INTRODUCCION
El presente trabajo se realizó para dar a conocer las diferentes parte que hacen parte de un trabajo de investigación, a través de indagar a cerca de la Electricidad. Fue Fue real realiz izad ado o por por medi medio o de la búsqu búsqued eda a de info inform rmac ació ión n acer acerca ca del tema, tema, esta esta informa informació ción n debía ser lo ms clara clara ! concis concisa, a, de esta forma forma se obtuvo obtuvo una gran cantidad de información que nos aclararon las dudas, esta investigación se realizó a través de diferentes medios, como libros o te"tos, la internet, videos, entre otros, de donde se escogió la mejor información ! la ms concreta para no redundar ! que el trabajo desarrollara las diferentes partes de una investigación e"perimental. Fina Finalm lmen ente te lo mas mas impo import rtan ante te de este este trab trabaj ajo o es cono conoce cerr las las part partes es de una una investigación e"perimental, a través del desarrollo de un tema escogido por nosotros, ! que este a su vez nos dejara otra ense#anza.
OBJETIVOS
1. Objetivo General. $esarrollar las partes de una investigación e"perimental, a traves de el desarrollo de un tema de escogencia libre, en nuestro caso %a Electricidad.
2. Objetivos Espei!ios. •
$efinir que es la Electricidad.
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Esclarecer cuales fueron los orígenes de la Electricidad, es decir su historia, quienes fueron sus descubridores.
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&onocer cul es la importancia que tiene la Electricidad para la 'umanidad.
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$ar a conocer cules son las (ropiedades ! la )plicación de la Electricidad.
•
$escribir como se produce la Electricidad a traves de las diferentes formas de generación de la Electricidad.
"I#OTESIS.
En nuestro mundo actual la Energía Eléctrica, Electricidad, juega un papel mu! importante, tan importante que en nuestras actividades diarias se utiliza una gran cantidad de Electricidad. Es tan importante ella que en casi todas las reas se utiliza. *enemos muchos ejemplos, como los siguientes+ En un colegio se utiliza para los ventiladores ! aires acondicionados, de tal forma que e"ista un buen clima para el desarrollo de las actividades de los alumnos, asi como que la secretaria pueda realizar sus labores de oficina. En la ndustria, la gran ma!oría de las fabricas para que sus maquinas funcionen necesitan de la energía eléctrica. En -alud, la ma!oría de los equipos medico necesita de la energía eléctrica, sin ella no se podrían realizar cirugías, imgenes diagnósticas, ! en la actualidad hasta los tensiómetros para la toma de presión arterial funcionan con energía eléctrica. Finalmente podemos decir que nuestro trabajo es de gran importancia, por el hecho desarrollar un tema que en la actualidad genera mucha incertidumbre, mas cuando esta energía es mal utilizada por nosotros mismos, ! que si no tomamos conciencia de su utilización en un futuro no mu! lejanos nos va a ser difícil obtenerla.
$%RCO TEORICO
%a eletrii&a& del griego /0123456 elektron , cu!o significado es mbar7 es el conjunto de fenómenos físicos relacionados con la presencia ! flujo descargas eléctricas. -e manifiesta en una gran variedad de fenómenos como los ra!os, la electricidad esttica, la inducción electromagnética o el flujo de corriente eléctrica. El fenómeno de la electricidad ha sido estudiado desde la antig8edad, pero su estudio científico sistemtico no comenzó hasta los siglos 9: ! 9:. ) finales del siglo 99 los ingenieros lograron aprovecharla para uso residencial e industrial. %a rpida e"pansión de la tecnología eléctrica en esta época transformó la industria ! la sociedad. %a electricidad es una forma de energía tan verstil que tiene un sinnúmero de aplicaciones, por ejemplo+ transporte, climatización, iluminación ! computación. %a electricidad es la columna vertebral de la sociedad industrial moderna.
