Circuitos eléctricos: transferencia y conservación de energía

Publicado el 4 noviembre, 2020

¿Qué es un circuito eléctrico?

Los circuitos están en todas partes en la vida moderna: luces, televisores, computadoras, lavadoras, aire acondicionado, lo que sea. La vida sería totalmente diferente si no tuviéramos circuitos. Pero, ¿qué es exactamente un circuito? En pocas palabras, un circuito eléctrico es un circuito completo donde fluye la electricidad para alimentar los componentes de ese circuito. Y la electricidad es el flujo continuo de electrones.

Relación de energía y circuitos eléctricos

En un nivel básico, los circuitos eléctricos transfieren energía. Si no lo hicieran, ninguno de nuestros dispositivos eléctricos funcionaría. ¿Cómo podría una bombilla producir energía luminosa si no se le diera esa energía de la electricidad que le suministramos? ¿Cómo podría el motor de una secadora girar con energía mecánica si no viniera de alguna parte? La energía eléctrica es un tipo particular de energía contenida en una corriente eléctrica que fluye alrededor de un circuito.

Cuando haces rodar una pelota cuesta abajo, la energía potencial gravitacional se convierte en energía cinética o de movimiento. Los circuitos funcionan de manera similar: la batería proporciona una diferencia en la energía potencial eléctrica entre los dos terminales, los lados positivo y negativo de la batería. Luego, si conecta esos dos lados de una batería en un circuito, las cargas tienen que fluir, al igual que la bola tiene que rodar cuesta abajo. Es por eso que un circuito funciona en primer lugar.

Conservacion de energia

Otra cosa que entendemos sobre la energía es que siempre se conserva. La conservación de la energía dice que la energía no se crea ni se destruye, solo se mueve de un tipo a otro, o de un lugar a otro. Pero, ¿cómo funciona esto en términos de circuitos?

Bueno, como mencionamos, existe una diferencia de energía potencial eléctrica entre los dos lados de la batería. O, en otras palabras, cuando los electrones en el circuito comienzan a moverse, inicialmente tienen energía potencial eléctrica. Esa energía potencial eléctrica cambia a energía eléctrica regular a medida que los electrones se mueven por el circuito.

Luego, esa energía eléctrica se transfiere a los componentes del circuito. Si el circuito contiene una bombilla, sale como energía luminosa y energía térmica desperdiciada. Si el circuito contiene un zumbador, sale como energía sonora. Si contiene una lavadora, sale como energía mecánica y térmica. Sea lo que sea, la energía no se pierde; todo va a alguna parte, incluso si no todo se convierte en un trabajo útil. La energía siempre se conserva.

Entonces, ¿de dónde viene esa energía realmente en primer lugar? Bueno, la batería contiene químicos en su interior que le permiten mantener esa diferencia de energía potencial eléctrica entre los dos terminales. Las reacciones químicas ocurren dentro de la batería para lograr esto, y esas reacciones químicas consumen la energía química almacenada en la batería. Esa energía química se puso allí cuando se creó o cargó la batería: algo así como nuestra comida contiene energía química que usamos para vivir, la batería contiene sustancias químicas que también tienen energía en su interior.

En el caso de los enchufes de pared, la electricidad proviene de las centrales eléctricas, donde se queman productos químicos como el carbón, el petróleo y el gas para liberar su energía almacenada, o las turbinas son impulsadas por la energía cinética del viento. Pero sea cual sea la fuente, la energía siempre proviene de algún lugar y se puede rastrear hasta el comienzo del universo.

Resumen de la lección

Repasemos lo que hemos aprendido. Un circuito eléctrico es un circuito completo donde la electricidad fluye hacia los componentes de energía en ese circuito. Y la electricidad es el flujo continuo de electrones. Un circuito tiene mucho en común con hacer rodar una pelota cuesta abajo. Hay energía potencial gravitacional en la parte superior y esta energía se libera cuando la bola rueda. Lo mismo ocurre con un circuito, excepto que tiene energía potencial eléctrica en lugar de gravitacional.

Los circuitos eléctricos también implican transferencias de energía. La energía química de la batería se convierte en energía potencial eléctrica en los dos lados de la batería. Esta energía potencial eléctrica se transforma en energía eléctrica en la electricidad que circula por el circuito. Entonces, esta energía eléctrica sale en los componentes del circuito: luz de una bombilla o sonido de un zumbador.

La energía siempre se conserva. La conservación de la energía dice que la energía no se crea ni se destruye, solo se mueve de un tipo a otro, o de un lugar a otro. Y esto es igualmente cierto para los circuitos.

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