¿Qué es la electricidad?

¿Qué es la electricidad?

La electricidad es el fenómeno físico producido por el movimiento de los electrones, las partículas de carga negativa del átomo. Se divide en dos ramas: la electrostática que estudia las cargas en reposo y la electrodinámica que estudia las cargas eléctricas en movimiento.

La electricidad es un fenómeno físico que se manifiesta naturalmente en los rayos, las descargas eléctricas producidas por el rozamiento «electricidad estática» en el funcionamiento de los sistemas nerviosos de los animales, incluidos los seres humanos. También se denomina electricidad a la rama de la ciencia que la estudia, la rama de la tecnología que la aplica. Desde que en 1831, Faraday descubriera la forma de producir corrientes eléctricas por inducción, se ha convertido en una de las formas de energía más importantes para el desarrollo tecnológico debido a su facilidad de generación, distribución y al gran número de aplicaciones.

El origen de la electricidad son las cargas eléctricas, estáticas o en movimiento, su interacción. Una carga eléctrica en reposo produce fuerzas sobre otras cargas. Si la carga eléctrica está en movimiento, produce también fuerzas magnéticas. Hay sólo dos tipos de cargas eléctricas, las positivas y las negativas. Las cargas eléctricas elementales son los protones, los electrones, responsables de la formación de los átomos, moléculas, pero también hay otras partículas elementales cargadas.

Crisis energética

Se considera que en la actualidad enfrentamos una crisis energética, debido a que la  producción de petróleo alcanzará su límite en los próximos años. Ante esta situación, y con el incremento en el consumo de este recurso no renovable , es necesario plantear alternativas de fuentes de energía. Una de estas alternativas, la constituye la “biomasa” considerada como la más importante para el futuro a corto y mediano plazo. Para que conozcas más sobre el tema, te paso un fragmento de una lectura enviada por Marcos Martín Larrañaga de la Asociación Europea de bioenergía el 31/05/2012 la página de econoticias.

«La biomasa es una alternativa y una fuente de energía global

Las tendencias mundiales en el uso de energía, el cambio climático y las necesidades en seguridad energética ponen de relieve la necesidad de hacer una rápida transición a un sistema de energía bajo en carbono, sostenible, eficiente y ambientalmente amigable. La búsqueda de alternativas energéticas que integren los recursos locales renovables es una de las principales preocupaciones de los gobiernos, científicos y empresarios de todo el mundo.

Las virtudes que hacen de la biomasa una alternativa energética real son múltiples:

• Es la cuarta mayor fuente de energía conocida hasta la fecha en la Tierra, después del carbón, petróleo y gas natural y uno de los recursos más comunes y extendidos en el mundo.
• Es la única renovable que puede sustituir a los combustibles fósiles en todos los mercados energéticos, porque permite producir calor, electricidad y biocarburantes líquidos.
• Tiene ventajas respecto a otras energías renovables porque es regulable en el tiempo y puede funcionar todas y cada una de las horas del año.
• Es la energía renovable más barata de producir (115 US$/MWh según EIA, 2009) y que mejores beneficios ambientales proporciona si se desarrolla de forma sostenible.

La biomasa es actualmente el mayor contribuyente global de energía renovable y su futuro desarrollo, si se gestiona de forma sostenible, proporcionaría:

• Mayor contribución en el abastecimiento de energía mundial primaria.
• Reducciones significativas de las emisiones de gases de efecto invernadero.
• Mejoras en la seguridad energética y la balanza comercial de los países, mediante la sustitución de importaciones de combustibles fósiles por biomasa doméstica.
• Oportunidades para el desarrollo económico y social en comunidades rurales.
• Mejora en la eficiencia de los procesos energéticos.

Existen muchas opciones para transformar la biomasa en energía y un importante número de nuevas tecnologías están en proceso avanzado de desarrollo que prometen altas eficiencias y mejoras ambientales.