"ISTORI% DE '% E'ECTRICID%D. %a historia de la electricidad como rama de la física comenzó con observaciones aisladas ! simples especulaciones o intuiciones médicas, como el uso de peces eléctricos en enfermedades como la gota ! el dolor de cabeza, u objetos arqueológicos de interpretación discutible, como la batería de ;agdad. *ales de
*uvieron que pasar varios siglos antes de que ?illiam @ilbert publicara en ABCC su obra De $a(nete, en la que realiza el primer estudio científico del )a(netis)o. Este científico observó que algunos otros cuerpos se comportan como el mbar al frotarlos, ! que la atracción que ejercen se manifiesta sobre cualquier otro cuerpo, aun cuando no sea ligero. &omo la designación griega que corresponde al mbar es ele*tron+ @ilbert comenzó a usar el término ,el-trio para referirse a todo cuerpo que se comportaba como el
mbar, con lo cual surgieron las e"presiones DElectricidad, DElectrizar, DElectrización, etc... ste fue el punto de partida de la historia de la electricidad, cu!o estudio ! desarrollo durante los siglos 9: ! 9: se limitó únicamente a los !en/)enos eletrost0tios. Ga en la época moderna surgieron los gabinetes de física ! con ellos los primeros modelos de mquinas eléctricas, fuentes productoras de grandes cantidades de carga eléctrica. $esde que Htto von @uericIe constru!ó en la segunda mitad del siglo 9: su mquina eléctrica, primer ingenio de estas características, son numerosos los modelos ! dise#os que los diferentes investigadores llevaron a la prctica con é"ito. $os investigadores aportaron una contribución esencial a la electrosttica+ Stepen
Gra ABJCKAJLB7 descubrió la electrización por influencia por frotamiento7 ! la on&3tivi&a& el-tria4 por su parte, D3 5a ABMNKAJLM7 reveló la e"istencia de dos electricidades de diferentes naturalezas, que llamó Dresinosa negativa7 ! Dvítrea positiva7. On discípulo su!o, el abate Nollet AJCCKAJJC7, se hizo famoso popularizando e"perimentos de electrosttica+ hacía que las chispas crepitaran en los salones de la alta sociedad, donde las damas hacían cola para ser electrizadas por el abate. El entusiasmo se desbordó cuando apareció el pri)er on&ensa&or el-trio, capaz de almacenar la misteriosa energía+ una simple botella con agua con tapón atravesado por un clavo, la ;otella de %eiden. Este dispositivo parece haber sido inventado simultneamente, en AJ=>, por E6al& G. von 7leist AJCCKAJ=N7 ! #etr3s
van $3ssenbro* ABMPKAJBA7, profesor de la Oniversidad de %eiden. )#os después, en el siglo 9: Benja)8n 5ran*lin, un científico norteamericano,
prop3so 3na teor8a para e9pliar los !en/)enos el-trios que se derivaban del frotamiento. &uando se frota una sustancia como el vidrio, dicho cuerpo gana Dfluido eléctrico ! queda cargado positivamente Q7. En el caso del mbar, pierde Dfluido eléctrico ! queda cargado negativamente K7. FranIlin fue, entonces, el primero en hablar de cuerpos cargados positiva ! negativamente. %a e"plicación actual del fenómeno se basa en la Teor8a at/)ia &e la )ateria . %os electrones Rpartículas cargadas negativamenteR giran alrededor del núcleo del tomo, específicamente en la
corteza o envoltura del tomo. El tomo puede ganar o perder electrones. -i pierde electrones su carga ser positiva, por pérdida de partículas negativasS si gana electrones, su carga ser negativa, por ganancia de partículas negativas. El electrón fue descubierto por Josep J. To)son. En el siglo 99 aparece una nueva forma de electricidad. %lessan&ro Volta consiguió en ANCC, gracias a su pila, producir corrientes eléctricas de manera continua. ste es el origen de la electrodinmica, con el que se abre todo un mundo de e"periencias. En ANPC 'ans &hristian Hersted demostró e"perimentalmente la relación entre electricidad ! magnetismo. Es en este momento cuando surgen las primeras nociones acerca del electromagnetismo, cu!o desarrollo ha permitido algunos de los ma!ores avances tecnológicos de la humanidad. El ovoide prolongado es un aparato de metal que sirve para mostrar la distribución de la carga eléctrica en su superficieS el electroscopio de Volta, de gran importancia en la historia de la electricidad, se trata de un dispositivo utilizado para estudiar los mecanismos de adquisición de carga eléctrica en los distintos cuerposS en el granizo eléctrico observamos cómo la cone"ión