Electricidad: de generación en distribución; Los aspectos históricos y la propuesta didáctica para la enseñanza

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Electricidad: de generación en distribución; Los aspectos históricos y la propuesta didáctica para la enseñanza
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ARTÍCULO ORIGINAL

FERREIRA, Ritiele Cássia de Almeida [1] , PAIVA, Edinei Canuto [2] , DOURADO, Lara Fernanda Nunes [3]

FERREIRA, Ritiele Cássia de Almeida PAIVA, Edinei Canuto, DOURADO, Lara Fernanda Nunes. Electricidad: de generación en distribución; Aspectos históricos y propuesta didáctica para la enseñanza. Revista científica multidisciplinaria base de conocimiento. año 04, Ed. 03, Vol. 04, PP. 51-102. Marzo de 2019. ISSN: 2448-0959.

RESUMEN

La física está relacionada con las necesidades básicas de los seres humanos, la salud, la vivienda, la alimentación, el transporte, entre otros. Sin embargo, ha habido un tiempo desde que la disciplina de la física presenta una de las tasas más altas de fracaso en las escuelas. Esto es percibido por muchos estudiantes como: muy difícil, abstracto, además de no relacionarse con la vida cotidiana. Sin embargo, esta percepción es atribuida por varios investigadores al método de enseñanza tradicional utilizado por las escuelas, que resalta con mayor intensidad la memorización de hechos, fórmulas, símbolos, teorías y modelos sin proporcionar al estudiante la contextualización de Contenido, además de no preocuparse por explorar los contextos en los que se propusieron las leyes y teorías, generando así la dogmatización del conocimiento científico. Por lo tanto, esta investigación tiene como objetivo entender el proceso de desarrollo desde los inicios de la electricidad hasta su aplicación práctica a escala comercial, con el fin de producir una propuesta de material didáctico-experimental apropiado que se pueda Se utiliza en cursos de educación superior o preparatoria. Con este fin, se desarrolló una revisión bibliográfica en la literatura especializada, y la importancia se comprobó en el enfoque de la enseñanza de la física, adoptando las estrategias de experimentación y el estudio histórico de la ciencia, elaborando finalmente una propuesta de Didáctica-material experimental relacionado con los procesos desde la generación de la distribución eléctrica, enfatizando su contexto histórico y social, permitiéndole promover el debate, la investigación, relacionando el conocimiento físico con la vida Facilitando así la comprensión del contenido estudiado.

Palabras clave: electricidad, experimentación, enseñanza y aprendizaje de la física.

1. INTRODUCCIÓN

Ha sido diagnosticado durante muchos años las dificultades que existen en la enseñanza de la física. Entre ellos podemos destacar el desencanto de los estudiantes en relación a la disciplina, percibiendo como muy difícil, abstracto y sin vinculación con la vida cotidiana, causando así altas tasas de desaprobación. Sin embargo, esta concepción se debe al modelo de enseñanza tradicional utilizado por las escuelas, que enfatizan con mayor vehemencia la memorización de hechos, fórmulas, símbolos, teorías y modelos que parecen no tener relación alguna entre sí, además de no preocuparse por Explorar los contextos en los que se propusieron las leyes y teorías, contribuyendo así a una dogmatización del conocimiento científico (Martins, 2006; Bonadiman, 2004).

Ante este problema, se han expresado propuestas que conducen al desarrollo de una enseñanza de la física, que contribuye a la formación de un ciudadano consciente, actualizado y participativo en la realidad del entorno que vive. Por lo tanto, este trabajo tiene como objetivo entender el proceso de desarrollo desde los inicios de la electricidad hasta su aplicación práctica a escala comercial, con el fin de producir una propuesta de material didáctico-experimental apropiado que pueda ser utilizado En el bachillerato o en cursos de educación superior. Para ello se seleccionaron los siguientes objetivos específicos: investigación en literatura especializada, con el fin de identificar los orígenes y el proceso de desarrollo de conceptos relacionados con la electricidad; Identificar la importancia de la experimentación aliada a la historia de la ciencia como estrategia, permitiendo un conocimiento expresivo y consistente en la enseñanza de la física; Construir un modelo que involucre los procesos de generación en distribución de electricidad y elabore un material didáctico para el estudio de tal experimento.

2. LOS INICIOS DE LA ELECTRICIDAD ESTÁTICA

2,1 LOS PRIMEROS DESCUBRIMIENTOS DE FENÓMENOS ELÉCTRICOS

Según la arqueología, el hombre ha estado observando fenómenos naturales desde tiempos prehistóricos, pero tardó mucho tiempo en registrar este conjunto de ocurrencias y sólo más tarde y que comenzó la búsqueda de explicaciones racionales. En el estudio de la electricidad, se verificó la existencia de fenómenos particulares mucho antes de la vejez, pero sólo en este período es que estos fenómenos empezaron a ser investigados, y analizados en la búsqueda de evidencias que explicarían la ocurrencia de estos.

Según luz y Álvares (2000), los primeros fenómenos eléctricos fueron observados por los griegos en la antigüedad. El matemático y filósofo Thales de Mileto en el siglo VI a. C. fue el que observó que una pieza de ámbar, una resina fósil, después de ser aprobado con una piel de animal, adquiriría la propiedad de atraer cuerpos ligeros. Observando este fenómeno, Thales en un intento de explicarlo a través del pensamiento filosófico, atribuido a las sustancias capaces de electrificar tener un alma, y esto a su vez atrajo las piezas de materia inanimada. Se verifica que el primer intento de explicar la electrificación por fricción es muy antiguo, sin embargo los fenómenos relacionados con la electricidad se han olvidado durante varios años debido a la falta de aplicación práctica.

