Energía Eléctrica

Fórmula de la energía eléctrica

Decimos que la energía cinética ganada por una carga bajo la influencia de una fuerza eléctrica es igual al trabajo eléctrico realizado por la fuerza. Esta cantidad de trabajo eléctrico puede calcularse con la siguiente fórmula:

$E=Pt$

O en palabras

$\mathrm{Energy}\mathrm{transferred}=\mathrm{power}\times \mathrm{time}$

donde

• $P$es la potencia. La unidad estándar es el vatio ($\mathrm{W}$)

• $t$ es el tiempo durante el cual se transmite la energía. La unidad estándar es el segundo ($\mathrm{s}$).

• $E$es la energía transmitida, igual al trabajo eléctrico realizado. La unidad normalizada de la energía es el julio ($J$).

La diferencia de potencial está relacionadacon la cantidad detrabajo eléctrico que senecesita para mover una carga en un campo eléctrico entre dos puntos. Esta relación nos permite expresar la cantidad de trabajo eléctrico transferido mediante la siguiente expresión:

$E=QV$

O en palabras

$\mathrm{Energy}\mathrm{transferred}=\mathrm{charge}\times \mathrm{potential}\mathrm{difference}$

donde,

• $Q$es el flujo de carga. La unidad estándar es el culombio ($\mathrm{C}$).
• $V$es la diferencia de potencial que ya hemos definido. La unidad estándar es el voltio ($\mathrm{V}$).
• $E$es la energía transferida. La unidad estándar de la energía es el julio ($J$).

Gracias a la diferencia de potencial que proporcionan las pilas en los circuitos eléctricos, las cargas se mueven de un punto a otro a través del circuito, por eso decimos que necesitamos una diferencia de potencial para generar energía eléctrica.

Ahora tenemos un concepto claro de lo que es la energía eléctrica. Pero, ¿cómo nos afecta este movimiento de partículas cargadas negativamente? Antes hemos visto algunas situaciones en las que se utiliza la energía eléctrica, pero ahora vamos a ver más situaciones en las que la energía eléctrica es importante.

Ejemplos de energía eléctrica

Desde que se descubrió por primera vez, la energía eléctrica ha sido una herramienta crucial para el desarrollo tecnológico de la especie humana. Examinemos algunas situaciones cotidianas en las que la energía eléctrica se transfiere mediante trabajo eléctrico y se transforma en otras formas de energía.

• Trabajo mecánico: La energía eléctrica puede convertirse en trabajo/energía mecánica gracias a dispositivos eléctricos como losmotores eléctricos . Estos motores reciben energía eléctrica y la transforman, por ejemplo, en el movimiento de un rotor, que es la parte del motor que gira.

  Algunos ejemplos de dispositivos que transforman la energía eléctrica en energía cinética o potencial son:

  • Lavadoras
  • Coches eléctricos
  • Licuadoras
  • Bombas de agua
  • Ventiladores

  Muchos de estos electrodomésticos transforman la energía eléctrica en energía cinética de alguna parte del aparato gracias a un motor eléctrico. Mira a tu alrededor, ¿puedes encontrar algún otro ejemplo?

• La luz: Algunos aparatos transforman la energía eléctrica en energía luminosa u otras formas de radiación electromagnética. La energía eléctrica puede transformarse en luz de distintas formas. Una forma de obtener luz con energía eléctrica es haciendo pasar la electricidad a través de ciertos materiales que se calientan y emiten luz si alcanzan temperaturas suficientemente altas. Eso es lo que ocurre con las bombillas incandescentes. Los LED también se alimentan eléctricamente, pero son más eficientes que las bombillas incandescentes porque no producen energía calorífica adicional desperdiciada.

  Son dispositivos que transforman la energía eléctrica en luz:

  • Las bombillas, famosamente asociadas al inventor Thomas Edison (aunque la afirmación de que él las inventó es discutida entre los historiadores de la ciencia).
  • Luces LED
  • Linternas
  • Las bombillas son uno de los muchos dispositivos que transforman la energía eléctrica en luz.

• Energía térmica: La energía eléctrica también puede transformarse en energía térmica o calor. Como ya se ha dicho, cuando las partículas eléctricas se mueven a través de algunos materiales provocan un aumento de su temperatura. Esto permite que algunos aparatos se calienten. Es importante ver que no todos los materiales aumentan su temperatura de la misma manera, algunos lo hacen mucho más rápido que otros. Eso depende de su capacidad calorífica específica.

  Algunos aparatos que utilizan la energía eléctrica para transformarla en calor son

  • Tostadora
  • Radiador eléctrico
  • Hervidor de agua

• Hay muchos otros ejemplos en los que se utiliza la energía eléctrica. Por ejemplo, utilizamos electricidad en nuestro cuerpo: En tu cerebro hay unas células llamadas neuronas que te permiten pensar. Para realizar su función, transmiten información entre ellas gracias a pequeños impulsos eléctricos. También tus músculos responden a pequeñas corrientes eléctricas. O incluso en la naturaleza, los rayos son una transmisión visible de cargas eléctricas de un punto a otro, por lo que son un ejemplo de fenómeno natural en el que se transfiere energía eléctrica de un lugar a otro.

