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Energía eléctrica y efecto Joule
Fuentes de energía eléctrica
En la producción de energía eléctrica a escala doméstica e industrial se utilizan múltiples fuentes y procedimientos:
- Las pilas y las baterías generan energía eléctrica a partir de la producción energética de las reacciones químicas.
- Las dinamos transforman en eléctrica la energía mecánica del movimiento.
- Los generadores industriales y los alternadores se basan en el fenómeno de la inducción electromagnética para producir energía eléctrica de corriente alterna.
En la batería del automóvil se transforma energía química en eléctrica.
La dinamo de una bicicleta aprovecha la energía mecánica del desplazamiento para generar un haz de luz eléctrica.
Energía de un conductor cargado
En muchos dispositivos eléctricos, la energía obtenida de fuentes diversas se almacena temporalmente en cuerpos conductores y dieléctricos (por ejemplo, mediante condensadores).
El valor de la energía eléctrica de un cuerpo conductor provisto de una carga eléctrica neta no nula se determina como el semiproducto de la capacidad de almacenamiento de carga por su potencial eléctrico elevado al cuadrado:
Energía y potencia de la corriente eléctrica
En los mecanismos de conversión de diversas formas de energía a eléctrica se comunica a las cargas libres de los medios conductores una energía que puede determinarse como el producto de la carga por la diferencia de potencial a que se somete. En términos matemáticos:
Efecto Joule
Una de las principales aplicaciones de la energía eléctrica proviene de su posibilidad transformación en calor. Esta conversión, conocida por efecto Joule, se explica como el resultado de los choques que experimentan las cargas eléctricas del cuerpo por que circula la corriente, que elevan así su temperatura.
A partir de la equivalencia entre trabajo y calor (1 J = 0,24 cal) se obtiene la siguiente expresión matemática para el efecto Joule:
El efecto Joule se aprecia en numerosos fenómenos cotidianos. Por ejemplo, se emplea para generar calor a partir de la electricidad mediante calefactores eléctricos. Pero también tiene efectos indeseables en los circuitos, ya que provoca el calentamiento de los motores eléctricos, de las bombillas de iluminación y de los cables, con el consiguiente riesgo de incendio y las perdidas de energía.
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- Carga eléctrica y circuitos
- La carga eléctrica. Ley de Coulomb
- El campo electrostático
- Energía potencial electrostática. Condensadores
- Circuitos eléctricos. Ley de Ohm
- Energía eléctrica y efecto Joule
- Asociación de resistencias y condensadores
- Fuerzas magnéticas.
- Fuerzas entre corrientes eléctricas. Primera ley de Ampère
- Campo magnético. Ley de Biot-Savart
- Fuerza de Lorentz
- Ley de Faraday-Henry
- Generadores de corriente alterna. Circuitos eléctricos
- Circuitos de corriente alterna
- Transformadores de corriente. Transporte de energía