de dos placas metlicas a una diferencia de potencial causa el revoloteo de unas peque#as bolitas de médula de saúcoS el campanario eléctrico se vale de un efecto similar al anterior para hacer que dos bolitas golpeen una campana en un proceso continuo de cargaKrepulsiónTdescargaKatracciónS el efecto eléctrico en puntas demuestra la acumulación de cargas en los e"tremos de los objetos metlicos, lo que ocasiona el giro de las aspas al ionizar el aire de su entorno. %a generación de carga eléctrica en abundancia se consigue por medio de las mquinas electrostticas, con las que se conseguían diferencias de potencial suficientes para efectuar determinados e"perimentos. (ara almacenar la electricidad producida por estas mquinas se contaba con las botellas de %eiden, cu!a forma varió a lo largo del tiempo. Htro sistema de almacenamiento de carga eléctrica era el condensador de )epinus.
El estudio de la electricidad pronto trajo consigo la observación de las UchispasU. &uando dos conductores a diferente potencial se situaban a corta distancia, era posible hacer saltar una chispa entre ambos. E"isten distintos aparatos que hacen uso de esta propiedad con finalidades diferentes. El e"citador de 'enle! se utilizaba para estudiar los efectos de las descargas eléctricas en objetos, seres vivos incluidos, colocados entre los dos conductoresS el perforador de tarjetas se utilizaba para un fin anlogo+ se colocaba un naipe o una tarjeta entre los dos conductores, de manera que al saltar la chispa, la tarjeta quedaba perforadaS el termómetro de Vinnersle! permitía probar el desprendimiento de calor en las chispasS el cuadro mgico ! la pirmide centelleante son ejemplos de juegos científicos de carcter e"perimental+ en ambos casos las descargas producían efectos visuales ! la formación de figuras brillantes. %os tubos de @eissler consisten, por lo general, en un fino tubo de cristal que contienen un gas enrarecido en su interior. )l producirse una descarga de alta tensión, tienen lugar diversos efectos radiantes, dependiendo del gas ! la presión a la que esté sometido. )lgunos de estos tubos estn coloreados ! producen efectos ópticos especialmente llamativos. ?illiam &rooIes, al igual que @eissler, empleaba condiciones de vacío ! descargas de alta tensión en tubos de vidrio. -us e"perimentos le llevaron a identificar la naturaleza eléctrica de los ra!os catódicos, fuente de otro tipo de radiación completamente distinta, a la que WXntgen denominó ra!os 9, debido a su carcter desconocido. WXntgen los descubrió accidentalmente al observar un haz de electrones radiación catódica7 que incidía en la superficie de vidrio de un tubo de descarga. %a necesidad de controlar la corriente eléctrica llevó a la creación de las cajas de resistencias, que permitían controlar la intensidad de la corriente. El reóstato de ?heatstone es una resistencia variable que hace uso de la buena conducción eléctrica de unas piezas gruesas de metal. %a medida de la corriente eléctrica se realiza utilizando fenómenos eléctricos ! magnéticos. El multiplicador de -chYeigger es una aplicación de la e"periencia de Hersted, en la cual una aguja imanada es desviada por una corriente. Es el primer
galvanómetro de la historia, !a que el ngulo de desviación est relacionado con la intensidad de la corriente. %os dems galvanómetros son instrumentos similares, pero ms precisos ! probablemente ms complejos. -i con la pila de :olta ! otros generadores como el de Farada! se conseguía corriente continua, ahora la corriente alterna podía conseguirse con las mquinas magnetoeléctricas, como por ejemplo la de @ramme. El movimiento de unas bobinas en un campo magnético fijo induce una corriente alterna, que puede utilizarse como tal o transformarse en corriente continua con facilidad. El transformador de corriente alterna nace de la necesidad de transportar energía eléctrica a grandes distancias. $esde los primeros aparatos destinados a elevar la tensión como la bobina de WuhmIorff o el resonador de Hudin, antecesores de los actuales transformadores, este tipo de instrumentos han sufrido no pocas modificaciones, si bien en esencia su funcionamiento se basa en los mismos principios que llevaron a
el-tria en una zona con poca on&3tivi&a& el-tria, un aislante, de manera que la acumulación de carga se mantiene.
