Menu

Electricitat
Corrent elèctric

Què és l'electricitat?

L'electricitat (o l'energia elèctrica) és el conjunt de fenòmens causats per l'existència, interacció i moviment de càrregues elèctriques. És a dir, tot allò que provoca el desplaçament de subpartícules carregades elèctricament (electrons o protons) a través d'un conductor.

Què és l'electricitat?

L'electricitat es pot analitzar des de dues perspectives:

  • Doneu una escala macroscòpica: el que una persona pot observar.
  • Des d'una escala microscòpica: per poder observar el que succeeix des d'una escala microscòpica és necessari utilitzar aparells especials. El conjunt de les coses que passen a escala microscòpica correspon al que podem veure a escala macroscòpica.

    Des del punt de vista macroscòpic, amb el terme electricitat ens referim genèricament a tots els fenòmens físics a gran escala que involucra una de les interaccions fonamentals: la força electromagnètica. Especialment, a l'energia electrostàtica.

    Des del punt de vista microscòpic, aquests fenòmens elèctrics es deuen a la interacció entre partícules carregades a una escala molt petita, una escala molecular. Ens referim als protons en el nucli d'àtoms o molècules ionitzades i als electrons. Els efectes macroscòpics típics de tals interaccions són els corrents elèctrics i l'atracció o repulsió dels cossos elèctrics o càrregues.

    Per què és important l'electricitat?

    L'electricitat és responsable de transportar energia des del punt on es genera energia fins al punt on s'utilitza. Gràcies a l'electricitat tenim llum i es poden accionar la majoria d'electrodomèstics de les nostres vivendes. Així mateix, s'utilitza en múltiples aplicacions industrials.

    Aquesta capacitat de transport de l'energia s'ha convertit en el mitjà de transport més estès per a l'energia en xarxes elèctriques. Es tracta d'un dels mitjans de transport més difosos per la informació en telecomunicacions (comunicacions elèctriques).

    Com contribueix l'electricitat a el canvi climàtic?

    L'electricitat és la capacitat de transportar energia. Segons aquesta definició no tenen cap influència en el canvi climàtic. No obstant això, pot contribuir a reforçar tecnologies que si que influeixen en el canvi climàtic.

    En cas que no existís aquesta forma de transport d'energia, per escalfar les nostres habitatges o per tenir llum necessitaríem cremar carbó, oli o gas. Com sabem, la crema de combustibles fòssils genera gasos d'efecte hivernacle que són prejudicials per al medi ambient.

    D'altra banda, l'electricitat permet subministrar l'energia elèctrica generada en plantes d'energia renovable a les nostres vivendes o en les aplicacions industrials que es requereixi. Aquestes fonts d'energia renovable poden ser l'energia solar fotovoltaica, plantes d'energia eòlica, energia hidràulica, etc.

    Quins són els tipus de l'electricitat?

    Hi ha dos tipus d'electricitat:

    • Electricitat estàtica. Aquest tipus es produeix fregant dos o més objectes i fent fricció
    • Electricitat dinàmica, que és el flux de càrrega elèctrica a través d'un camp elèctric.

    Electricitat estàtica

    L'electricitat estàtica es produeix a l'acumular càrregues elèctriques en la superfície d'un material. Generalment és causada a l'fregar materials. El resultat d'una acumulació d'electricitat estàtica és que els objectes poden ser atrets entre si o fins i tot poden provocar que una espurna salti d'un a un altre.

    Un exemple d'electricitat estàtica és el resultat d'fregar un globus amb llana. Després de fregar es queda lleugerament enganxat a la mà. La raó per la qual això passa és que els electrons de la llana es transfereixen a l'globus. Els electrons tenen una càrrega negativa, de manera que el globus adquireix una càrrega negativa superior a la càrrega de la mà. En aquest moment, podem dir que el globus està carregat estàticament. La diferència de càrregues genera una atracció entre el globus i la mà.

    Electricitat dinàmica

    El corrent elèctric és la taxa de flux d'electrons. El corrent elèctric es produeix a l'moure electrons. La intensitat de corrent elèctric es mesura en amperes. A diferència de l'electricitat estàtica, l'electricitat dinàmica ha de fluir a través d'un conductor. El corrent amb electricitat és igual que el corrent quan penses en un riu.

    Amb l'electricitat, el corrent és una mesura de la quantitat d'energia transferida durant un període de temps. Aquesta energia es diu flux d'electrons. Un dels resultats del corrent és l'escalfament de l'conductor. Quan una estufa elèctrica s'escalfa, es deu a el flux de corrent.