Sólo unos 2000 años más tarde varios estudiosos comenzaron a hacer observaciones más sistemáticas sobre fenómenos eléctricos. En este contexto puede destacarse: el médico inglés William Gilbert, que reanudó las observaciones de Thales, descubrió que no sólo era el ámbar el que poseía la propiedad de atraer a los cuerpos, ya fueran ligeros o no. Este hallazgo se obtuvo a través de un aparato muy sensible, construido por Gilbert llamado Versorium, utilizando este aparato se puede comprobar la existencia de las fuerzas eléctricas de otros objetos como el diamante, zafiro, ópalo, amatista, cristal entre Otros, como se describe en su obra de Magnete. Para explicar esta atracción, Gilbert usó la hipótesis de Effluvius, un hecho interesante es que aunque los experimentos de Gilbert se llevaron a cabo con mucho cuidado y varias veces, no observó la repulsión de los cuerpos electrificados, esto sólo fue observado por el El físico alemán Otto von Guericke, cuando reprodujo los experimentos de Gilbert. Este hecho le permitió observar que cuando los cuerpos están electrificados por la fricción, pueden atraer o repeler otros cuerpos. Con el fin de observar mejor este fenómeno Guericke construyó un aparato que consiste en una gran esfera de azufre que podría ser movido por una manivela, siendo ésta la primera máquina electrostática que se construirá; Con esto también puede percibir que la "electricidad" podría pasar de un cuerpo a otro a través del contacto, sin embargo no busca explicaciones para este fenómeno, porque creía que este comportamiento era natural, debido a las virtudes existentes en el cuerpo. (TORRES, FERRARO y SOARES, 2010).

Figura 1-máquina electrostática von Guericke. Fuente: ASSIS, 2010, p. 68.

Como se describe en el curso de este subcapítulo, a lo largo de los años ha habido varios descubrimientos relacionados con fenómenos eléctricos, sin embargo, no se ha formulado ninguna explicación para estos fenómenos. Sólo desde el descubrimiento de los materiales conductivos y aislantes que esto sucedió.

2,2 LAS PRIMERAS EXPLICACIONES DE FENÓMENOS ELÉCTRICOS

Con la continuidad de los estudios relacionados con fenómenos eléctricos, Gaspar (2003) recuerda el descubrimiento realizado por Stephen Gray en 1730 sobre la conductividad de los materiales. Se dio cuenta por frotar un tubo de vidrio cerrado con dos tapones de corcho, que ambos tenían la capacidad de atraer plumas pequeñas. Continuando con sus experimentos se adapta al corcho utilizando la cuerda de otros materiales como un pequeño tronco de madera con una pelota de marfil en la punta, filamentos metálicos o cordel, y encontró que todos ellos atraen a los pequeños cuerpos ligeros que estaban Colocado en su proximidad, pero se dio cuenta de que si se utiliza para hacer esta conexión un alambre metálico el fenómeno de atracción no fue verificado. De esta manera clasificó los materiales por el estilo de aquellos que mejor conducen la electricidad de los conductores, a diferencia de otros que no conducen, o engañar a la electricidad, dándoles el nombre de los aisladores. Estas observaciones sirvieron de base para la aparición de la idea de que la electricidad era un fluido que podía pasar de un cuerpo a otro (SILVA y PIMENTEL, 2008). En este contexto, vale la pena mencionar las propuestas de Charles Dufay que jugaron un papel importante en la explicación del fenómeno de la atracción y la repulsión, cuando realizó varios experimentos encontró que había dos comportamientos para los materiales, algunos se comportaban como vidrio, y otros como la resina, proponiendo así dos tipos de electricidad: una glasselectricidad y una electricidad resinosa. Whittaker cita las percepciones de Dufay sobre el fenómeno de la atracción y la repulsión:

[…] Que hay dos electricidades de una naturaleza totalmente diferente, a saber, la de los sólidos transparentes, como el vidrio, el cristal, y el C., y el de los cuerpos bituminosos o resinosos, como el ámbar, copal, sellado-cera, y C. Cada uno de ellos repele a los cuerpos que han contraído una electricidad de la misma naturaleza que su propia, y atrae a aquellos cuya electricidad es de naturaleza contraria. Vemos incluso que los cuerpos que no son ellos mismos eléctricos pueden adquirir cualquiera de estas electricidades y que entonces sus efectos son similares a los de los cuerpos que se los han comunicado (1973, p. 40).

Este hecho puso en marcha la idea del fluido vítreo y el fluido resinoso, por lo que la electricidad contenida en un cuerpo era la que la poseía en exceso, y esta nueva hipótesis ganó gran aceptación a lo largo del siglo XVIII.

Figura 2-representación de la repulsión y atracción entre cuerpos electrificado
s. Fuente: TORRES, FERRARO E SOARES, 2010, p. 14.

Según Silva y Pimentel (2008), los estudios de Dufay fueron continuaron por el francés Jean-Antoine Nollet. Creó varios experimentos para exhibir y demostrar los efectos eléctricos, proponiendo con estas nuevas explicaciones para los fenómenos observados, y tales elucidaciones fueron aceptadas en todos los países de Europa. Para aclarar los fenómenos eléctricos Nollet, se utiliza la idea del movimiento, en el que las dos corrientes de fluido eléctrico, se movería en direcciones opuestas. Según Nollet, cuando golpeamos un cuerpo, su fluido se escapa causando una corriente de efluente, esta pérdida, pero es restaurada por una corriente tributaria del mismo fluido procedente del exterior. Este sistema predominó durante algún tiempo, sin embargo cuando Benjamin Franklin presenta en su libro una explicación completamente diferente, sobre los fenómenos eléctricos que las ideas de Nollet son abandonadas, y actualmente ni siquiera es recordado.

Luz y Álvares (2000) y Gaspar (2003) afirman que en el transcurso del siglo XVIII, Europa vivió un tiempo en que la sociedad Rica, no se preocupa por los principios religiosos, y buscó buena apariencia y diversión. En este contexto los fenómenos eléctricos fueron muy exitosos, uno de los fenómenos que se puso de moda fueron el choque y el beso eléctrico, por lo que varias personas realizaron varios espectáculos incluso en plazas públicas. Benjamin Franklin observando uno de estos espectáculos estaba interesado en los fenómenos eléctricos y desde entonces comenzó sus estudios, desarrollando el concepto de fluido único. Esta idea del fluido único de Franklin se basó en la propuesta de que los cuerpos estaban formados por la materia común y la materia eléctrica, y era esta materia eléctrica, también llamada fuego eléctrico que hizo que el cuerpo pudiera atraer o repeler otros cuerpos. Así que Franklin explicó que cuando tenemos un cuerpo al otro, la electrificación se debe a la acumulación de fluido por uno de los cuerpos, mientras que el otro perdería ese fluido. Habiendo establecido que el cuerpo que recibió el fluido fue llamado positivo y lo que perdió negativo.

