La energía eléctrica se transforma * 16/07/96 La energía eléctrica se transforma Nivel: 5 Objetivo de aprendizaje: 8 Descriptor del objetivo: Reconocer los cambios que experimenta la energía eléctrica al pasar de una forma a otra (eléctrica a calórica, sonora, lumínica etc) e investigar los principales aportes de científicos en su estudio a través del tiempo. Dibujo del autor. *

Objetivos Reconocer que la energía eléctrica se utiliza cotidianamente en numerosos dispositivos. Comprender cómo se transforma la energía eléctrica en: Energía térmica. Energía luminosa. Energía mecánica. Índice: Diapositiva 1: Portada Diapositiva 2: Objetivos Diapositiva 3: Presentación Diapositiva 4: Preguntas previas Diapositivas 5 y 6: Transformaciones básicas de la energía eléctrica Diapositivas 7 a 9: Transformación de energía eléctrica en energía mecánica Diapositivas 10 a 14: Transformación de energía eléctrica en energía luminosa Diapositivas 15 a 18: Transformación de energía eléctrica en mecánica. Diapositiva 19: Proyecto “Construcción motor homopolar”. Diapositiva 20: Complemento sobre transformación de energía eléctrica. Diapositiva 21: Caso especial: transformación de energía eléctrica en energía sonora. Diapositiva 22: Resumen Diapositiva 23: Sugerencias de web

Presentación Hola a todos y a todas, me llamo Daniela y me interesa aprender cómo se obtiene la luz, el calor y el movimiento a partir de la electricidad. Y, como no soy egoísta, compartiré lo que vaya aprendiendo con ustedes. Dibujo del autor.

Preguntas previas Confecciona una lista de objetos que transformen la energía eléctrica en otros tipos de energía. Considerando los ejemplos del listado que hiciste, ¿cómo resumirías los tipos de energía que se obtienen con uso de la electricidad? Se producen, básicamente, tres tipos de transformaciones de energía, y ellas son, de energía eléctrica a energía térmica. luminosa. mecánica (movimiento). ¿Cómo se produce la energía eléctrica? se produce por el movimiento de carga eléctrica en los conductores eléctricos. En donde la corriente eléctrica es una manifestación de su existencia.

Transformación de energía eléctrica Alessandro Volta Italiano 1745 - 1827 Sr. Volta, como usted es el creador de la primera pila, quizás sepa en qué consiste la transformación de la energía eléctrica. ¿Me lo podría explicar, por favor? Por supuesto Daniela. La energía eléctrica, como todo tipo de energía, puede transformarse en otros tipos de energía. Y, hasta donde yo sé, la energía eléctrica puede transformarse en energía térmica, luminosa y mecánica. De éstas transformaciones pueden obtenerse muchas aplicaciones que, con seguridad, de eso sabes más que yo. Dibujo de Alessandro Volta: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/68/Alessandro_volta2.jpg?uselang=es Dibujo, de la niña, del autor.

Transformación de energía eléctrica Entiendo que hoy se usa mucho la energía eléctrica. Incluso debe haber gente que depende tanto de la electricidad, que cree que sin energía eléctrica, en el mundo no se podría vivir. Voy a averiguar lo básico para comprender cómo se transforma la energía eléctrica, para ser utilizada en los distintos artefactos que hoy usamos. ¿Por dónde empiezo? ¡Ya sé!, voy a partir por averiguar sobre el paso de energía eléctrica a térmica, luego a luminosa y, por último, a mecánica Dibujo del autor.