%a electricidad esttica o corriente esttica o simplemente esttica es, como su nombre lo indica, esttica no se mueve7, pues a diferencia de la orriente o eletrii&a& que todos conocen es una carga que no va a ninguna parte. En cambio, tanto la orriente ontin3a como la orriente alterna flu!en en algún sentido, la esttica no. (or eso ho!, la eletrii&a& entendida como orriente el-tria7 se define como 3n
!l3jo ontin3o &e eletrones a trav-s &e 3n on&3tor.
I$#ORT%NCI% DE '% E'ECTRICID%D %a electricidad, junto con el vapor, ha sido un gran agente de transformación en la industria ! en el comercio. ) fines del siglo 99 se transformó en una fuente de luz, de calor ! de fuerza motriz, dando origen, junto con el empleo del petróleo, a un impulso de la industria tan considerable que se ha dicho que en la última parte del siglo 99, el mundo e"perimentó una se(3n&a revol3i/n in&3strial. El invento de la &8na)o:el-tria, que transforma el trabajo mecnico en energía eléctrica, fue el acontecimiento ms importante. (oco después se combinó esto con el aprovechamiento de las caídas de agua ener(8a i&roel-tria7. %a electricidad ha hecho posible el telégrafo ANLL7, después el teléfono ANJB7 !, posteriormente, la telegrafía ! la telefonía sin hilos, con la trasmisión de la palabra. El sabio alemn Carl 5rie&ri Ga3ss sacó de los descubrimientos teóricos de %)pere ! de %ra(/ la telegrafía eléctrica. El primer aparato prctico fue construido en Estados Onidos por $orse4 el aparato ! su alfabeto todavía son de uso universal. El teléfono fue inventado por el francés Bo3rse3l, un empleado de telégrafosS pero no fue utilizado, sino mucho ms tarde ANJB7, gracias al norteamericano Graa) Bell. $esde ANLB nglaterra ! Estados Onidos empezaron a construir su red telegrfica. <s tarde se inventó la telefonía sin hilos, que no tardó en industrializarse ! ser usada en la vida diaria, disminu!endo las distancias ! poniendo rpidamente en comunicación a todas las personas de nuestro planeta.
Wesultaría monumental la tarea de seguir describiendo los avances hasta el momento en materia de electricidad o de sus posteriores aplicaciones tecnológicas. (ero no sería e"agerar si dijéramos que la civilización actual volvería a un estado primitivo de no e"istir el conocimiento de esta forma de energía. magine su propia vida sin electricidad. $esde !a no habría luz eléctrica, ni teléfono o cualquier modo de comunicación a distancia que no sea la imprenta. Zo habría computadoras, ni cine. *ampoco automóviles porque para ello se necesitó del paso de la pistola de :olta, precursor de las bujías. %a medicina retrocedería a sus orígenes, sin ra!os 9, resonancia magnética, ecografías, etc. El mundo de la alimentación sufriría un gran embate sin la refrigeración. -in satélites de comunicación ni computadoras la meteorología sería incapaz de predecir huracanes o fenómenos como la &orriente del Zi#o. -i no ha! automóviles, tampoco habr mquinas de construcción. ['abría edificios, puentes, túneles\ *al vez mu! pocos. Es verdad, no tendríamos que vernos con los problemas que acarrearon estos avances. [(ero, a qué precio\ magine un mundo así. Zo se trata de ver si ese mundo sería mejor o peor, eso es mu! difícil de evaluar, tan solo se trata de notar la diferencia.