No obstante existen grandes retos de futuro en su expansión como:

• La competencia en el uso de la tierra y entre consumidores de la misma materia prima.
• Los niveles de productividad de las tierras han de ser incrementados, mediante mejoras en las técnicas agronómicas y forestales.
• La biomasa ha de posicionarse como una competencia clara de otras fuentes de energía.
• La logística y las infraestructuras relacionadas han de ser mejoradas para optimizar los costes y las emisiones producidas en su manejo.
• Son necesarias innovaciones tecnológicas encaminadas a encontrar formas de transformación de la biomasa más eficientes y limpias, que incluyan un mayor rango de materias primas.»

 

 

La creación de una nueva ley

Parte fundamental del proyecto es la formulación de la pregunta generadora, este será el punto de partida para la realización de tu proyecto escolar. Es muy importante considerar también la posible respuesta, ya que debe evitarse responder con un simple sí o no, sino que debe dar pie a la investigación, la reflexión y le análisis.

Una vez que se ha seleccionado la pregunta generadora, lo que sigue es plantear una hipótesis, esto es, dar una respuesta a la pregunta, lo que tú y tus compañeros consideran una solución a su problema. Posteriormente podrá realizarse la investigación y determinar si la hipótesis fue correcta o no.

Los proyectos educativos son un ensayo de la forma en la que un científico real llega a nuevos conocimientos, de aquí la importancia de que vayas familiarizándote con el método. Hay un video que me gusta mucho de Richard Feynman en donde explica cómo se crea una nueva ley. Brevemente te platico que Richard Feynman fue un físico teórico estadounidense, ganó el premio Nobel por sus trabajos sobre las representaciones gráficas de las interacciones entre partículas conocidas como diagramas de Feynman.

El proyecto escolar

Cuando es la primera vez que se realizará un proyecto o cuando no se tiene mucha práctica en la realización de éstos, pueden surgir muchas dudas e inquietudes. Una de ellas, es pensar que el proyecto no es bueno o que no será posible realizarlo porque es complicado o porque necesita recursos como tiempo, dinero y esfuerzo con los que no contamos, por eso es muy importante conocer otros proyectos que nos ayuden a adquirir más seguridad en nosotros mismos y a adquirir experiencia que rendirá frutos en proyectos posteriores o en diferentes etapas de un mismo proyecto. Al principio podemos verlo como un sueño, pero al practicar los proyectos escolares, nos daremos cuenta que podemos aplicar lo que aprendemos en la escuela en nuestra propia vida y podemos darle más sentido a la misma si nos vamos planteando proyectos que una vez realizados nos darán satisfacciones personales. Te paso para que veas un video muy sencillo sobre los proyectos, para que te animes y empieces a pensar que todo es posible y que el éxito depende de cualidades como el esfuerzo y la voluntad.

Un modelo para explicar la estructura del ADN

El ADN, la molécula de la vida

Una definición de modelo nos dice lo siguiente: “Un modelo es la representación simplificada de un cuerpo físico, una  idea o un fenómeno”, esta sin duda es una buena definición general, pero también debemos tener presente que la idea de un modelo es mucho más amplia en el campo de la ciencia, puesto que no se limita a ser una copia a escala de la realidad sino que, tratar de explicarla o imaginarla puede ser también la función del modelo. Un ejemplo de ésto es la forma es que se descubrió la estructura del ADN por los científicos James Watson y Francis Crick, apoyados por el estudio de refracción de rayos X de Rosalind Franklin. Haz click para ver video.

Ver video

Los cuerpos cósmicos

El estudio del Universo, resulta una actividad muy compleja debido a que éste abarca todo: materia, energía, espacio, tiempo. Todo lo que existe forma parte del Universo.

La Astrofísica es la rama de la Física orientada al estudio de los cuerpos celestes y procesos astronómicos.

En la actualidad Astrofísica y Astronomía se usan de manera equivalente debido en gran parte a aceptar que los cuerpos del espacio están formados con los mismos materiales que los cuerpos terrestres y que las leyes Físicas aplican tanto en la Tierra como en cualquier punto del espacio, pero la parte de la Astrofísica que se encarga del estudio del universo en conjunto, incluyendo teorías sobre su origen, evolución y destino, es la Cosmología Física.