Transformación de la energía eléctrica en energía térmica En clases supe que las estufas producen energía térmica, y las primeras que usaron electricidad se aprovecharon del hecho de que cuando circula corriente por un conductor, éste se calienta. Y, también supe que es un descubrimiento realizado por un señor de apellido Joule. ¡Qué coincidencia, justo se acerca el señor Joule! A él le pediré ayuda! Sr. Joule, en una estufa eléctrica, ¿cómo se transforma la energía eléctrica en energía térmica? Imagen de James Joule: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/41/Joule_James_Jeens_engraving.jpg Dibujo, de la niña, del autor. Daniela, gracias por la pregunta. Tal como me parece haberte escuchado, yo descubrí cómo la energía eléctrica se transforma en energía térmica. Te lo explico a continuación. James P. Joule Inglés, 1818 - 1889

Transformación de la energía eléctrica en energía térmica Mira niña curiosa, en el circuito que está abajo, cuando lo cierras con el interruptor, circula energía eléctrica por el conductor, en forma de corriente eléctrica. Y cuando circula corriente por el conductor, este se calienta, por la dificultad que tienen los electrones para moverse en él. Hay conductores que se calientan más que otros, con ellos será posible construir dispositivos para que la gente se calefaccione en épocas frías, que en el siglo XXI se llamarán estufas eléctricas. Imagen de James Joule: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/41/Joule_James_Jeens_engraving.jpg Dibujo, de la niña y del circuito, del autor.

Usos de la energía térmica que se obtiene con electricidad Ahora entendí bien. Y ahora me doy cuenta que además de las estufas eléctricas, hay otros artefactos que utilizan la misma idea, como los calentadores de agua, los encendedores de automóviles, y otros. 2 1 Me gustaría hacer una lista larga de dispositivos que calientan usando electricidad. Quizás ustedes me podrían ayudar. Imagen 1: http://recursostic.educacion.es/bancoimagenes/web/. Palabra clave: “horno eléctrico”. Imagen 2: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Electric_kettle.jpg Imagen 3: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Car_cigarette_lighter.jpg?uselang=es Dibujo, de la niña, del autor. 3

Transformación de energía eléctrica a energía luminosa El dispositivo más conocido a que se refiere a éste tipo de transformación de energía, es la ampolleta. La ampolleta, que también se llama lámpara incandescente, fue inventada por Joseph Swan, en el año 1879.  Pero no solo son las ampolletas la que transforman energía eléctrica en luminosa, también están los televisores, monitores de computadores, pantallas de celulares y muchos otros dispositivos. 1 2 Fue el inglés Joseph Swan, en 1879. Imagen 1: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Gluehlampe_01_KMJ.jpg Imagen 2: http://recursostic.educacion.es/bancoimagenes/web/. Palabra clave: “lámpara”. Imagen 3: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Samsung_Galaxy_S_II_Skyrocket_HD2.JPG?uselang=es Imagen 4: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c7/HD_Television.svg Dibujo, de la niña, del autor. ¿Me pueden repetir el nombre del inventor de la ampolleta? 3 4

El origen de la ampolleta ¡Qué extraño!, yo tenía entendido que el inventor de la ampolleta había sido Thomas Alba Edison, el mismo año: 1879. Voy a averiguar más sobre esto. Mmm, según wikipedia, uno de los sitios más confiables con información de todo tipo, Swan es el inventor de la ampolleta más estable en esa época. Sin embargo, las primeras ideas surgen con la “bombilla” incandescente, como la de Humprhy Davy y Warren de la Rue. Incluso se menciona que la bombilla ya estaba registrada en 1855 por el alemán Goebel. Edison, en todo caso, es el que más desarrolló la tecnología de la ampolleta. Dibujo: del autor.