    Què és una càrrega elèctrica?

    La càrrega elèctrica és la propietat física de la matèria que fa que experimenti una força quan es col·loca en un camp electromagnètic. Hi ha dos tipus de càrrega elèctrica:

    • Càrrega elèctrica positiva, normalment transportada per protons.
    • Càrrega elèctrica negativa, normalment transportada per electrons.

    Les càrregues similars es repel·leixen entre si i les càrregues diferents s'atreuen entre si. Un objecte amb absència de càrrega neta s'anomena neutral.

    La càrrega elèctrica és una propietat fonamental associada a les partícules subatòmiques. Aquesta propietat segueix la llei de conservació de l'energia i determina el seu comportament davant les interaccions electromagnètiques.

    Un objecte equipat amb una càrrega elèctrica exerceix una força a certa distància sobre un altre objecte que té una càrrega elèctrica. Aquest concepte es pot comparar amb la gravetat, que fa que un objecte atregui a un altre. No obstant això, la gravetat i les càrregues elèctriques tenen dos importants diferències:

    • Les càrregues de signe oposat s'atreuen mentre que les que són de el mateix signe es repel·leixen. La gravetat sempre és d'atracció mai de repulsió.
    • La força de la gravetat està directament relacionada amb la massa dels objectes en qüestió, mentre que la càrrega elèctrica i la massa no estan en relació quan els objectes estan immòbils.

    La quantitat total de càrregues elèctriques roman virtualment constant al món. Com els dos tipus de càrrega tenen efectes oposats, el resultat normal general és la neutralitat elèctrica o l'aparent manca de càrrega. Per tant, per tal d'observar els efectes de la càrrega en quantitats bastant grans de material, caldrà pertorbar l'equilibri normal i produir un excés de càrrega en l'objecte d'una manera desitjada.

    Càrrega elèctrica en la matèria 

    Nombroses substàncies sòlides tenen una estructura cristal·lina, és a dir, els seus àtoms estan disposats en una quadrícula regular tridimensional. No obstant això, en algunes substàncies, els electrons que envolten aquests nuclis no estan estretament lligats.

    Sota certes condicions, és possible afegir o treure una bona quantitat d'electrons sense pertorbar seriosament l'estructura cristal·lina. En altres paraules, els nuclis atòmics tendeixen a romandre fixos en la seva posició, però els electrons sovint es poden moure. Per donar una càrrega negativa, només s'ha d'agregar l'excés d'electrons. No obstant això, en relació amb la càrrega positiva i negativa, cal recordar que el més i el menys són signes indicatius d'un estat elèctric, no indicadors d'operacions matemàtiques, com en aritmètica o àlgebra. Quan veiem un signe negatiu aplicat a una càrrega, hem de recordar que només indica un excés d'electrons i no té res a veure amb la resta.

    Des d'un punt de vista elèctric, és possible classificar aproximadament totes les substàncies que componen la matèria en dos grans grups. Els tipus de substàncies que contenen una quantitat relativament gran d'electrons lliures, que es poden moure d'un àtom a un altre, es diuen conductors elèctrics. Les substàncies en les quals els electrons no són lliures de moure sota un estrès moderat es diuen aïllants elèctrics.

    La majoria dels metalls són conductors d'electricitat, encara que de manera diferent als conductors utilitzats pel sector químic, com les solucions aquoses d'àcids, bases o sals. D'altra banda, la majoria de les substàncies no metàl·liques són elèctricament aïllants. No hi ha un conductor perfecte ni un aïllant perfecte, però en la pràctica, un cert nombre de substàncies serveixen molt bé per a aquest propòsit. Per exemple, la plata, el coure, l'alumini i fins i tot l'acer són sovint adequats com a conductors, mentre que el vidre, la porcellana, la majoria dels plàstics, l'aire sec i la fusta són bons aïllants. En les últimes dècades, l'estudi de la matèria ha portat a la creació de materials que, en condicions extremes, aconsegueixen ser superconductors.

    Què és el camp elèctric?

    L'espai al voltant d'un electró o qualsevol altre objecte que tingui una càrrega elèctrica sembla estar en un estat de tensió. Aquest estat s'anomena camp elèctric. Això és el que interfereix amb els camps elèctrics d'altres objectes carregats elèctricament i causa les forces mútues típiques d'aquests objectes.

