¿Cómo funciona la electricidad? ¿Por qué produce calor?

Versión simple:

Todos los cables están llenos de electricidad móvil. Todos los metales son. Un bloque de cobre es como un “tanque de agua” para electrones.

Un Columb de electricidad es como un galón de agua: puede moverse de un lugar a otro. No “generamos” agua ni la destruimos a medida que la usamos. Lo mismo ocurre con la electricidad: solo la movemos, pero no la creamos ni la consumimos. Y, tanto el agua como la electricidad pueden fluir en círculos completos. Revuelva el agua en un balde lleno, y se va en un circuito cerrado. Obtenga un bloque de cobre y use imanes para agitar la electricidad del metal. ¡Fluye en un círculo! Un bloque de metal es como un tanque lleno de electricidad.

Si conectamos un trozo de cable para formar un círculo y fundimos los extremos, habremos creado una especie de “correa de transmisión” hecha de electricidad. El cable no se mueve, pero el largo circuito de electricidad dentro del cable puede fluir. Pero la electricidad del cable solo puede fluir si va en un círculo, como un volante giratorio o un cubo de agua agitada.

Si tuviéramos una bomba eléctrica, y si pudiéramos insertarla en nuestro bucle de alambre, podríamos hacer que todo el anillo de electricidad comience a girar a través del metal, como una cinta transportadora. La bomba haría que todo el círculo comenzara a moverse. El cable permanece quieto, pero su electricidad comienza a moverse como un cinturón invisible dentro de él. Incluso si el anillo de metal tuviera mil millas de largo, esto todavía funcionaría. Nadie vería que esto sucediera, y esa es la razón principal por la cual los circuitos eléctricos son confusos. A diferencia de las tuberías de agua, no hay trozos de suciedad o pequeñas burbujas en la electricidad dentro de los cables. Podemos ver agua sucia moviéndose en una manguera de plástico. Pero no podemos ver el movimiento de la electricidad.

Y no, la electricidad no es una forma de energía. En cambio, la electricidad viaja en círculos completos, sin ganar ni perder ninguno. “Crear corriente eléctrica” ​​es muy parecido a revolver un balde. El agua ya estaba allí, y simplemente la hicimos girar. Con los circuitos, la electricidad ya estaba dentro del circuito de cobre. No creamos electricidad, simplemente “creamos corriente” cuando forzamos la electricidad a comenzar a moverse.

Existen dos tipos principales de “bombas de electricidad”. Se llaman baterías y generadores. Inserte una batería en un circuito cerrado de metal y creará un flujo muy rápido de electricidad. (¡Es un corto circuito! ¡El cable se calienta!)

Además, si tomamos nuestro anillo de metal y ‘adelgazamos’ una parte de él, entonces la electricidad dentro del cable más delgado debe viajar mucho más rápido. Ese cable delgado se calienta mucho más que el resto del circuito. Actúa un poco como la fricción, y es una fricción que ralentiza el flujo de electricidad. Y ahora sabes aproximadamente cómo funcionan los calentadores eléctricos y las bombillas.

Bien, ahora consiga una bomba de electricidad llamada generador. Conéctelo en un lazo de alambre. Gire su eje con una máquina de vapor, luego inserte un cable muy delgado en otro lugar en el bucle de metal. El alambre delgado se calienta. A continuación, los propietarios de la máquina de vapor le enviarán una factura por el “servicio de bombeo de electricidad” que han proporcionado.

🙂

Gracias por preguntar a Aayush Electron Volt Bhandari. 😀

Todo esto tiene que ver con los electrones; ¡electrones ágiles y muchos de ellos!

Puede reunir dos conceptos aquí para comprender la respuesta a su pregunta: temperatura y conductividad eléctrica.