Tipos de ampolletas Luces led. Su uso se ha difundido enormemente, tanto a nivel doméstico como a nivel industrial. Hay tantos tipos de ampolletas que no sé cómo preguntar cómo funcionan. 10 9 Ampolleta estándar. Es la que más uso ha tenido, está en retiro por otras más económicas. 1 3 Luz láser. Su uso va desde efectos decorativos hasta en proceso quirúrgicos complejos. Ampolletas halógenas, reemplazan a las incandescentes en el uso doméstico. 5 Pequeña ampolleta incandescente. Se usa principalmente en linternas. 7 Imagen 1: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c8/Incandescent_and_fluorescent_light_bulbs.png Imagen 2: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a2/TungFil.jpg Imagen 3: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6c/Diy33.jpg Imagen 4: http://recursostic.educacion.es/bancoimagenes/web/. Palabra clave: “halogeno”. Imagen 5: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/34/PH_2.jpg Imagen 6: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ampoules.jpg Imagen 7: http://recursostic.educacion.es/bancoimagenes/web/. Palabra clave: “tubo fluorescente”. Imágenes 8: ampolleta verde http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/96/Bombilla_verde_-_green_Edison_lamp.svg, ampolleta azul http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/fd/Blue_Edison_lamp.svg, ampolleta roja http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/eb/Bombilla_roja_-_red_Edison_lamp.svg Imagen 9: http://recursostic.educacion.es/bancoimagenes/web/. Palabra clave: “láser”. Imagen 10: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/27/BulbgraphOnOff.gif Dibujo, de la niña, del autor. Foco halógeno. Se usa para alumbrados públicos o en grandes estructuras, como edificios por ejemplo. 4 2 Ampolletas de diversos colores Ampolleta económica, son de tipo fluorescente. 6 8 Tubo fluorescente. Aún se usan mucho en oficinas y grandes dependencias. Ampolleta de automóvil. Son de tipo incandescente. Antigua ampolleta incandescente. Ya es una pieza de museo.

Transformación de la energía eléctrica en la ampolleta Joseph W. Swan Inglés 1828 - 1914 Sr. Swan, usted que es el padre de la ampolleta, ¿me podría decir cómo funciona? Me agrada mucho tu curiosidad. Pero, ¿sabes?, quién mejor puede responder a la pregunta tuya es mi amigo James Joule. Él fue quien me inspiró. ¡Mira qué bien, justo se está acercando! ¡Qué bien!, esto se pone muy interesante. Encantado le responderé, pero vamos a la próxima diapositiva. Imagen 1: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/27/BulbgraphOnOff.gif Imagen de Joseph Swan: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Joseph_Wilson_Swan.jpg Imagen de James Joule: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/41/Joule_James_Jeens_engraving.jpg Dibujo, de la niña, del autor. James, estimado, ¿le puedes explicar a esta curiosa niña cómo es que una ampolleta puede transformar energía eléctrica en energía lumínica?

Energía eléctrica en luz Ahora, fíjate en el circuito eléctrico que está más abajo. Ahí, se enciende una ampolleta al accionar el interruptor. Filamento. Alambre muy delgado. Y, al haber vacío dentro de la ampolleta, ese rojo del filamento, brilla irradiando luz. Cuando se acciona el interruptor se cierra el circuito y la batería comienza a liberar energía eléctrica, a través de la corriente eléctrica. La flecha azul es el sentido de la corriente eléctrica. Entonces, la energía eléctrica, finalmente, no solo se convierte en calor, en parte también se convierte en energía lumínica. Imagen de James Joule: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/41/Joule_James_Jeens_engraving.jpg Dibujo y animación: del autor. Cuando la corriente eléctrica pasa por el filamento de la ampolleta, éste se calienta mucho y cambia a color rojo incandescente. Me imagino que en el futuro el proceso será más complejo y más eficiente que éste.

Transformación de la energía eléctrica en energía mecánica Me han dicho que transformar energía eléctrica en energía mecánica es un poco más complejo, que involucra algo más que la electricidad. Le preguntaré a Mister Michael Faraday, ya que según lo que he leído, él es el que descubrió cómo obtener movimiento de la electricidad. Hola Daniela. Pues sí, a mí se me ocurrió como obtener movimiento de la electricidad, pero hay que reconocer otros aportes que son indispensables, como los del magnetismo por ejemplo. Ahora, el uso más importante está en el motor eléctrico, pero ese no lo inventé yo. Michael Faraday Inglés 1791 - 1867 Imagen de Faraday: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Michael_Faraday1.jpg?uselang=es Dibujo, de la niña, del autor.

El inventor del motor eléctrico Hola a todos. Hola Daniela. Me presento, yo soy William Sturgeon y me consideran el inventor del motor eléctrico. Pero he de reconocer que hay tantos modelos que ya es muy difícil decir quién es el “gran inventor” del motor. Intentaré explicarles como funciona. La clave está en el descubrimiento de Michael Faraday. William Sturgeon Inglés 1783 - 1850 Imagen de Sturgeon: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/7c/William_Sturgeon.jpg Dibujo: del autor. Gracias señor Sturgeon. Le agradezco que usted nos explique estas cosas tan importantes.

