¿Por qué se genera electricidad con un imán y un cable?

Os traigo un video de un canal de YouTube que me encanta (ExpCaseros):



Ahora bien, ¿por qué? 


Lo que ha ocurrido es un fenómeno que se llama inducción magnética, un proceso por el que un campo magnético (en este caso el imán) genera un campo eléctrico, que es el que enciende el LED.


 El imán genera un campo magnético cuyas líneas de campo tienen esta forma:

Cuando esas líneas de campo atraviesan un conductor (un metal, por ejemplo) no pasa nada. Algumos metales (hierro principalmente, pero también níquel y cobalto) pueden sentirse atraídos al imán por su ferromagnetismo, pero pongamos que el conductor es de cobre (como es el caso del vídeo) o aluminio.


La cosa cambia cuando esas líneas de campo se mueven, es decir, cuando el imán se encuentra en movimiento. Entonces se genera un campo eléctrico. Ese campo eléctrico será directamente proporcional al flujo del campo magnético (Φ), que no es más que el número de línea de campo que pasa por el conductor por unidad de tiempo  (está claro que, si el imán no se mueve, el Φ = 0, luego no se generará campo eléctrico).


Si el conductor tiene forma de aro, lo que pasa es esto:

Cuando entra el imán, las líneas entran generando corriente de un signo, y cuando sale el imán, las líneas entrán generando corriente del signo contrario. Por esto, la electricidad generada por inducción magnética es de corriente alterna [La Guerra de las Corrientes: Edison (cc) vs Tesla (ca)].



Esto es lo que se usa en las centrales térmicas, solares, eólicas, nucleares, geotérmicas, de biomasa, hidráulicas, mareomotrices ... para generar electricidad. Mover un imán aprovechando vapor, viento o corriente de agua a través de un conductor.  




 
Comentar que, de la misma manera que se puede crear electricidad con un imán, también se puede crear un imán con electricidad. Un cable bien enrrollado en una barra, por el que circula corriente, convierta la barra en imán. Es lo que se conoce como electroimán.

Fusión fría, ¿eso qué es?

Empecemos distinguiendo entre fusión y fisión.



La fisión nuclear consiste en bombardear un átomo pesado e inestable (y por tanto, radiactivo) con neutrones. Se obtienen otros átomos y se liberan neutrones y una gran cantidad de energía. Este proceso es el que se lleva a cabo en las centrales nucleares: esa energía se utiliza para calentar agua, y el vapor mueve las turbinas produciendo electricidad.



La fusión nuclear consiste en unir varios átomos ligeros (generalmente hidrógeno y helio), para dar lugar a un átomo más pesado. En el proceso se desprende una enorme cantidad de energía, siempre que el átomo sea más ligero que el hierro (en caso contrario, absorbe energía). Toda la energía del Sol (y del resto de estrellas), procede de este proceso. Y no solo la energía, también los elementos, que no son más que una combinación de hidrógenos y helios. De manera simplificada: 


H + He → Li → Be → B → C → N ...

   
¿Cuál es mejor? La fusión nuclear, ya que desprende muchísima más energía y, encima, los residuos no son tóxicos (se produce un átomo estable, luego no radiactivo). ¿Y por qué en las centrales nucleares se lleva a cabo la fisión y no la fusión? La respuesta: no es fácil unir dos núcleos. 


En el núcleo hay protones (carga positiva) y neutrones (sin carga). Al intentar unir dos núcleos, se repelen con muchísima fuerza. Existen dos opciones: o enormes presiones o enormes temperatura. Esto es muy difícil de conseguir, y es inviable producir energía por esta vía.


La fusión fría es hacer que la fusión nuclear sea "más de andar por casa", que se pueda hacer en la Tierra fácilmente y sin peligro,  tampoco es mucho pedir ...


Relacionado con la fusión fría, una de las mayores meteduras de pata científicas, la que protagonizaron Pons y Fleischmann a finales de los años 80. 


En una conferencia, aseguraron haber conseguido llevar a cabo una reacción de fusión en su laboratorio. El procedimiento: electrólisis del agua pesada (agua, H2O, pero cuyos hidrógenos son deuterios, un isótopo del hidrógeno más pesado, luego D2O) con una barra de paladio rodeado de un hilo de platino. El resultado: tritio (el otro isótopo del hidrógeno, más pesado que el deuterio) y una enorme cantidad de energía. Llegaron a publicar en la prestigiosa revista "Nature" un artículo sobre un exceso de energía desprendido durante una electrólis.




Durante los meses que siguieron, la obsesión de muchos físicos no fue corraborar el descubrimiento, si no desmentirlo. Eso no cabía en la Física. No tardaron mucho. Los resultados no eran posibles, y de serlos, la enorme cantidad de energía habría matado a los investigadores. Sus semanas de gloria acabaron. La fusión fría fue vista como un fraude,  y la investigación en ella se redujo considerablemente. 






Pons y Fleischmann no acabaron tan mal como parece. Trabajaron en la investigación de este campo para una subsidiaria de Toyota. En 2012, Fleischmann falleció. Y en 2013, se hizo una película de su historia, "The Believers". 