#RO#IED%DES E'ECTRIC%S DE 'OS $%TERI%'ES.
'a on&3tivi&a& el-tria es la propiedad de los materiales que cuantifica la facilidad con que las cargas pueden moverse cuando un material es sometido a un campo eléctrico.
'a resistivi&a& es una magnitud inversa a la conductividad, aludiendo al grado de dificultad que encuentran los electrones en sus desplazamientos, dando una idea de lo buen o mal conductor que es. On valor alto de resistividad indica que el material es mal conductor mientras que uno bajo indicar que es un buen conductor. @eneralmente la resistividad de los metales aumenta con la temperatura, mientras que la de los semiconductores disminu!e ante el aumento de la temperatura.
%#'IC%CIONES DE '% E'ECTRICID%D %a electricidad tiene un sinfín de aplicaciones tanto para uso doméstico, industrial, medicinal ! en el transporte. -olo para citar se puede mencionar a la electrónica, @enerador eléctrico,
OBTENCI;N DE '% E'ECTRICID%D.
%a
electricidad
se
obtiene
a
gran
"i&roel-trias o Ter)oel-trias, fuente
escala
a
través
de energía
de
las Centrales
térmica combustibles,
geotermia, energía solar, energía nuclear7 o energía mecnica energías eólica, hidrulica, mareomotriz7, la cual acciona unos aparatos motores, por ejemplo, turbinas. %as turbinas, acopladas a alternadores, convierten su energía mecnica en energía eléctrica, que luego es distribuida a la red. En la actualidad, las únicas instalaciones de gran potencia son las centrales termoeléctricas que funcionan con combustibles como carbón, petróleo o gas7 ! las centrales hidroeléctricas que funcionan por la fuerza de la caída de aguas en las grandes represas o los caudales de ríos7. %as cargas eléctricas producen campos electromagnéticos que interaccionan con otras cargas. %a electricidad se manifiesta en varios fenómenos+ %a carga eléctrica es una propiedad de la materia que produce una fuerza cuando tiene cerca otra materia cargada eléctricamente. %a carga se origina en el tomo, el cual tiene portadores mu! comunes que son el electrón ! el protón.
-e conoce como corriente eléctrica al movimiento de cargas eléctricas. %a corriente puede estar producida por cualquier partícula cargada eléctricamente en movimientoS lo ms frecuente es que sean electrones, pero cualquier otra carga en movimiento producee una corriente. El concepto de campo eléctrico fue introducido por
transformadores ! electrónicos.
%os
circuitos electrónicos contienen componentes activos, normalmente semiconductores, e"hibiendo un comportamiento no lineal, necesitando anlisis complejos. %os componentes eléctricos ms simples son los pasivos ! lineales.
El comportamiento de los circuitos eléctricos que contienen solamente resistencias ! fuentes electromotrices de corriente continua est gobernado por las %e!es de Virchoff. (ara estudiarlo, el circuito se descompone en mallas eléctricas, estableciendo un sistema de ecuaciones lineales cu!a resolución brinda los valores de los voltajes ! corrientes que circulan entre sus diferentes partes.
GENER%CI;N < TR%NS$ISI;N (or
lo
general,
la
energía
eléctrica
se
genera
mediante generadores
electromecnicos movidos por el vapor producido por combustibles fósiles, o por el calor generado por reacciones nucleares, o de otras fuentes como la energía cinética e"traída del viento o el agua. %a moderna turbina de vaporinventada por &harles )lgernon (arsons en ANN= genera cerca del NC ] de la energía eléctrica en el mundo usando una gran variedad de fuentes de energía. Este generador no tiene ningún parecido al generador de disco homopolar de Farada!, aunque ambos funcionan bajo el mismo principio electromgnetico, que dice que al cambiar el campo magnético a un conductor produce una diferencia de potencial en sus terminales. %a invención a finales del siglo 99 del transformador implicó transmitir la energía eléctrica de una forma ms eficiente. %a transmisión eléctrica eficiente hizo posible generar electricidad en plantas generadoras, para después trasportarla a largas distancias, donde fuera necesaria.