El motor eléctrico Transformación de energía Para un motor que transforme energía eléctrica en mecánica, produciendo movimiento, se necesita un par de imanes, un alambre enrollado en forma de bobina y una conexión a la corriente eléctrica. Daniela, para la explicación más completa se necesitan algunos conocimientos que vas a obtener en cursos superiores. Por ahora me interesa que sepas que cuando interactúan las propiedades magnéticas de un par de imanes y un alambre con corriente eléctrica, en una disposición adecuada, el alambre adquiere movimiento. Imagen de Sturgeon: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/7c/William_Sturgeon.jpg Dibujo del motor eléctrico: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f8/Ejs_Open_Source_Direct_Current_Electrical_Motor_Model_Java_Applet_%28_DC_Motor_%29_50_degree_split_ring.gif Dibujo, de la niña, del autor.

Uso del motor eléctrico La pregunta más lógica es: ¿En qué no se usan los motores eléctricos? Pero déjenme nombrar algunos usos comunes. En la cocina, por ejemplo: Batidora Juguera En la casa en general: Ventilador Extractor de aire Aspiradora Más aún: Juguetes Industria Computador (ventilador, discos) Dibujo, de la niña, del autor. Los invito a realizar una lista de artefactos que utilizan motores eléctricos que hay en cada una de nuestras casas y la de los conocidos.

Proyecto: motor eléctrico homopolar Materiales: Ahora vamos a construir un pequeño motor, extremadamente simple. Se denomina “homopolar”, utiliza una pila, un imán de neodimio y un trozo de alambre. Ojala que no haya dificultades en los materiales. Por cierto, hay otras versiones para el mismo tipo de motor. Pila Imán Trozo de alambre doblado El dibujo, las fotografías del motor y los materiales, además del video, son del autor. El motor terminado Motor funcionando

Transformación de energía eléctrica Hoy he aprendido mucho sobre energía eléctrica y sus transformaciones más simples. Me he enterado que hay mucho más. La energía eléctrica es la fuente que permite el funcionamiento de cientos de dispositivos que nosotros solo los utilizamos, como computadores, televisores, radios, satélites, juegos, etc., la lista sería extremadamente larga. Y, la mayoría lo que hacen es transformar la energía eléctrica en otros tipos, ya sea en forma única o combinada. Dibujo, de la niña, del autor.

Caso especial: Energía eléctrica en energía sonora La finalidad de un equipo musical es transformar energía eléctrica en sonido. En un televisor, la electricidad se transforma, principalmente, en luz y sonido. El sonido se emite a través de un parlante. El parlante posee, entre otras cosas, un imán y un alambre enrollado (bobina), y cuando hay corriente en el alambre, la señal eléctrica se transforma en sonido. Este efecto, al igual que el de un motor, es de tipo mecánico. Aquí hay otro caso importante de transformación de energía eléctrica en otro tipo de energía: en energía sonora. Animación: del autor. Sonido la guitarra: de http://recursostic.educacion.es/bancoimagenes/web/; palabra clave “guitarra”. Los precursores del parlante, en el siglo XIX, fueron: Antonio Meucci, Graham Bell y Elisha Gray.

Resumen La energía eléctrica se obtiene de las cargas eléctricas en movimiento en un circuito eléctrico. La energía eléctrica se transforma básicamente a tres tipos de energía: Energía térmica. Energía luminosa. Energía mecánica. Además, con mayor complejidad, la energía eléctrica sirve de base para el funcionamiento de muchos dispositivos que también se traducen en energías, o combinación de ellas.

Sugerencias Se recomienda visitar la web http://newton.cnice.mec.es/materiales_didacticos/energia/electrica.htm En www.youtube.com, motores simples: Modelo 1 Modelo 2 Modelo 3 Modelo 4