    Si els electrons es mouen, per on passen es genenera altre camp. Aquest camp nou es diu camp magnètic. La intensitat d'aquest camp és directament proporcional tant a el nombre d'electrons en moviment com a la velocitat a la qual es mouen, és a dir, al corrent elèctric. Aquesta intensitat és la intensitat de corrent i es mesura en amperes.

    Per tant, si es passa un corrent a través d'un conjunt de bobines disposades convenientment, de filferro de coure, aquesta bobina de filferro es comportarà com un imant d'acer. Aquest nou imant serà capaç d'atraure o repel·lir altres bobines de fil similars. Enrotllant una bobina a tal en una estructura de ferro reforçarà el camp magnètic produït. Amb tot això, combinant diverses bobines de filferro al voltant d'un nucli de ferro, lliure per girar es poden obtenir importants forces mecàniques substancials.

    Aquest dispositiu es diu motor elèctric. Actualment, els motors elèctrics operen tot tipus de maquinària, des dels delicats exercicis de l'dentista fins a les gegantines màquines de les fàbriques modernes. Hi pot haver molts motors elèctrics en una casa moderna, des de la caldera d'oli fins la nevera, etc.

    Com es transmet l'electricitat?

    L'electricitat es pot transmetre mitjançant dos tipus de corrent elèctric:

    • Corrent altern. En el corrent altern els electrons vibren, però no es desplacen.
    • Corrent continu. En el corrent continu els electrons es desplacen a través del conductor.

    En un circuit de corrent continu els electrons sempre es mouen en la mateixa direcció dins d'ell. Un exemple d'aquest circuit ve donat per qualsevol circuit alimentat per bateria, per exemple, un flash de magnesi o un sistema elèctric en automòbils. A vegades, però, el corrent no es manté constant.

    En ocasions, s'utilitzen nombrosos circuits elèctrics en els quals el corrent inverteix regularment la direcció del seu flux en el circuit. En aquest cas, s'obté un circuit de corrent altern.

    Els circuits elèctrics més comuns i utilitzats són de corrent altern. En un circuit de corrent altern s'ha d'especificar la freqüència, intensitat del corrent i la tensió de circuit. La freqüència mesura la meitat de el nombre de vegades que el corrent canvia de direcció en un segon.

    Què és la reactància?

    En els circuits de corrent altern del corrent i la tensió canvien. En aquests casos cal considerar l'efecte de la reactància. Com ja es va esmentar, el corrent sempre genera un camp magnètic. Quan el corrent canvia, el camp magnètic causat per ell també canvia i això causa una força contraelectromotriu. Per tant, en un circuit de corrent altern, la tensió aplicada ha de superar l'oposició de el camp magnètic que varia, a més de la resistència comuna de l'circuit.

    L'oposició trobada pel corrent altern s'anomena reactància inductiva. La reactància inductiva es deu a el canvi del seu camp magnètic. Els electrons sempre es repel·leixen entre si, seguint l'acció recíproca dels seus camps elèctrics. Per tant, un electró que es mou en un conductor pot obligar els que estan en un altre a moure. Això succeeix així fins i tot si els dos conductors estan aïllats l'un a l'altre.

    Per tant, pot succeir que un corrent altern pugui fluir fins i tot a través d'un aïllant perfecte, mentre que un continu no pot fer-ho. Per descomptat, cap electró es mou realment a través de l'aïllador, però són els seus camps elèctrics interactuants els que produeixen els desplaçaments esmentats anteriorment. Aquest interessant efecte s'explota en dispositius anomenats condensadors, sovint es fa servir per a circuits de corrent altern. Per tant, un corrent altern aparentment pot fluir a través d'un condensador, però no sense trobar alguna oposició.

    L'oposició a l'flux de corrent altern a causa de l'acció de l'condensador es diu reactància capacitiva. La reactància inductiva, la reactància capacitiva i la resistència d'un circuit es diuen, com un tot, la impedància d'un circuit. A l'controlar la quantitat de reactància inductiva i capacitiva en un circuit, es poden observar alguns efectes interessants. Un dels efectes més importants és la ressonància. Gràcies a aquest efecte, el circuit es pot fer ressonar, és a dir, travessat per un corrent altern d'una freqüència particular, ignorant de manera absoluta els d'altres freqüències que també poden estar presents. És gràcies a l'ús de la ressonància que pot ajustar la ràdio o la TV en una estació d'emissió en particular, excloent als altres.

    valoración: 3 - votos 3

    Última revisió: 19 de maig de 2019