Por lo tanto, vale la pena señalar que la teoría de fluidos única de Franklin es parcialmente correcta en relación con las ideas actuales sobre el proceso de electrificación de la fricción. Actualmente sabemos que de hecho hay una transferencia de cargas eléctricas entre los cuerpos, sin embargo este intercambio de cargas se efectúa por el paso de electrones de un cuerpo a otro y no debido al intercambio de fluidos como se indica Franklin. Sin embargo, sólo era posible explicar correctamente el proceso de electrificación, a principios del siglo XX, después del descubrimiento de los electrones.

Por lo tanto, con la evolución del modelo atómico, sabemos hoy que los electrones encontrados en las capas electrónicas más alejadas del núcleo pueden moverse de un cuerpo a otro. Así que podemos explicar los diversos procesos de electrificación.

3. EL DESARROLLO DE LA ELECTRICIDAD DURANTE EL SIGLO XVIII

Según Tolentino y Rocha-Filho (2000) y todavía germano, Lima e Silva (2012) durante el siglo XVIII, los estudios relacionados con la electricidad se volvieron más sistemáticos, y para ello se construyeron varios aparatos experimentales, entre ellos podemos Resalte las máquinas electrostáticas construidas en base a la máquina von Guericke. Sin embargo, no hubo flujo continuo, porque las cargas eléctricas generadas por estas máquinas sólo produjeron chispas intensas, o podrían fluir a través de extremos metálicos, y todavía ser almacenadas por las botellas de Leyden conocidas hoy para Condensadores.

En los primeros días de la electricidad no había ningún aparato que permitiera el almacenamiento de electricidad durante un largo período. Para el año 1800 el único medio de producir una corriente eléctrica fue a través de la descarga de la botella de Leyden a través de un conductor. La primera evidencia de la botella de Leyden data de 1745, cuando según Rocha (2011), el clérigo e. g. von Kleist y profesor de la Universidad de Leyden Pieter Van Musschenbroek, produjo casi concomitantemente tal dispositivo en el intento de Encuentre una manera de reducir la pérdida de carga. En este contexto es de destacar que la idea de que los cuerpos cargados, cuando se exponen al aire, perdieron su carga eléctrica por medio de la evaporación del fluido eléctrico. Basándose en estas ideas, los eruditos realizaron el siguiente experimento: Tamparam con un tapón una botella de vidrio, lleno de agua, luego clavando un clavo a través de la tapa, que entró en contacto con el agua, luego sosteniendo la botella con una mano, Electrificó la uña usando una máquina electrostática; Después de este procedimiento colocado el frasco bajo una superficie no aislante, y al tocar la uña recibió un gran shock. Después del éxito de tal experimento, esto se reveló y muchas personas intentaron sin éxito reproducir este procedimiento, porque según los informes cuando se llevaba la botella lo dejaron aislado. En el transcurso del tiempo a la botella se estaba mejorando, pero este aparato sólo producía una corriente transitoria.

Sin embargo, sólo después de los descubrimientos de Luigi Galvani y posteriormente la creación de la primera célula de Alessandro Volta fue posible explicar en detalle los fenómenos eléctricos observados.

Con la publicación de la monografía de Galvani, el nuevo fenómeno observado tiene una amplia difusión principalmente en los centros de investigación de Europa. En este contexto, el profesor de física en la Universidad de Pávia Alessandro Giuseppe Anastásio Volta, en conocer la experiencia de Galvani decidió reproducirlo, así como todos los experimentadores de la época. Al repetir la experiencia, Alessandro Volta acordó al principio con Galvani, creyendo que los animales producían electricidad. Sin embargo, profundizando sus estudios en la zona, investigando aún más el experimento, Volta propone una nueva explicación para el fenómeno observado (TOLENTINO y ROCHA-FILHO, 2000).

Según Martins (1999), Alessandro Volta repitió varias veces haciendo algunas alteraciones en el experimento Galvani, encontró que el contacto no era necesario exactamente con el músculo de la rana, porque las contracciones ocurrieron también cuando diferentes puntos de Los nervios del muslo se conectaron por medio de un arco bimetálico. Al dirigir su atención a la importancia de utilizar diferentes metales en la verificación de tal fenómeno, Volta observa que cuando se utiliza un arco bimetálico en el circuito, las contracciones son más fuertes que aquellas con arco monometálico. Esto sirve como base para que Volta proponga que los metales no desempeñan el papel de conductor de la electricidad animal, pero que la electricidad proviene de un origen externo, resultante de la diferencia de los metales que forman el arco, por lo que son los metales que producen tal efecto. Y la rana, sin embargo, funcionaría como un detector muy sensible de la electricidad, reaccionando tanto a esta electricidad metálica como a cualquier forma de electricidad. Sin embargo, en este período hay una observación importante hecha por el físico Johann Georg Sulzer. Puso su lengua entre dos discos de plata y el plomo se dio cuenta de que en contacto con los bordes de los discos, sintió un sabor incómodo. Volviendo al conocimiento de dicha experiencia, la reproducimos, después de hacer alteraciones incluyendo su globo ocular, puede observar que cuando se estableció el contacto eléctrico, se percibió una sensación de luz. Estos hechos sirvieron para reforzar las hipótesis de la espalda que no era necesario ponerse en contacto con los músculos, para la ocurrencia de contracciones, y que los metales eran los propios generadores de electricidad. Sin embargo, estas ideas enfrentaron problemas importantes, porque los experimentos que llevaron a descubrir tal electricidad (producida por el contacto entre diferentes metales), utilizaban animales, por lo que podían interpretarse como originarios de Electricidad animal.

Así surge una controversia entre Volta y Galvani, este último no aceptó la interpretación de Volta, porque había demostrado que se produjeron contracciones, cuando se estableció el contacto entre el nervio y el músculo utilizando metales iguales. Yendo más allá, Galvani muestra alrededor de 1794, que no era necesario emplear ningún metal para lograr electricidad, tal hipótesis se apartó de la observación de la ocurrencia de contracciones colocando el nervio crural seccionado de una rana disecada en contacto con el músculo de Pierna. Tal experiencia, que probaría la electricidad animal, no fue aceptada por Volta, porque en este caso las contracciones de las patas de las ranas ocurrieron debido a una estimulación mecánica. Y así procede, en un intento de descubrir evidencia que demuestre sus hipótesis (MARTINS, 2000; TOLENTINO y ROCHA-FILHO, 2000).