Aunque aún no se conoce cómo se originó el Universo ni se ha podido predecir el final, sí se ha avanzado mucho en el conocimiento de los astros que se encuentran más cercanos a nuestro Sistema Solar, e incluso también se han hecho importantes descubrimientos de la galaxia a la pertenecemos: la vía láctea. A propósito de ésto, te paso un video que encontré en youtube, espero que te resulte interesante. Haz click en ver video.

Ver video

Mitos de la creación

Según los aztecas, nosotros vivimos en la era del quinto Sol

Sabemos, por numerosas teorías plasmadas en escritos y dibujos, que el interés por conocer el Universo ha estado presente en la historia de la humanidad. Para las primeras civilizaciones, la curiosidad por los astros no estuvo motivada únicamente por cuestiones de tipo práctico, como contar el tiempo, o conocer el momento apropiado para realizar las siembras; sino que también ha tenido un significado religioso, influyendo de manera muy notable en la sociedad.

El origen del universo ha generado muchas preguntas, y ha traído tan solo  unas cuantas respuestas, incluso en la actualidad, habiendo ganado la Física gran terreno en este campo, las viejas inquietudes no han quedado resueltas.

Resulta natural entonces, que las diversas y grandes civilizaciones, como son la azteca, maya, griega, china, etc, elaboraran diferentes explicaciones sobre el origen del universo, estas aportaciones son muy importantes en la actualidad porque han permitido tener una base para el estudio de los astros y además se convirtieron en parte de la cultura y las creencias populares, como un sello distintivo de determinada civilización.

Manifestaciones de energía: electricidad y radiación electromagnética

Los rayos x son una aplicación del estudio de las ondas electromagnéticas

A la mayoría de los alumnos que he tenido, los recibo en las clases de Ciencias con la no novedad de que no les agrada la Física. Yo me pregunto, ¿cómo puede ser posible? Yo veo la Física en todas partes y a cada momento. Desde esta perspectiva no puede ser que no genere un interés en las personas. Resultaría interminable tratar de describir todos los aspectos de un día cualquiera que, incluso con un nivel básico de conocimientos en este campo, podríamos ofrecer una explicación breve. Decir que no nos agrada la Física es como decir que no nos interesa nuestro entorno. ¡Y qué decir de los avances y las tecnologías de las que gozamos gracias a los conocimientos puestos en práctica! Te invito a que observes a tu alrededor y pienses en lo que sea, cualquier situación y trates de involucrarlo con algún principio o tema que conozcas de Física. Para esta nota, he querido enfocarme en las ondas electromagnéticas. Esta forma de energía, cuyo descubrimiento, es relativamente reciente, nos ha brindado múltiples oportunidades de cambiar nuestra vida. Aunque estas ondas han estado presentes siempre, ha sido a últimas fechas que han podido analizarse y utilizarse para nuestro beneficio. Son invisibles, pero nos permite que se desarrolle la vida en nuestro planeta, mediante la emisión de calor proveniente del Sol; nos permiten también escuchar la radio en el automóvil, disfrutar de la televisión, cocinar o calentar alimentos en forma rápida mediante el microondas, hablar por celular, tomar una radiografía cuando tenemos algún problema médico que lo requiera, etc. Son tantas las aplicaciones que tienen que se han vuelto parte indispensable de nuestra vida cotidiana. Ahora te pregunto, ¿tú eres de los que consideran a la Física aburrida?, ¿o te atreverás a sumergirte en el conocimiento del mundo que te rodea?

Las ondas y el espectro electromagnético

En el artículo anterior (La luz, ¿onda o partícula?), retomo el proceso histórico que llevó a aceptar a la luz con una doble naturaleza: como partícula y como onda. En esta investigación, un amigo me recomendó una noticia que encontró en la página de http://www.abc.es  y que se refiere al entrelazamiento cuántico de partículas, en este caso de luz. Pero no te platico más, mejor te paso algunos fragmentos del artículo y si te gusta y te parece interesante, puedes acceder al link. El tema es: “Logran cambiar desde el presente, un evento del pasado”, por José Manuel Nieves del día 3 de mayo de 2012.

