La electricidad y su funcionamiento sigue siendo un misterio para la humanidad que solo se dedica a consumirla y un fenómeno invisible para los que trabajan con ella.
En este artículo vamos a mostrar imágenes y conceptos del funcionamiento de la electricidad, el cual podrá ser entendido tanto para los que estudian o trabajan en el área, como para aquellas personas que solo hacen uso de ella.
La electricidad
Es un agente físico generado por la naturaleza, que llena por completo la estructura atómica de la materia.
Para entender el funcionamiento de la electricidad, es preciso analizar la estructura de los átomos y deducir el funcionamiento de sus componentes.
Un átomo es una agrupación de partículas que se sub-dividen en protones, neutrones y electrones, seguido de un núcleo o parte central.
1-Protones
Son partículas con cargas positivas y se encuentran en el núcleo del átomo.
2-Neutrones
Tienen cargas equilibradas, se encuentran en el núcleo y se comportan como si no tuvieran cargas, ya que tienen el mismo número de electrones que protones.
3-Núcleo
Es la parte pesada del átomo, esta no se mueve y se considera que tiene cargas positivas, debido a la influencia de los protones.
4-Electrones
Están cargados eléctricamente con cargas negativas y se encuentran en los orbitales, saltan de átomo en átomo, siempre en movimiento. Sobre estas partículas actúan dos fuerzas de gravedad.
A) Fuerza Centrípeta
Esta lleva los electrones hacia el centro del átomo.
B) Fuerza Centrífuga
Lleva los electrones fuera del átomo (lo saca).
1ro) La acción de ambas fuerzas es la razón de que estén siempre en movimiento.
2do) La segunda razón es que son partículas sumamente livianas.
5-Orbitales
Son las distintas capas de valencia que tienen los diferentes átomos y que al mismo tiempo denotan el número atómico del material.
6-Electrones libres
Los electrones libres se encuentran en la última capa de valencia de los átomos, por tanto están alejados del núcleo. Esto provoca que puedan escaparse o saltar, logrando con esto el flujo de electrones.
Dicho de otra manera, los electrones libres son los responsables del flujo de electrones, estos obedeciendo la ley fundamental de la electricidad, van saltando de átomo en átomo rechazándose unos de otros.
Los átomos de los conductores tienen un solo electrón en su última capa de valencia, por tanto, al aplicársele un voltaje se desprenden del átomo con facilidad.
La ley fundamental de la electricidad establece que cargas con signos iguales se rechazan y cargas con signos diferentes se atraen. Razón por la cual los átomos alrededor del núcleo se mantienen en movimiento.
Medios de transporte de la electricidad
La electricidad necesita un medio físico o material para transportarse, es por eso que en esta área se estudian los los siguientes materiales:
- Conductores
- Aisladores
- Semi-conductores
1-Conductores
Un átomo es un pedazo de un conductor. Los conductores son materiales que tienen en su última órbita, muchos electrones libres, por lo tanto permiten con mucha facilidad el flujo de la electricidad.
Ejemplo de conductores: Cobre, plata, aluminio, hierro, madera verde, agua con sales minerales, oro, fibra óptica y todo lo que sea metal.
Nota: El oro y la fibra óptica son los super conductores.
Es importante saber que los átomos de los conductores tienen un solo electrón en su última capa de valencia. Por tales razones a este electrón le resulta fácil escaparse del átomo.
2-Aisladores
Son materiales que en su última capa de valencia tienen pocos electrones libres, por lo que, hacen una alta oposición, al paso de la corriente y el voltaje.
Los aisladores tienen 4 electrones en su última capa de valencia, esto hace que se mantengan unidos y les sea más difícil escapar del átomo.
Ejemplo de aisladores: Vidrio o cristal, madera seca, gomas, caucho y plata, baquelita, materiales cerámicos, papeles y cartón, entre otros.
3-Semi-Conductores
Son materiales que para conducir la electricidad o corriente eléctrica necesitan ciertas condiciones; una de ellas es que la corriente sea polarizada, respecto al nivel de voltaje que trabaja, la corriente que maneja, la potencia disipada y el nivel de impedancia resistiva.
Los materiales semi-conductores más conocidos son: el Silicio y el Germanio.
El Silicio con un número atómico igual a 14.
El Germanio con un número atómico igual a 32.
Funcionamiento de los electrones alrededor del núcleo
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