necesitarías más energía para mover la partícula positiva. Si doblamos la carga de la partícula positiva, necesitarías aún más energía para moverla.

Imagina que en vez de una placa con carga negativa, nuestra placa está cargada positivamente. Nuestra partícula positiva se alejaría de la placa ya que ambas están positivamente cargadas. Esta vez, tenemos que poner energía para tratar de mover la partícula más cerca de la placa, en lugar de tirar de ella.

Cuanto más cerca tratemos de moverlo a la placa, más energía tendremos que poner, y por lo tanto más energía eléctrica potencial tendrá la partícula.