Según la aclaración de Martins (1999), Volta intentó detectar la electricidad generada por diferentes metales por medio de un electroscopio, pero sin tener éxito y suponiendo que la tensión eléctrica generada era demasiado débil para ser detectada por tales instrumento, construye un aparato sensible: el electrolito. Utilizando este tipo de aparatos, en 1796, Volta puede detectar tensiones eléctricas débiles generadas por diferentes conductores. Pero eso no fue suficiente, porque en el momento que quería demostrar que sus ideas estaban bien fundadas, y para ello busca producir utilizando pares metálicos, fuertes efectos eléctricos; Como resultado de esta investigación nace de la pila.

Figura 8-reproducción del dibujo de las baterías adjuntas a la carta de Alessandro Volta a Royal. En la figura 1 se representa la versión llamada por la cadena de copas redondas. En las figuras 2 a 4, se representan montones con un número creciente de discos metálicos. Fuente: TOLENTINO y ROCHA-FILHO, 2000, p. 38.

Como la carta de retorno enviada a la Royal Society, para la construcción de su dispositivo, apiló discos de plata y zinc, separados por cartón empapado en solución salina. La espalda sugiere que otros metales también podrían ser utilizados, tales como: estaño, plomo y cobre, pero la mejor combinación fue plata y zinc. Este dispositivo fue construido de manera que los discos inferiores eran de plata y los discos de zinc superior, teniendo los terminales de estos cables conectados para conducir la electricidad. Además de la pila, Volta probó un arreglo, colocando contenedores laterales de vidrio, madera o cerámica, llenos a la mitad con una solución de sal o con un Barrela, de modo que dichos recipientes estuvieran conectados por un conjunto de cuchillas, cuyas terminales eran de plata , depositado sobre el cobre, y el otro de zinc (o estaño), sumergido en el siguiente recipiente. En la carta de nuevo, él discute sólo los efectos fisiológicos, porque llamaron más atención en ese período. Sin embargo, con la batería era posible estudiar el comportamiento de la corriente eléctrica y sus efectos, además de verificar la descomposición de las sustancias (CHAGAS, 2000; MAGNAGHI y ASSIS, 2008).

4. LOS AVANCES EN LA ELECTRICIDAD EN EL SIGLO XIX

4,1 BREVE INTRODUCCIÓN A LA HISTORIA DEL ELECTROMAGNETISMO

A lo largo del siglo XIX, con el descubrimiento de la pila por Alessandro Volta toda la producción de electricidad procedió de reacciones electroquímicas, siendo esta gran parte de las partes fundamentales para el descubrimiento que fue el hito de este siglo: las leyes del electromagnetismo.

Según Rocha (2011) hasta principios del siglo XIX, la electricidad y el magnetismo se desarrollaron sin ningún vínculo, y se consideraron campos diferenciados. Sin embargo, en las dos primeras décadas de este siglo, las obras experimentales que buscaban probar la relación entre los fenómenos eléctricos, térmicos, magnéticos, químicos y ópticos se desarrollaron considerablemente. En este contexto podemos destacar el trabajo de uno de los científicos que defendió la relación existente entre el magnetismo y la electricidad: Hans Christian Oersted, cuyo descubrimiento resulta en la unificación de estos campos, dando lugar a la rama de la física, llamada Electromagnetismo.

Basándose en el conocimiento de que el paso de la corriente eléctrica en un alambre, provocó la emisión de luz y calefacción, el científico Oersted profundiza sus estudios realizando experimentos, con el fin de confirmar sus hipótesis. Como Alvares y luz clarifica este riguroso trabajo, tuvo éxito en 1820, cuando Oersted, al ensamblar un circuito eléctrico con una aguja magnética, se dio cuenta de que:

Sin corriente en el circuito, la aguja magnética se orientó en la dirección norte-sur, […]estableciendo una corriente en el circuito, Oersted observó que la aguja magnética se desvió, in[…]terrumpiendo la corriente, la aguja volvió a su posición inicial, a lo largo de la Dirección norte-sur (LUZ y ALVARES, 2000, p. 210).

Este fenómeno observado por Oersted provocó un gran salto en la sociedad científica, motivando a varios científicos de Europa a investigar las causas de tal acontecimiento. De acuerdo con la visión de Oersted, este hecho se debió al movimiento en la dirección opuesta de la corriente eléctrica, que se componía de dos flujos de cargas (positivas y negativas), dentro de los alambres. La reunión consecutiva y la separación de estos cargos generaron el conflicto eléctrico. Suponiendo que este conflicto eléctrico no se restrinja al interior de los alambres, siendo también existente en el entorno alrededor del alambre; Oersted, explica que la desviación en el alambre es debido a la interacción entre el conflicto eléctrico del exterior de esto con los polos magnéticos del imán. Sin embargo, su teoría tenía pocos adherentes; Sólo sus resultados experimentales fueron ligeramente aceptados por la comunidad científica (CHAIB y ASSIS, 2009).

Uno de los eruditos de este siglo que también merece prominencia es el francés André-Marie Ampère. En su trabajo se dedicó a la química y las matemáticas, mostrando ningún interés en los fenómenos eléctricos y magnéticos hasta que se dio cuenta de 1820 de la experiencia de Oersted mientras asistía a las actuaciones de Arago en la Academie des Sciences en París. Sin embargo Ampère al ver una presentación de este tipo, señala que las obras de Oersted sería incompleta, iniciando una investigación en un intento de elucitomar la naturaleza del fenómeno. Al reproducir el experimento de imantación de agujas, sugiere una nueva visión defendiendo el principio de acción y reacción entre el alambre y el imán. Así, explica que los fenómenos observados en la experiencia de Oersted ocurren debido a la existencia de corrientes eléctricas dentro de la aguja. Sin embargo, para defender esta propuesta, Ampere tenía que demostrar el empleo de sólo circuitos eléctricos, la capacidad de reproducir los efectos de un imán en otro y también de un circuito cerrado en un imán. Estos experimentos fueron publicados en dos partes en el volumen 15 de los Annales de Chimie et de Physique de 1820 (GUERRA, REIS y BRAGA, 2004).

