La producción de electricidad se realiza a través de los generadores, estos generadores mediante diferentes procesos son capaces de generar una diferencia de potencial entre dos extremos, y una carga eléctrica.
Entre las diferentes formas de producir electricidad tenemos:
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1-Por reacción química.
Lo que hay que tener en cuenta en un proceso de reacción química es que para producir electricidad intervienen varias sustancias químicas las cuales liberan energía cuando se encuentran en unas condiciones específicas.
Por ejemplo la pila de Daniell es un generador de electricidad disolviendo el átomo de cobre por un lado y el átomo de zinc por otro en una solución líquida. En el esquema de la pila de Daniell el ánodo representa el electrodo negativo que contiene Zinc, y en el otro extremo encontramos el cátodo representado con el electrodo positivo que contiene el cobre. Los dos electrodos sumergidos en dos recipientes diferentes con una disolución ácida obtenemos una diferencia de potencial entre los electrodos, siendo el electrodo de Zinc donde se realiza la reacción de oxidación cediendo electrones, y en el electrodo de Cobre realiza una reacción de reducción captando electrones. Este conjunto de reacciones también se conoce como reacción redox.
2-Por presión.
Existen alunos materiales con la propiedad de producir electricidad cuando se les aplica cierta presión, esta particularidad se denomina piezoelectricidad.
La piezoelectricidad aparece en algunos cristales que al someterlos a cierta presión la masa de dichos materiales se polarizan creando una diferencia de potencial.
Esto ocurre porque los átomos de los cristales quedan ordenados de tal forma que en un extremo del cristal se genera una falta de electrones, mientras que en el otro extremo se genera un exceso de electrones.
La piezoelectricidad fue descubierta en 1881 por Pierre y Jaques Curie estudiando la compresión del cuarzo.
3-Por la acción de la luz.
La energía solar genera energía eléctrica a partir de la luz solar, para ser utilizada en las casas o negocios, eso es posible mediante el uso de paneles foto-voltaicos.
Los paneles solares utilizan el efecto fotovoltaico para generar electricidad, dependiendo de las características de los paneles fotovoltaicos es capaz de generar tanta electricidad como se necesite
Los paneles solares están hechos de un material semiconductor, normalmente silicio, puesto entre medias de dos contactos eléctricos. Para obtener el máximo rendimiento de los paneles solares, estos deben estar colocados directa y perpendicularmente a los rayos del sol. Una de las mejores orientaciones es colocar el panel fotovoltaico con una ligera pendiente orientado hacia el sur y situado en el techo de la vivienda o instalaciones a las que queramos suministrar energía eléctrica.
Una hoja de vidrio protege el material semiconductor de todo tipo de golpes, como por ejemplo del granizo, los granos de arena del viento, etc.
El material semiconductor es bañado con una sustancia antirreflexiva para aprovechar mejor los rayos del sol y evitar que la luz sea reflejada.
Cuando los paneles solares reciben la luz solar algunos de los electrones situados en los átomos del material semiconductor son desplazados, de esta manera el material semiconductor queda cargado positivamente en uno de sus lados y negativamente en el otro extremo. Creando una corriente eléctrica entre los dos extremos.
La corriente eléctrica que generamos es corriente eléctrica continua.
4-Por la acción del calor.
¿Como generar electricidad directamente de la calor?
A través de algunos materiales se puede generar electricidad directamente con la calor. Algunos materiales son generadores termoeléctricos, también llamados generadores de Seebeck, como por ejemplo aleación de metales de níquel y aluminio, cobre y níquel o níquel y silicio.
Un material termoeléctrico genera electricidad convirtiendo la diferencia de temperatura de estos materiales en voltaje eléctrico. Dos características de estos materiales son tener una alta conductividad eléctrica y una baja conductividad térmica.
Teniendo una baja conductividad térmica nos aseguramos que mientras uno de los lados del material está caliente el otro lado permanece frío. Esta diferencia de temperatura es la causante del voltaje. La unidad de medida de la magnitud de electrones que fluyen por el material en respuesta a la diferencia de temperatura viene dada por el coeficiente de Seebeck.
5-Por la acción magnética.
Un flujo magnético puede ser el causante de un movimiento de electrones en un cable produciendo corriente eléctrica.
Por ejemplo el polo positivo y el polo negativo de un imán generan un campo magnético, este campo magnético posee una dirección, si movemos un cable de lado a lado del flujo magnético de forma perpendicular, generamos una corriente eléctrica en el cable o una diferencia de potencial entre ambos extremos del cable.
Tengo una dudas en lo de generar electricidad por presión. Si aplicas demasiada presión el cristal podría romperse no? Y la piezoelectricidad en que cristales aparece?
Hola Mario no tengo mucha experiencia con materiales piezoeléctricos, dependiendo del material pueden soportar hasta cierta presión, por encima de esta presión se rompen.
Hay muchos materiales piezoeléctricos, naturales o sintéticos. Por ejemplo el cuarzo se utiliza en los mecheros piezoeléctricos o encendedores eléctricos, o también en algunas células de carga para medir el peso utilizan materiles sinteticos piezoeléctricos, puedes medir por ejemplo desde 100 kilos hasta por ejemplo 20 toneladas.
Buscare más información sobre materiales piezoelectricos.
Un saludo Mario