Un grupo de físicos acaba de lograr lo que parecía imposible: modificar desde el presente un evento que ya había sucedido con anterioridad. La hazaña se ha conseguido aprovechando una extraña capacidad de las partículas subatómicas que ya había sido predicha, pero que jamás hasta ahora había podido ser demostrada. El espectacular hallazgo se publica en Nature Physics.

A la larga lista de propiedades extraordinarias de las partículas subatómicas habrá que añadir, a partir de ahora, su capacidad para influir en el pasado. O, dicho de otra forma, para modificar acontecimientos ya sucedidos. El concepto clave que permite este nuevo y sorprendente comportamiento es un viejo conocido de los físicos: el entrelazamiento cuántico, un fenómeno aún no del todo comprendido y que consiste en una suerte de «unión íntima» entre dos partículas subatómicas sin importar a qué distancia se encuentren la una de la otra. Cuando dos partículas están «entrelazadas», cualquier modificación que llevemos a cabo sobre una se reflejará de inmediato en la otra, aunque ésta se encuentre en el otro extremo de la galaxia.

Ahora, y por primera vez, un grupo de investigadores ha conseguido entrelazar partículas después de haberlas medido, es decir, a posteriori y en un momento en que alguna de ellas podría haber dejado ya de existir.

Suena desconcertante, es cierto. Incluso los propios autores del experimento se refieren a él como «radical» en el artículo que aparece esta semana en Nature Physics. «Que estas partículas estén o no entrelazadas -reza el artículo, cuyo primer firmante es Xiao-song Ma, del Instituto de Óptica Cuántica de la Universidad de Viena- es algo que se decidió después de haberlas medido».

En esencia, los investigadores han conseguido demostrar que acciones llevadas a cabo en el futuro pueden ejercer influencia en eventos del pasado. Siempre y cuando, claro, limitemos la experiencia al ámbito de la Física Cuántica.

La luz, ¿onda o partícula?

En la actualidad, la luz es considerada como un fenómeno de naturaleza dual onda-partícula

Entre los temas que aborda la Física, el de la luz es uno de mis favoritos. Fue todo un proceso lo que hizo falta para determinar las características de la luz y es un tema que en la actualidad no ha quedado explicado del todo. Conozcamos un poco de este proceso, desde las ideas de Newton, hasta Einstein.
Isaac Newton pensaba en la luz como partículas. Explicaba los fenómenos como la reflexión y la refracción bajo esta perspectiva.
Newton demuestra que la luz blanca está compuesta por la superposición de colores y que este fenómeno se debe a la refracción que sufre la luz al pasar a un medio diferente.
Contrarias a las ideas de Newton, en 1678 Christian Huygens pensó en la luz como un fenómeno ondulatorio que se transmite a través de un medio.
Esta teoría quedó olvidada por un buen tiempo. Sin embargo, en 1848 se logró medir la velocidad de la luz en diferentes medios y los resultados obtenidos no concordaban con los de Newton.
¿Qué debía suceder entonces?
Era necesario poner atención a la teoría de Huygens.
James Clerk Maxwell, al estudiar con mayor profundidad estas ondas, encuentra diversos fenómenos que confirman la teoría ondulatoria.
Pero no todo estaba escrito. A finales del siglo XIX, el efecto fotoeléctrico, no podía ser explicado con la teoría ondulatoria, sólo podía explicarse considerando que la luz estaba formada por partículas.
En su obra “Sobre un nuevo enfoque acerca de la producción y transformación de la luz”, Einstein postula que la luz está compuesta de fotones, que además de exhibir el comportamiento ondulatorio, demuestran tener ciertas propiedades características de las partículas. De esta forma, logró dar una explicación al efecto fotoeléctrico, que se refiere a la emisión de electrones por parte de algunos sólidos al recibir luz.
Como puedes notar, explicar la naturaleza de la luz no es asunto sencillo, ya que unos fenómenos solo se pueden explicar considerando a la luz como onda electromagnética y otros considerándola como formada por partículas.
En la actualidad la luz es considerada como un fenómeno de naturaleza dual onda-partícula.