Transmisión de la energía eléctrica

La energía eléctrica se genera lejos de las ciudades y pueblos, ya que no queremos que esas zonas estén plagadas de contaminación acústica, y a veces es más productivo colocar los generadores en zonas concretas; por ejemplo, los paneles solares se colocan mejor donde no los tapen edificios/estructuras, y algunos lugares son más ventosos que otros, por lo que se puede elegir cuidadosamente dónde colocar los aerogeneradores para maximizar su eficacia en la producción de electricidad.

Por eso es tan importante la transmisión de la energía eléctrica desde donde se genera hasta las zonas pobladas. En general, la energía eléctrica puede transportarse fácilmente y sin un coste enorme.

El principal método para transportar energía eléctrica a grandes distancias es utilizar líneas eléctricas. Estas líneas permiten transportar la electricidad de forma eficaz y barata. La transmisión de energía eléctrica con líneas eléctricas puede dividirse en dos pasos: transmisión primaria y secundaria.

1. Transmisión primaria: Al salir de los generadores, la energía eléctrica tendrá una tensión entre$11\mathrm{kV}-33\mathrm{kV}$aproximadamente. Transportar la electricidad de forma eficiente con este rango de tensión sería difícil y caro. Por lo tanto, la tensión se aumenta a un rango comprendido entre$100\mathrm{kV}-700\mathrm{kV}$o superior, mediante un transformador. Estos valores dependen del país, del sistema utilizado y de la distancia, porque cuanto más tiempo tenga que viajar la electricidad, mayor tendrá que ser la tensión. Al aumentar la tensión, la corriente eléctrica disminuye porque la potencia eléctrica se mantiene constante. Esto reducirá las pérdidas y la energía eléctrica se transportará con mayor eficacia, porque las corrientes elevadas provocan pérdidas de energía en forma de energía térmica.
2. Transmisión secundaria: A continuación, la electricidad viaja por líneas eléctricas terrestres o subterráneas, utilizando normalmente la primera para largas distancias. Esta energía eléctrica llega a una estación receptora, la tensión se reduce a$33\mathrm{kV}-66\mathrm{kV}$y se envía de nuevo a otra subestación. Cuando llega a la subestación, esta tensión se reduce una vez más a$11\mathrm{kV}$y se distribuye por el área local utilizando su sistema de cableado.
3. Finalmente, la energía eléctrica se distribuye en la ciudad o pueblo utilizando el sistema de cableado mencionado. La tensión se ajustará de nuevo a valores inferiores a$1000\mathrm{V}$antes de llegar a las casas y oficinas donde se utilizará.

Para transportar la energía se utilizan torres de transmisión.

Ventajas de la energía eléctrica

Como hemos visto, estamos rodeados de energía eléctrica en nuestro día a día. ¿Cuáles son las ventajas de esta energía eléctrica?

Es importante aclarar que ventajas es un término general y que podríamos considerar una serie de ventajas del uso de la energía eléctrica. Aquí vamos a enumerar algunas realmente importantes:

• La energía eléctrica se puede almacenar. Utilizamos algunos dispositivos como pilas o acumuladores. Por eso podemos utilizar nuestros smartphones y tabletas lejos de casa, sin necesidad de enchufarlos cada segundo.

• Como hemos visto, se puede transportar fácilmente. Transportar electricidad resulta fácil y no muy caro. Para transportarla, se ajusta el voltaje en la central eléctrica para minimizar la pérdida energética y luego se transporta de un punto a otro mediante un sistema subterráneo de cables.

• Es un tipo de energía ampliamente útil. Como hemos visto, podemos convertir la energía eléctrica en otros tipos de energía utilizando electrodomésticos o diversos aparatos eléctricos.

• Hay formas limpias de generarla. Generar electricidad es uno de los principales problemas, ya que no se puede encontrar en la naturaleza. Una de las formas de generar electricidad es a partir de fuentes renovables.

  Algunos ejemplos de fuentes de energía renovables:

  • La energíasolar genera energía a partir de la luz del sol con paneles solares
  • La energíaeólica genera energía a partir del viento con turbinas
  • La energíahidráulica genera energía a partir del movimiento del agua
  • Energía procedente de biocombustibles sólidos

  Puedes encontrar más información sobre las energías renovables aquí, en StudySmarter.

En Europa, la mayor parte de la energía obtenida de fuentes renovables procede de turbinas eólicas y centrales hidroeléctricas, ec.europa.eu

Desventajas de la energía eléctrica

La energía eléctrica ha transformado la sociedad, pero la electricidad tiene algunos inconvenientes. Aquí tienes algunas desventajas que merece la pena mencionar:

• El principal inconveniente es que la mayor parte de la energía eléctrica que se produce hoy en día no es renovable. La energía renovable es aquella que se produce de modo que se reponga al menos al ritmo al que la utilizamos.

  Ejemplos de energía no renovable son

  • Combustibles fósiles como el carbón, el petróleo y el gas.
  • Laenergía nuclear que utiliza uranio (aunque la inclusión de la energía nuclear es muy discutida)

• Las corrientes elevadas son perjudiciales para el ser humano. Esto significa que la electricidad puede ser peligrosa y por eso no faltan precauciones de salud y seguridad para protegernos de sus efectos potencialmente nocivos.

Importancia de la energía eléctrica

La electricidad está presente en casi todos los aspectos de nuestra vida cotidiana y la utilizamos en casi todo lo que hacemos. Algunos de los países que utilizan más energía eléctrica que la mayoría son Estados Unidos, Canadá, Noruega, Suecia y Australia.

Por eso necesitamos formas limpias de obtenerla e intentamos minimizar los costes al generarla y transportarla.