La Guerra de las Corrientes: Edison (cc) vs Tesla (ca)

DESCUBRIMIENTO DE LA ELECTRICIDAD (Los Mundos de Brana)

Hoy os traigo una guerra entre dos genios y los dos inversores que los apoyaban. En esta guerra, los dos bandos son:


Edison (1847-1931), apoyado por JP Morgan, defenderían la corriente continua (cc).


Tesla (1856-1943), apoyado por George Westinghouse, defenderían la corriente alterna (ca).

Tenso debate televisado de ambos inventores (Padre de Familia)         

¿Qué diferencia hay entre cc y ca?


Empecemos con dos conceptos: tensión (voltaje o diferencia de potencial) e intensidad.


Imaginemos que tenemos dos cuerpos. Uno tiene una determinada carga positiva (decimos que tiene un potencial positivo) y el otro tiene una determinada carga negativa (decimos que tiene un potencial negativo). Al unir ambos cuerpos, los electrones que tiene en exceso el cuerpo con carga negativa, se dirigirán hacia el cuerpo con carga positiva (estableciéndose una diferencia de potencial). Esa diferencia de potencial es el voltaje o la tensión (V), y se mide en voltios.


El otro concepto es la intensidad (I), que no es más que el número de cargas (electrones) que circulan por un circuito por unidad de tiempo. Se mide en amperios.


¿Qué es la corriente continua (cc)? Pues aquella en la que V e I son constantes. Es la que tenemos en las pilas alcalinas y en las baterías del coche. Si una tenemos una pila alcalina de 1'5 V, siempre tendrá 1'5 V (salvo, claro, que se gaste). Además, la carga va siempre del polo negativo al positivo. En esta gráfica vemos como varía el voltaje en función del tiempo:

¿Qué es la corriente alterna (ca)? Pues aquella en la que V e I cambian. Es la que tenemos en los enchufes. El sentido de la carga cambia unas 50 veces por segundo (50 Hz).En esta gráfica vemos como varía el voltaje en función del tiempo:

Vemos en durante un instante (t = 10 ms), el voltaje se hace 0. ¿Nuestra tele se apaga durante un instante porque el voltaje se hace 0? No, ya que ese instante es tan pequeño que lo podemos percibir, con una excepción: los tubos fluorescentes tradicionales. La corriente alterna en estos tubos provoca una parpadeo llamado efecto estroboscópico. Podéis verlo en este video.


Expuestos los bandos y lo que defendían, empecemos por la historia. 


El que cortaba el bacalao en Estados Unidos en la mitad del siglo XIX era Rockefeller. Él tenía el petróleo, él tenía la luz. Apareció Edison, apoyado económicamente por JP Morgan, inventor de la bombilla incandescente que funcionaba con corriente continua. Con una inversión de más de 80 millones de dólares, Edisson construyó una de las primeras centrales eléctricas y llevó la luz a todos aquellos neoyorquinos que pudieran permitírsela.


En su taller de Menlo Park, con muchos ingenieros trabajando para él (según muchos, los que realmente inventaban, él solo patentaba), trabajaba como aprendíz Nikola Tesla. Este jóven serbio se había obsesionado con la corriente alterna, pero Edison la consideraba insegura por su elevado voltaje, y lo ignoraba. Cansado, presentó su dimisión.


Encontró a Westinghouse, quién le ayudó económicamente. La corriente alterna era más eficiente y barata. 


Cuando JP Morgan vio su dinero peligrar, presionó a Edison para que hiciera creer que la corriente alterna era insegura. Electrocutó tantos animales como hizo falta (el más sonado, la elefanta Topsy), a Tesla no le importó hacer circular por su cuerpo corriente alterna para mostrar su seguridad.


Edison tuvo la punto de partido en 1889, cuando se le pidió idear un método de ejecución más humano que la horca y basado en la corriente eléctrica. ¿Por cuál se iba a decantar: ca o cc? Claramente, corriente alterna. Invitó a periodistas a presenciar la primera ejecución por silla eléctrica de la historia (1890, Kemmler, asesinato). La idea: que los periodistas vieran como el reo moría fulminado por la "letal corriente alterna". Lo que ocurrió: que los periodistas vieron horrorizados como el reo agonizaba durante minutos asándose cual asado. Definieron la escena como "peor que la horca", y la corriente alterna salió favorecida del suceso. 



El golpe final a la corriente continua, cuando en 1896 se decidió que la corriente generada en las cataratas del Niágara (que iba a iluminar el noreste de los EEUU) fuese alterna. Jaque mate. Edison pierde.





La pregunta ahora es, ¿por qué nadie conoce a Tesla? Ya que el "padre de la electricidad" fue realmente Edison: inventó la bombilla incandescente y la corriente continua. Esta fue luego perfeccionada por Tesla, pero el primero fue Edison.


Para acabar, decir que mientra Edison vivió el resto de su vida del dinero de sus patentes; Tesla (como deció sus patentes a Westinghouse), malvivió el resto de su vida de la jubilación.