CENTR%'ES GENER%DOR%S DE E'ECTRICID%D.
Central Ter)oel-tria. -e denominan centrales termoeléctricas clsicas o convencionales aquellas centrales que producen energía eléctrica a partir de la combustión de carbón, fuelóil o gas en una caldera dise#ada al efecto. El apelativo de UclsicasU o UconvencionalesU sirve para diferenciarlas de otros tipos de centrales termoeléctricas nucleares ! solares, por ejemplo7, las cuales generan electricidad a partir de un ciclo termodinmico, pero mediante fuentes energéticas distintas de los combustibles fósiles empleados en la producción de energía eléctrica desde hace décadas !, sobre todo, con tecnologías diferentes ! mucho mas recientes que las de las centrales termoeléctricas clsicas. 1.
&inta transportadora
2.
*olva
=.
>.
&aldera
?.
&enizas
@.
-obrecalenmtador
A.
Wecalentador
.
Economizador
.
&alentador de aire
1. (recipitador 11. &himenea 12. *urbina de alta presión 1=. *urbina de media presión 1>. *urbina de baja presión
1?. &ondensador 1@. &alentadores 1A. *orre de refrigeración 1. *ransformadores 1. @enerador 2. %ínea
de transporte
de
energía electrica
Central "i&roeletria. %a función de una central hidroeléctrica es utilizar la energía potencial del agua almacenada ! convertirla, primero en energía mecnica ! luego en eléctrica. En una central hidroeléctrica se utiliza energía hidrulica para la generación de energía eléctrica. -on el resultado actual de la evolución de los antiguos molinos que aprovechaban la corriente de los ríos para mover una rueda. En general, estas centrales aprovechan la energía potencial gravitatoria que posee la masa de agua de un cauce natural en virtud de un desnivel, también conocido como salto geodésico. El agua en su caída entre dos niveles del cauce se hace pasar por una turbina hidrulica la cual transmite la energía a un generador donde se transforma en energía eléctrica.
A. )gua embalsada, P. (resa, L. Wejillas filtradoras, =. *ubería forzada, >. &onjunto turbinaKalternador, B. *urbina, J. Eje, N. @enerador, M. %íneas de transporte de energía eléctrica, AC. *ransformadores
%N%'ISIS DE RESU'T%DOS.
(odemos describir en este aparte los siguientes resultados.
%a Electricidad es un tema del cual se ha hablado desde épocas mu! remotas, donde se describen hechos donde peces eléctricos eran utilizados para curar enfermedades.
^ue solo hasta la época de la era industrial fue cuando se comenzó a dar un ma!or uso a la Electricidad.
El tema de la Electricidad es mu! amplio, donde hablar de ella desde la bsico, hasta hablar de los campos electromagnéticos.
%as fuentes de generación eléctrica en la actualidad se estn agotando, es necesario tomar medidas con el fin de no acabarlas pronto.
Es necesario la búsqueda de otras fuente de donde sea posible en un futuro obtener Electricidad de manera que el medio ambiente no se vea afectado.
CONC'USIONES.
•
-e logró definir la electricidad, como una energía que es de gran utilidad para el desarrollo de nuestro mundo.
•
$escribimos como fue la historia ! el descubrimiento de la Electricidad.
•
$imos a conocer cual es la importancia de la Electricidad en nuestro mundo actual.
•
-e dieron a conocer la propiedades ! la forma como la Electricidad es aplicada en la actualidad.
•
E"plicamos cuales son las dos principales fuentes generadoras de Energia Electrica.
