Efectos de la corriente eléctrica

Objetivo general: Observar los efectos que se presentan al circular una corriente eléctrica por un conductor.

Objetivo: Reconocer que la energía cinética de los electrones se convierte en energía calorífica y ésta a su vez en energía luminosa, comprobando la ley de la conservación de la materia.

Introducción: LA LAMPARITA DE EDISON: Durante el siglo XIX se mantuvo la iluminación a gas, con su luz suave y agradable, pero el mundo estaba ya preparado para el aprovechamiento de la energía eléctrica en este campo. Un grupo de financistas e industriales norteamericanos se dirigió a Edison, inventor del fonógrafo, y ya conocido como el “Mago de Menlo Park”, para que hiciese el milagro. Edison tuvo una idea feliz; volver incandescente un filamento de carbón en una ampolla de vidrio en la que se haría previamente el vacío perfecto; pero la realización de esta idea le costó muchos años de estudio y de minucioso y perseverante trabajo. 

Los experimentos iniciados por él en 1870, sólo concluyeron en 1882 Los experimentos iniciados por él en 1870, sólo concluyeron en 1882. En la ampolla, la incandescencia luminosa era obtenida mediante filamentos carbonizados de fibras de bambú del Japón, y tenía la virtud de asegurar una luz constante durante centenares de horas. Desde este momento, el problema fue solamente perfeccionar el nuevo sistema de instalación eléctrica.  

Experimento Lámpara casera Materiales: 1 Tubo de cartón 8 Baterías de 1,5 V Cinta adhesiva Cable conductor eléctrico Pinzas 2 Clips 1 Mina de lápiz (puntilla para lapicero) 1 Frasco de vidrio

Procedimiento: Paso No.1 Lo primero que debes hacer es colocar las baterías en serie. Para lograr esto, colocas una seguida de la otra y las sujetas con con cinta adhesiva. Al final te quedarán 2 extremos, un polo positivo y uno negativo. Paso No.2 Para seguir con este experimento de física, corta dos trozos de conductor de 30 cm de longitud y “pela” sus extremos. Coloca una pinza cocodrilo en un extremo de cada conductor. Ahora tomas eso y los pegas en el tubo de cartón como se muestra en el video. Los clips o sujetadores los aprietas con las pinzas.

Paso No.3   Sobre estos sujetadores colocaremos con mucho cuidado, una mina de lápiz (las que utilizan los portaminas). Todo esto lo ubicamos sobre el plato y lo tapamos con el frasco. Ahora agregamos un poco de agua en el plato, la suficiente como para que selle la entrada de aire hacia el frasco. Paso No.4 Para terminar con nuestra lámpara casera, debemos conectar los extremos de los conductores a las baterías. Como verás, la mina se pondrá incandescente y emitirá luz debido a su altísima temperatura.

Contesta lo siguiente: Que crees que paso? Pasará lo mismo con una mina de lápiz más gruesa y menos corriente? Que puedes concluir de esta práctica?

Explicación: Como sabemos, la corriente eléctrica es provocada por un campo eléctrico, el que hace que los electrones circulen por un conductor. Pero es un su camino, estos electrones encuentran muchos “obstáculos”, chocan con los átomos del conductor y pierden parte de su energía cinética. También sabemos que la energía no se crea ni se destruye, de modo que esa energía cinética que los electrones pierden, tiene que manifestarse de otra forma. Y es precisamente como calor, en lo que se transforma.

Los materiales tienen diferentes estructuras internas y diferentes propiedades. Algunos conducen la corriente eléctrica, otros no. Y dentro de los que la conducen, algunos ofrecen menos resistencia eléctrica que otros. El grafito que usamos aquí, es conductor eléctrico, pero ofrece mucha resistencia al paso de los electrones. Es por eso que mientras la corriente circula, se genera mucho calor por la llamada Ley de Joule. A tan alta temperatura, el grafito reacciona y se oxida, pero lo hace muy lentamente, es por eso que no se quema, como pasaría por ejemplo con un simple trozo de alambre.

Qué es el Efecto Joule? Es la cantidad de calor producido al pasar una corriente eléctrica por un conductor de resistencia R, es directamente proporcional al cuadrado de la intensidad de la corriente que circule por él en la unidad de tiempo.

Aplicaciones del efecto joule: Es muy grande el número de dispositivos eléctricos que funcionan basados en el Efecto Joule. En general, estos dispositivos consisten esencialmente en una resistencia que se calienta al ser recorrida por una corriente eléctrica. Por ejemplo, un calentador, una regadera eléctrica, una plancha, un horno eléctrico, etcétera.

Conclusiones: Después de realizar este experimento concluimos que efectivamente como dice la Ley de Joule los electrones que pasaban a través del material con una resistencia, en este caso la mina de lápiz compuesta por el grafito, genera calor aumentando la temperatura. Este calor es dependiente y directamente proporcional a la intensidad del voltaje aplicado y obviamente a la cantidad del material conductor utilizado, es decir la longitud y el área de la mina del lápiz, esto es para verificar la resistencia eléctrica que es capaz de generar el material.

También se debe tomar en cuenta el tiempo que se aplicó la corriente a la mina de lápiz, en este caso sólo tardó alrededor de un segundo para que las chispas se mostraran y la mina del lápiz comenzara a iluminarse; pero debido a que es un material que puede ser combustionado, su duración fue corta, demostrando así lo poco efectivo que es este material en un ambiente con el oxígeno que permite su combustión.