Objetivos:
Luego de finalizar la lección podrás:
- Distinguir entre lo que son aisladores y conductores.
- Definir los conceptos: semiconductor, superconductor y fotoconductor.
- Explicar como se puede controlar la electricidad a través de los materiales.
- Explicar lo qué son cargas eléctricas.
Control de la electricidad
El control sobre la electricidad ha sido uno de los factores principales de los adelantos tecnológicos de hoy día. Una forma de controlar la electricidad es mediante el movimiento de cargas eléctricas de un punto a otro. Para ello es necesario proveer algún medio a través del cual las cargas eléctricas puedan viajar. Pero, ¿cuáles son los principios básicos para el control y cuáles son las características el medio necesita para que las cargas fluyan?
Principios básicos del control de la electricidad:
- Regular el voltaje o corriente: Se utilizan dispositivos como reguladores de voltaje y resistores para ajustar la cantidad de energía eléctrica que llega a un componente.
- Interrumpir o permitir el flujo de corriente: Los interruptores son ejemplos de dispositivos que permiten encender o apagar el flujo de electricidad en un circuito.
- Proteger el sistema: Dispositivos como los fusibles y los disyuntores se encargan de cortar el suministro eléctrico cuando hay una sobrecarga o cortocircuito, protegiendo así los equipos y previniendo incendios o daños.
- Convertir tipos de corriente: El control de electricidad incluye la conversión entre corriente alterna (CA) y corriente continua (CC), que se realiza con dispositivos como rectificadores o inversores, según las necesidades del sistema.
- Modulación del flujo de energía: En sistemas más avanzados, como los transistores y tiristores, se puede modificar y controlar el flujo de corriente de manera precisa, lo que es crucial en la electrónica y en los dispositivos de potencia.
Ejemplos de control de electricidad:
- Dimmers: Dispositivos que regulan la intensidad de una luz ajustando la cantidad de electricidad que fluye hacia ella.
- Transistores: Comúnmente usados en circuitos para amplificar señales o actuar como interruptores controlados.
- Controladores de motores: Permiten ajustar la velocidad o dirección de los motores eléctricos.
Importancia:
El control de la electricidad es vital para la seguridad, la eficiencia energética y el funcionamiento correcto de todo tipo de dispositivos eléctricos, desde electrodomésticos simples hasta sistemas industriales complejos.
Las cargas eléctricas
Las cargas eléctricas se mueven libremente en algunos materiales. La razón de esta diferencia la encontramos en el mundo atómico de la materia. Como mencionamos anteriormente, la materia está compuesta por átomos. Los electrones de éstos átomos son atraídos por el núcleo con una fuerza que es proporcional a la distancia entre el núcleo y los electrones. Los electrones más cerca del núcleo son atraídos con mayor fuerza que los electrones más lejos. A algunos materiales les resulta muy fácil liberar algunos de estos electrones, conocidos como electrones de conducción. Las cargas eléctricas pueden moverse a través de un circuito. Estos electrones libres se mueven a través del material, igual a como se comportan las moléculas de un gas dentro de un contenedor. A estos materiales los llamamos conductores.
Conductores
Denominamos conductores a aquellos materiales a través del cual se pueden mover cargas eléctricas con relativa facilidad. Por lo general, los conductores de electricidad son materiales y además son buenos conductores de calor.
Aisladores
Otros materiales no permiten el paso de las cargas eléctricas a través de ellos, debido a que los electrones de los niveles atómicos exteriores les resulta difícil escapar de la atracción del núcleo. A estos materiales les llamamos aisladores o aislantes. Algunos materiales aisladores son: la madera, el plástico y la goma entre otros.
Semiconductores
Además de los conductores y aisladores, existen otros materiales denominados semiconductores. Los semiconductores son materiales intermedios entre los conductores y los aisladores. Estos materiales pueden ser manipulados para que muestren algún grado deseado de conductividad, al controlar la concentración de los componentes de los cuales están hechos. La gran versatilidad de los semiconductores ha logrado su aplicación en la electrónica y las computadoras.
Superconductores
Los superconductores tienen la capacidad de conducir la electricidad con casi ninguna resistencia o pérdida de la energía. En condiciones de baja temperatura un conductor puede disminuir considerablemente la resistencia.
Fotoconductores
La exposición a la luz también es un factor que pueda ser determinante para algunos materiales mostrar un comportamiento de conductor o aislador. Un ejemplo de estos materiales fotoconductores es el selenio. El selenio se comporta como un conductor ante la presencia de luz y como aislador ante la ausencia de ésta. Debido a esta propiedad especial, el selenio juega un rol importante en la fabricación de artefactos tecnológicos tales como fotocopiadoras entre otros.