Según dias y Martins (2004), otra formidable contribución al electromagnetismo fue el descubrimiento de Michael Faraday en 1831 de inducción electromagnética. Se sabe que en el laboratorio de Humphry, donde Faraday comenzó su carrera científica interpretando el papel de auxiliar, conoció ampliamente el mundo de la ciencia, haciendo así un gran experimentadísimo, que era extremadamente útil para el desarrollo de Su trabajo se relaciona con el electromagnetismo. Su interés en este campo comenzó en 1821, cuando el editor de los anales de la filosofía, Richards Phillips lo invitó a escribir un artículo de revisión sobre el electromagnetismo. Para realizar esta función rehizo varios experimentos, además de estudiar varias teorías, proponiendo así nuevos experimentos.

Al investigar la fuerza magnética, procedente de un hilo conductor, usando una aguja imantada, Faraday notó que en lugar de los polos de la aguja sufriendo una atracción y una repulsión, tendían a rotar alrededor del alambre. De esta observación se dedicó notablemente a este tema, lo que le llevó a publicar un artículo, donde presentó experimentos que permitían verificar la rotación de un alambre conductor alrededor de un imán y también el movimiento opuesto. Con la publicación de este artículo se estableció una comunicación a través de cartas con Ampère, como resultado de este contacto Faraday conoció el libro: Manuel d'electricité Dynamique, escrito por Demonferrand, donde se aseguró de que una corriente eléctrica pasando Por un conductor podría inducir una corriente constante en otro colocado en las cercanías. Este hecho le interesaba mucho, iniciando así los estudios de Faraday relacionados con el fenómeno de la inducción, y así construye varios experimentos en la búsqueda de evidencias experimentales que explican este fenómeno. Como se describe en sus diarios, después de años de probar el primer experimento exitoso, se concretó el 29 de agosto de 1831. Para llevar a cabo este trabajo, construyó un anillo de hierro dulce, que contenía varios giros de alambre de cobre envueltos alrededor de él, siendo separados por dos lados: A y B. por lo tanto, se realizó el siguiente procedimiento:

Los dos devanados en el lado B se unieron para formar uno solo, y su extremo estaba conectado a un alambre de cobre que pasaba sobre una aguja magnética[…]. Por lo tanto, la aguja cuando se mueve indicaría el paso de una corriente por el lado B del anillo. Una de las vueltas del lado A se conectó con una batería y, c[…]on el paso de la corriente desde el lado a, procedente de la batería, se detectó una corriente en el lado B del anillo (DIAS y MARTINS, 2004, p. 525).

Por lo tanto, era posible visualizar la magnetización de la aguja. Sin embargo, el efecto encontrado en este experimento no era de un imán sobre una corriente, sino de una corriente eléctrica sobre otra. Después de varias reflexiones sobre el resultado de su experimento, Faraday continúa sus estudios, y al probar un nuevo experimento en el que utiliza un cilindro de hierro y la hélice L, procedió de la siguiente manera:

Todos los cables se unieron en una sola hélice y conectados a la hélice indicadora, a distancia, por el alambre de cobre, a continuación, el hierro se colocó entre los polos de la barra magnétic[…]a. Cada vez que el contacto magnético en el norte o el sur se estableció o rompió, hubo movimiento magnético en la hélice del indicador. […] Pero si el contacto eléctrico (es decir, a través del alambre de cobre) se rompió, entonces los interruptores y contactos no produjo ningún efecto (FARADAY, apud DIAS y MARTINS, 2004, p. 527).

Por lo tanto, finalmente obtiene una corriente eléctrica inducida por la acción de un imán y por lo tanto y observó el fenómeno de inducción por primera vez. Es importante subrayar que debido a la agregación de la electricidad, con el magnetismo, generando una nueva rama en la ciencia, y consecuentemente con los descubrimientos de las leyes de inducción, surgen nuevas posibilidades e innovaciones importantes para las industrias, abriendo las puertas a la Inversión en la producción de electricidad a mayor escala.

4,2 LOS INICIOS DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS

La construcción de motores eléctricos fue el primer paso hacia las innovaciones tecnológicas que existían hoy en día, que ni siquiera se soñaron a principios del siglo XIX. Con el uso de motores eléctricos se ha convertido en posible revolucionar la industria, permitiendo así un mundo de instalaciones. Sin embargo, para la consolidación de un instrumento de este tipo, varios investigadores estuvieron involucrados en esa actividad, y mucho tuvo que ser desarrollado, mejorado y probado hasta que llegamos a los motores capaces de generar suficiente electricidad para su uso en la industria.

Según Pomilio (2012), los primeros motores de CC (trabajando con la corriente continúa), fueron construidos aproximadamente en 1831, por Faraday. Se construyó un generador, que consiste en un disco de cobre de aproximadamente 30 cm de diámetro. Es importante resaltar en este contexto la invención del esturión inglés Willian, que en 1825 comprobó que cuando se aplicaba una corriente eléctrica a un alambre conductivo, que implicaba un núcleo de hierro, se transformaba en un imán, teniendo su fuerza interrumpida cuando el La corriente fue suspendida, por lo que se inventó una parte muy importante en la construcción de máquinas eléctricas giratorias: el electroimán.

Continuando el proceso de construcción de maquinaria, vale la pena resaltar la invención alrededor de 1833 por el científico del interruptor W. Ritchie, pregunte esto importante en los motores eléctricos. El interruptor es una pieza clave en los motores de CC, ya que tienen la función de intercambiar periódicamente la dirección de la corriente en el rotor de tal manera que se garantice que el torque siempre tiene la misma dirección, evitando así que el rotor se detenga en una posición de y Equilibrio (ALVES, 2003). Más tarde, alrededor de 1837 el trabajo de Thomas Davenport y su esposa Emily resultaron en la patente de un motor de CC ya mejorado. Pero además de estos motores rudimentarios tienen un rendimiento muy bajo, no había suficiente energía para suministrar tales dispositivos. Sin embargo, aparece en 1873 1 medios de minimizar el problema del desperdicio de energía, gracias al descubrimiento de la dinamo reversible por el científico belga Zenobe Grame. Fue uno de los colaboradores más importantes en el desarrollo de máquinas eléctricas, siendo el Dynamo el resultado de su trabajo inspirado en la máquina de Antônio Pacinotti. Según lo citado por Souza et al (2010), el equipo original consistió en:

[…] Un anillo de hierro masivo con eje de rotación vertical alrededor del cual fueron envueltos 16 bobinas Eléctricas espaciadas regularmente por cuñas de mader[…]a. Las bobinas se conectaron en serie y cada conexión entre dos de estas bobinas se conectó a una cuchilla de un colector de tensión, situado en la base del eje giratorio vertical del anillo. Esta estructura circular se conoce comúnmente como "armadura" o "anillo" de Pacinotti (pág. 5).

