Electricidad dinámica: concepto, características, ejemplos
¿Qué es la electricidad dinámica?
La electricidad dinámica consiste en el movimiento ordenado de cargas eléctricas en el interior de un conductor. Se manifiesta como una corriente eléctrica, la cual se puede manipular para que lleve a cabo una tarea.
Para establecer una corriente eléctrica es necesaria una fuente que se encargue de mantener las cargas eléctricas fluyendo. Esta fuente puede ser una pila o un generador de algún tipo.
Además, el medio en el que se muevan las cargas debe facilitar el desplazamiento de estas, por ello los materiales conductores, como los metales, son especialmente adecuados.
Los metales poseen uno o dos electrones débilmente ligados al núcleo en su capa más externa, por lo que es fácil que se muevan de un átomo a otro. Normalmente estos movimientos son al azar, es decir, en cualquier dirección, por lo que el movimiento neto es nulo.
Sin embargo, al establecer una diferencia de potencial entre los extremos del conductor, gracias a una batería, se crea un campo eléctrico dentro del metal, que impulsa a los electrones libres hacia el polo positivo de la pila.
Evidentemente, el camino de los electrones libres dentro del conductor no es del todo directo, pues existen numerosos obstáculos, como las otras partículas y las impurezas existentes. Esto en definitiva ocasiona un movimiento lento, de arrastre o deriva de los electrones dentro del conductor.
Hay que destacar el hecho de que la corriente eléctrica se genera por el movimiento de cualquier partícula cargada. Es fácil hacer fluir los electrones dentro de un alambre de cobre, pero en general, un conjunto de iones, sean positivos o negativos, puede ponerse en marcha ordenadamente y generar una corriente eléctrica.
Características de la electricidad dinámica
-La electricidad dinámica consiste en cargas eléctricas en movimiento, y las mismas generan la corriente eléctrica.
-Para mantener el flujo de las cargas se necesita un agente que haga el trabajo necesario para que se mantengan en movimiento continuamente.
-En el Sistema Internacional de Unidades la carga se mide en coulombios, abreviados C y la corriente en coulombios/segundo, unidad que recibe el nombre de amperio, que se abrevia A. Una corriente de 1 A significa que por el área de sección transversal del conductor fluye 1 C cada segundo.
-La corriente media en un conductor se calcula a través de:
Im = Δq/ Δt
Donde Δq es la cantidad de carga que pasa por el área de sección transversal en el intervalo de tiempo Δt.
-La corriente eléctrica necesita siempre de un camino cerrado para mantener su flujo. Este camino se llama circuito y debe estar cerrado, pues cuando se abre la corriente que circula por él se detiene.
-En principio, el sentido de la corriente es del movimiento que siguen los electrones en el conductor, los cuales salen del polo negativo de la batería y se dirigen al positivo.
Sin embargo, por convención, siempre se dibuja la corriente saliendo del polo positivo, es decir, como si los portadores de carga fuesen de signo positivo. Por ello siempre se ve a la corriente saliendo del polo + en los esquemas de circuitos alimentados por una fuente directa.
-Toda carga en movimiento produce un campo magnético, por lo que un alambre portador de corriente siempre genera uno.
Tipos de corriente
La corriente eléctrica presenta dos variantes:
- Corriente directa: es la que fluye siempre en un mismo sentido, como la que proveen las baterías comunes.
- Corriente alterna: cambia periódicamente de sentido y es producida por un generador de corriente alterna. También es la que se obtiene a la salida de las tomas domésticas.
Ejemplos de electricidad dinámica
Circuitos eléctricos
La electricidad dinámica está presente en la corriente que circula en cualquier circuito eléctrico, por más sencillo que sea. Es necesaria para encender linternas, cocinas eléctricas, teléfonos y toda clase de electrodomésticos, y también hace funcionar el sistema eléctrico del automóvil.
Sistemas de transmisión de electricidad
Los sistemas de transmisión de electricidad utilizan electricidad dinámica en forma de corriente alterna, porque esta es más fácil de conducir a grandes distancias y con menores pérdidas, para que llegue desde las centrales eléctricas hasta las casas y las calles.
Electricidad atmosférica
En la atmósfera terrestre se generan corrientes eléctricas, que es sinónimo de electricidad dinámica.
Concretamente en la ionósfera, la radiación ultravioleta proveniente del Sol origina partículas cargadas que fluyen en grandes circuitos de corriente eléctrica a gran altitud.
Electricidad terrestre
En la corteza terrestre circulan numerosas corrientes eléctricas, debido a las reacciones químicas que tienen lugar en el subsuelo.
La Tierra posee un campo magnético propio. En su interior, el flujo del hierro fundido en el núcleo del planeta genera corrientes eléctricas, y estas se encargan de crear el campo magnético terrestre.
Auroras polares
Las auroras polares (australes o boreales) son regiones del cielo nocturno con brillantes y hermosos colores, que aparecen cerca de los polos.
Se deben a la electricidad dnámica, ya que una corriente de partículas cargadas llega continuamente del Sol, lo que se conoce como viento solar. Cuando estas partículas se acercan a la Tierra, el campo magnético de esta las desvía, y al hacerlo, se emite luz, creando los efectos luminosos de la aurora.
Funcionamiento del sistema nervioso
Los estímulos provenientes del exterior llegan hasta los sentidos y la información recibida viaja por el sistema nervioso mediante impulsos eléctricos hacia el cerebro, donde son procesados adecuadamente. Para ello se necesitan pequeñas corrientes eléctricas que transporten la información.
De igual manera, el movimiento de los músculos depende de impulsos eléctricos que viajan desde el cerebro llevando las órdenes del movimiento.
Desfibriladores
La electricidad dinámica puede dañar severamente el organismo, una corriente de 1 A puede resultar fatal. Pero empleada adecuadamente, una corriente eléctrica contribuye a salvar vidas, como en el caso del desfibrilador.
El desfibrilador es un aparato que, mediante grandes condensadores, envía una corriente eléctrica al corazón, para ayudarlo a restablecer su ritmo después de un ataque cardíaco.
Diferencias entre electricidad dinámica y electricidad estática
-En la electricidad estática la carga eléctrica se acumula en determinadas zonas del material, mientras que la dinámica, al tratarse de corriente eléctrica, fluye a través de los conductores.
-El frotamiento es el principal mecanismo para la formación de electricidad estática, mientras que la electricidad dinámica requiere una fuente que mantenga las cargas en movimiento. Esto se logra a través de las reacciones químicas que ocurren en el interior de una batería, o mediante de generadores electromecánicos de corriente alterna, basados en la ley de inducción de Faraday.
-Los materiales aislantes son el principal soporte de la electricidad estática, mientras que la corriente eléctrica necesita de los conductores. Esto se debe a que, a diferencia de los conductores como el cobre y otros metales, los aislantes carecen de electrones libres. En estos, la carga solo se acumula, con pocas posibilidades de circular.