En un metal, los átomos están unidos muy juntos. Y el electrón más externo no está tan fuertemente unido al átomo. Entonces, un electrón del átomo A puede saltar al átomo B sin necesitar mucha energía. Esta idea se llama “electrones libres”. Si pone potencial eléctrico a dicho material, los electrones comenzarán a saltar de un átomo a otro de inmediato y este movimiento está muy sincronizado. Así es como se crea la electricidad. Dichos materiales se denominan conductores eléctricos. El cobre es un excelente conductor, por eso el cable utilizado en su casa está hecho de cobre.

En los aisladores eléctricos , falta esta característica, es decir, del electrón externo unido libremente. Los electrones externos requerirán mucha energía si quieres que salten de un átomo a otro. Esto lleva a una propiedad llamada Resistencia. Si crea un campo eléctrico en este material, los átomos simplemente no responderían hasta un punto en que el campo sea lo suficientemente alto como para “descomponer” el material. Después de que ocurra esta falla, un aislante también puede conducir, pero los voltajes requeridos son muy altos. Esta es también la razón por la cual muchas personas llaman a los aisladores como malos conductores . La cerámica suele ser un mal conductor, y es por eso que los usamos para fabricar resistencias en elementos de circuito.

La conducción del calor es un concepto similar. En cada material, tiene partículas que chocan entre sí y su energía mecánica se transfiere de una a la otra. Tiene una propiedad llamada Temperatura. Es una medida de la cantidad de movimiento, es decir, la energía cinética que los átomos / iones tienen en ese material. En un metal, o un buen conductor de calor, tienes (de nuevo) átomos fuertemente unidos y vibrando. También lo llaman Estructura de celosía. Si aumenta esta vibración, la temperatura aumenta. Si tiene electrones libres, saltando de átomo a átomo, chocan con estos átomos (o sitios de red) y los hacen vibrar más. Verá, estos electrones obtienen su energía del potencial eléctrico, comienzan a moverse y chocan con los átomos y los hacen vibrar más vigorosamente, lo que lleva a lo que se llama calor . También debería ver que hay muchos electrones y muchos átomos, y todos están interconectados. Comparten energía, y esto conduce a un calentamiento general.

Este tipo de calefacción también se llama Joule Heating. Vea, por ejemplo, este experimento en el cual un cable se calienta y se expande cuando la electricidad pasa a través de él.

More Interesting

¿Qué central térmica de carbón tiene la mayor eficiencia del mundo?

¿Cómo respondería la gran energía global (petróleo, gas, nuclear, carbón, solar y eólico de la OPEP) a un inventor que lanza el primer dispositivo de energía libre, verde, totalmente innovador, que funciona completamente y que reemplaza la energía existente? tecnologías?

Transferencia de calor: ¿Cuál es la 'potencia de salida' de una estufa de GLP típica?

¿Cómo se conserva la energía en este acelerador magnético?

¿Un imán perderá su magnetismo si se mantiene en oposición continua? En caso afirmativo, ¿cuánta energía dará?

¿Cuáles son las opiniones de Hillary Clinton sobre la energía y el medio ambiente?

Cuando un electrón salta de un nivel de energía más bajo a un nivel de energía más alto (como sabemos que absorbe energía), ¿de dónde viene esta energía?

¿Es posible tener barras de combustible nuclear 'seguras'?

¿Cómo debería ser una presentación para recaudar dinero para una empresa de energía renovable?

¿Qué es energía? ¿Es una realidad física o un concepto?

¿Cómo se puede adaptar la estrategia experimental de Internet de las cosas (IoT) de IBM para proporcionar soluciones de redes inteligentes para gestionar las energías renovables en todo el mundo?

¿La ley de conservación de la energía significa que compartimos una cantidad finita de energía con un universo infinito?

¿La energía abarca el espacio físico?

¿Por qué la espiritualidad se considera energía? Tiene energía potencial y cinética, ¿correcto?

¿Qué cambio encontrará en la energía potencial cuando una fuerza conservadora haga un trabajo positivo?