Figura 9-máquina constructora italiana Antonio Pacinotti. f
uente: Souza et al, 2010, p. 5.

Haciendo una adaptación a la máquina, Zenobe Grame reemplazó el núcleo de hierro sólido, por un anillo laminado consistente en vigas de alambres de hierro, estando aislados unos de otros. También añadió 16 bobinas en el ring, resultando en 32 bobinas. Esta adecuación tenía el objetivo de disminuir las corrientes inducidas en el núcleo, y limitando el pulso de la tensión generada que sale de la máquina, contribuyendo al aumento del campo magnético en las bobinas, generando así un mejor rendimiento de la máquina, ya que de esta manera No habría pérdidas importantes en el proceso de generación y transformación de energía. Así se desarrolló alrededor de 1869, el equipo conocido en ese momento como anillo de Grame. Un acontecimiento importante que queremos destacar ocurrió en 1873 en la exposición de Viena fue descubrir la reversibilidad de Dynamo. Cuando Grame conectó dos Dynamo de corriente directa en paralelo, con sólo una de estas máquinas, el dispositivo de accionamiento, se percibió que uno de ellos comenzó a rotar, aplicando así un torque en su eje, actuando como un motor (SOUZA et al, 2010; POMILIO, 2012).

Figura 10-ilustración del Grame. máquina S
OURCE: Souza et al., 2010, p. 8.

Sin embargo, las máquinas Grame fueron fundamentales para desenmarañar el proceso de producción de conocimiento científico del siglo XIX en el campo de la electricidad, por lo que se hizo posible generar energía eléctrica en cantidad necesaria para satisfacer la demanda Existente en las industrias.

4,3 EL USO DE LA ELECTRICIDAD CON FINES COMERCIALES-EL CHOQUE ENTRE THOMAS EDISON Y NIKOLA TESLA

Alrededor de principios del siglo XIX, el sistema de iluminación de gas comienza a emerger, reemplazando las velas y las lámparas de aceite. Poco después surge la idea del uso de la electricidad en la iluminación, desarrollando de esta manera la lámpara de arco, pero tales instrumentos además de no ser económico eran extremadamente brillantes para ser utilizados en casa; Y pronto se percibe que el uso de filamento en las lámparas sería la mejor alternativa para obtener la luminosidad deseada. Por lo tanto, los investigadores inician su trabajo con el fin de encontrar el material adecuado para ser utilizado en el filamento. En este contexto podemos destacar al inventor Thomas Alva Edison, quien desarrolla sus obras inventando la lámpara de alto vacío, con filamento de bambú carbonizado. Desde allí invierte en la expansión y utilización de la electricidad, creando su empresa de energía eléctrica, suministrando energía en la corriente continua.

El importante inventor y empresario Thomas Edison, que sobresalió en gran medida en el siglo XIX, contribuyendo a la llegada del sistema de generación y distribución de energía, nació en una familia de clase media el 11 de febrero de 1847 en la ciudad de Milán, Ohio, EE. UU. Su vida escolar era corta, porque tenía problemas en la escuela y según su maestro era muy cuestionante e inquieto. Así que deja la escuela muy temprano, consiguiendo que su madre que era la maestra responsable de su educación, despertando su interés en la ciencia. Desde principios de Thomas comienza a trabajar para obtener dinero para llevar a cabo sus experimentos. Y a la edad de 21 años, ha grabado su primer invento: la máquina de votación; Sin embargo, no logra el reconocimiento esperado. Buscando convertirse en un inventor independiente, alcanzando New Horizons se traslada a Nueva York. Después de pasar por un momento muy difícil, tiene su contrato firmado a la Western Union Company cuando le vende su invención del indicador automático de cotización bursátil. Alrededor de 1876, cinco años después de su contratación ya era un famoso inventor, y la amplitud de sus actividades impulsa la construcción del gran centro de investigación Menlo Park. En este entorno que consiste en laboratorios y talleres, rodeado de asistentes y técnicos capacitados, Edison propone producir cada diez días una nueva invención, pero no logró alcanzar tal objetivo, pero es cierto que en un período de cuatro años logró patentar 300 inventos, entre ellos podemos destacar el fonógrafo, el micrófono de carbón, cinetograph (máquina de película), Vitascope (proyector de película de pantalla), contador de electricidad, ditafone, kinetoscopio (caja con imágenes filmadas visto en el interior), Lámpara incandescente, la creación de una planta de energía eléctrica entre otros, que en conjunto modificó el mundo, consagrando definitivamente la tecnología (CORRÊA, 2011).

En el año 1882 la Edison eletric Light Company perteneciente a Thomas Edison, desarrolla la primera planta de energía eléctrica del mundo con fines comerciales, ubicada en Pearl Street Street en Nueva York. La central eléctrica que suministraba electricidad continua a unos 59 clientes, tenía varios generadores de vapor y para operar en una sola tensión, debían estar a 800 metros de distancia de los puntos de consumo. Pero el éxito de Edison pronto se ve amenazado por la imponente llegada de las propuestas del uso de la corriente alterna, por su rival Nikola Tesla que pretendía exceder las limitaciones de la corriente continúa (LAMARÃO, 2012; CORRÊA, 2011).

Según FUKE (2010), el gran partidario de la corriente alterna, el serbo-croata Nikola Tesla nacido el 10 de julio de 1856, desde la edad de 19 años avanza en estudios de ingeniería eléctrica cuando ingresa a la Escuela Politécnica de Graz, Austria, allí conoce un campo de investigación que tanto te intriga: la electricidad; Y a partir de este momento, anhelan entender sus leyes. Su carrera profesional comienza alrededor de 1881, cuando se convierte en un ingeniero eléctrico en la compañía nacional de telefonía en Budapest. Alrededor de 1882 se va a trabajar en la continental Edison Company en París, mejorando el equipo eléctrico. Es importante enfatizar que es en este período que idealiza el instrumento en el que creía que era posible generar corriente alterna, que hasta entonces era considerado imposible por los científicos, este es el motor de inducción. Con el objetivo de ampliar su conocimiento de la corriente eléctrica, se va en el año 1884 a los Estados Unidos, donde comienza a trabajar en compañía de Thomas Edison, donde después de ganarse el respeto del empresario, se le atribuye a la función de perfeccionar el Dynamos de La corriente continúa con el fin de lograr una mejora en la eficiencia. Si tal objetivo se lograra con éxito, sería recompensado con 50000 dólares. Así, Tesla se esfuerza por un año en la mejora de estos instrumentos, logrando una eficiencia rentable para la compañía de Edison; Pero no recibió su premio según lo acordado, lo que le lleva a renunciar (WHITE, 2003).

Mientras tanto, mientras desarrollaba su notable trabajo en Edison General Eletric, Tesla se hizo famoso en círculos especializados. Y así, después de su renuncia fundó alrededor de 1886 en su compañía: la compañía de electricidad y manufactura Tesla Electric. Sin embargo, sus inversionistas financieros no apoyaban sus ideas de desarrollar el motor de CA, ya que de nuevo se lleva a dejar que el trabajo se frustre de nuevo. Pero después de muchas peleas, las ideas de Tesla son bienvenidas por también el ingeniero George Westinghouse, propietario de la Westinghouse Electric Company, que financia el desarrollo de sus dispositivos y pronto compra su patente. Debe aclararse que hasta este período predominaron los restos actuales divulgados y distribuidos por Edison, pero las obras de Tesla permitieron generar y distribuir electricidad en corriente alterna, con el fin de superar las limitaciones de su competidor (HARF , 2010).

Figura 11-fotografía del motor de inducción, inventado por Nikola Tesla en 1882.
fuente: disponible en www.teslasociety.com.

De esta manera llega la conocida Batalla de las corrientes, donde dos ideas disputaban su espacio. Por otro lado, la corriente continuaba, que hasta ahora satisfacía las exigencias de la sociedad, por otro lado la corriente alterna era más fácil tanto en la generación como en la transmisión de energía, superando las dificultades de su competidor en elevar el Tensión de trabajo y ser transmitida a largas distancias hasta llegar al consumidor. Sin embargo, las ideas de Tesla tenían más ventajas, ganando así preferencia; Pero Edison no satisfecho se esfuerza por desalentar el uso de la corriente alterna, ya que en su campaña llega para ejecutar animales a través de la electrocución, con el fin de mostrar los riesgos existentes en la transmisión de la corriente alterna, que según ella no se produce Con la corriente continúa. Sin embargo, tales apelaciones no lograron el resultado deseado, ya que fue a la empresa Westinghouse utilizando las ideas de Tesla, la elegida para el gran proyecto de generación de energía que consistía en riging las Cataratas del Niágara con el fin de producir electricidad, Generando energía suficiente para abastecer a la industria Bufallo en la ciudad de Nueva York, marcando una nueva era de electricidad. En vista de esto, Nikola Tesla gana tal disputa, y desde allí la corriente alterna fue legitimada como una forma de producir y distribuir energía (GUIMARÃES, 2010).

Figura 12-la primera central hidroeléctrica importante del mundo: Cataratas del Niágara en 1895, un año antes del final de la instalación. Fuente: disponible en www.teslasociety.com

5. ELECTRICIDAD: EL CAMINO RECORRIDO DE GENERACIÓN EN CONSUMO

La electricidad se ha vuelto indispensable para la supervivencia del ser humano, siendo utilizada para los propósitos de doméstico a industrial. Actualmente, gracias al desarrollo tecnológico, existe una diversidad de equipos electrónicos en las residencias, industrias, hospitales, entre otros lugares que presupone el suministro de electricidad para su funcionamiento; De esta manera, la electricidad es esencial para el progreso tecnológico. Sin embargo, no es una energía primaria, es decir, para su producción es necesario utilizar una fuente de energía primaria, como el carbón, el petróleo, el gas natural, el uranio, el producto de la caña de azúcar, las aguas del mar y del río, Wind, Sun, entre otros.

Figura 13-Brasil matriz eléctrica en 2011. f
uente: BRASIL, 2012, p. 31.

Según la empresa de investigación energética, el balance energético nacional (BNE) señala que en 2011, el 81,7% de la electricidad producida en Brasil proviene de centrales hidroeléctricas, siendo ésta la mayor fuente de contribución.

Por lo general, las fuentes primarias están distantes de la población consumidora, y es necesario invertir en la transmisión de energía. De esta manera el sistema eléctrico brasileño está constituido por la generación, transmisión y distribución de energía.

En la generación, las grandes centrales eléctricas producen la electricidad que luego se transmite a la subestación eléctrica, que normalmente eleva la tensión y la envía a los sistemas de transmisión de alto voltaje. A continuación, se remite a la subestación cerca del centro de consumo que genera la media y baja tensión, y luego, a través de las líneas de distribución, se transforman en voltajes apropiados para ser entregados al consumidor final a través de la línea de servicio ( Ferreira et al, 2010, p. 20).

5,1 LA GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD EN BRASIL

De acuerdo con el gráfico presentado en la figura 13, tenemos que la matriz eléctrica en Brasil consiste en el uso de fuentes renovables y no renovables para la generación de electricidad. De esta manera es importante aclarar cómo estas fuentes se utilizan en las centrales hidroeléctricas, termoeléctricas, nucleares y eólicas para la generación de energía.

Actualmente, el poder del agua se utiliza en centrales hidroeléctricas para la generación de electricidad. Estos a su vez están formados básicamente por: embalse, presa, derrame y casa de energía. El embalse surge cuando el agua es condenada con la creación de una presa, esto a su vez se construye para acumular agua. El vertedero tiene la función de controlar el nivel de agua del embalse, especialmente en la temporada de lluvias, ya que permite que el agua fluya directamente en el canal de fuga sin necesidad de pasar a través de la casa de energía. Por último, el Power House es el lugar donde opera la central eléctrica y se ubican los grupos electrógenos y auxiliares de la turbina.

Figura 14-elementos principales de una planta de energía hidroe
léctrica. Fuente: adaptado de www.portalsaofrancisco.com.br

En las centrales hidroeléctricas, la electricidad se adquiere mediante la transformación energética. Básicamente su operación consiste en la transformación de la energía potencial existente entre el nivel del embalse y el río después de la presa, en energía cinética cuando el agua que sale del embalse se lleva a cabo por medio de tuberías, siendo incidido en las cuchillas de Turbinas que los hacen rotar. Esta turbina está conectada a un generador, que en consecuencia entra en movimiento, transformando la energía cinética en energía eléctrica, después de que este proceso de generación de la energía se transmita a las subestaciones elevadoras, donde la tensión suministrada por los generadores Es alta por medio de Transformers (MOTA, 2010).

Figura 15-Figura esquemática de una planta de energía hidroeléctr
ica. Fuente: www.portalsaofrancisco.com.br

Mientras que en las plantas termoeléctricas el movimiento del generador se obtiene por la combustión de combustibles fósiles como el carbón, petróleo derivado de petróleo o gas natural, o de combustible renovable como bagazo de caña de azúcar, hojas, ramas, restos de leña, carbón vegetal Residuos minerales e incluso orgánicos. Independiente de las plantas termoeléctricas de combustible tienen una operación similar, que consiste en el siguiente proceso: durante la quema del combustible en la caldera, genera vapor del agua que circula a través de una extensa red de tuberías que cubren sus paredes. Este vapor se utiliza para mover las cuchillas de una turbina cuyo rotor rota junto con el eje de un generador, efectuando así la transformación de la energía térmica en energía cinética y poco después en energía eléctrica. En este sistema de generación, después de la incidencia de vapor en las turbinas se enfría en un condensador, convirtiéndose de nuevo en agua, comenzando de esta manera un nuevo ciclo (SILVA y CARVALHO, 2002).

Figura 16-representación esquemática de una central termoeléctrica.
Fuente: www.alterima.com.br/

Según Pegollo (2006), en las plantas nucleares se utiliza el uranio compuesto por el U-235 (isótopo con 92 protones y 143 neutrones) como combustible, debido a su propiedad de la fisión cuando se alcanza por neutrones de baja energía. El proceso de generación de energía consiste en la fisión nuclear, es decir, en la ruptura del uranio dentro de un reactor nuclear, produciendo una gran cantidad de calor, que servirá para calentar el agua en una caldera y convertirlo en vapor, a partir de ahí el método para generar La energía se asemeja a la de las plantas térmicas convencionales, la diferencia está en el combustible utilizado.

También podemos destacar las plantas de energía eólica, que utiliza la fuente alternativa de energía eólica. Su funcionamiento consiste en transformar la energía cinética de los vientos en energía mecánica cuando son incitados en las cuchillas de los aerogeneradores acoplados en generadores, que a su vez se utilizan para convertir la energía mecánica en energía eléctrica . Sin embargo, estas plantas se instalan en regiones con vientos constantes (PENTEADO y TORRES, 2010).

Figura 17: componentes de un aerogenerador.
Fuente: www.alterima.com.br

Es importante aclarar que todas las plantas de energía son similares al uso del generador para hacer la transformación de la energía, pero la fuente primaria que proporciona la energía para la rotación del generador es lo que diferencia los tipos de Plantas. En este contexto, es importante resaltar el principio de funcionamiento de este equipo.

5,2 FUNCIONAMIENTO DE LOS GENERADORES

Los generadores son dispositivos capaces de convertir la energía mecánica en energía eléctrica, se componen básicamente por un rotor (imán), que rota dentro de un estator (bobina), causando la aparición de una corriente eléctrica. Cuando se produce un movimiento rotatorio en los giros, a través, por ejemplo, del movimiento de una turbina en las centrales hidroeléctricas, hay una variación en el flujo magnético a través del giro, causando que una corriente eléctrica emerja en el circuito debido a la fuerza electromotriz inducida Eso aparece en esto. Este fenómeno conocido como inducción electromagnética obedece a las leyes de Faraday y Lenz (MUSSOI, 2006).

Para entender la ley de Faraday es necesario conocer el concepto de flujo magnético, y para ello analizaremos el caso de una superficie de una zona plana insertada en un campo magnético uniforme. En este caso la superficie se designa como normal, A y θ es el ángulo formado entre el campo magnético y la superficie normal, como se muestra en la figura de abajo.

Figura 18-representación del fundente magnético sobre una superficie plana
. Fuente: disponible en: www.brasilescola.com

 

Por lo tanto, podemos definir el flujo magnético representado por la letra Φ (FI), como el producto entre el campo magnético, el área de la superficie plana y el coseno del ángulo formado, es decir:

Donde la unidad de flujo magnético está definida por el sistema internacional de unidades (SI), como Weber (WB). De esta manera podemos percibir que el flujo magnético está relacionado con el número de líneas de inducción que atraviesan la superficie, por lo que podemos concluir que cuanto mayor sea el número de líneas que atraviesan la superficie más grande será el valor del flujo magnético (LIGHT y ALVARES, 2000).

Según Penteado y Torres (2010), ahora podemos enunciar las leyes de Faraday, que señala que: cada vez que hay una variación del flujo magnético a través de un circuito, una fuerza electromotriz inducida (ε) aparece en este circuito, que puede calcularse por Ecuación:

¿Dónde está la tasa de variación del flujo magnético, y N es el número de vueltas.

Habiendo discutido ya las situaciones en las que una corriente inducida aparece en el circuito variando su significado, podemos enfatizar las leyes de Lenz que determinan el sentido de la corriente.

Según luz y Alvares (2000), cuando Faraday estudió el fenómeno de la inducción, percibió el fenómeno de la alternancia del sentido actual inducido, pero no logró elaborar una ley que permitiera definir tal fenómeno. Esto sólo fue posible después de la difusión de la obra de Faraday, con los estudios del científico ruso Heinrich Lenz. Encontró que la sensación de corriente inducida aparece de modo que se origina un campo magnético inducido, que se opone a la variación del inductor de campo magnético, aviso en la figura siguiente:

Figura 19-representación de la dirección de la corriente inducida en un bucle
. Fuente: LUZ E ALVARES, 2000, p. 299.

De esta forma podemos interpretar la ley de Lenz de la siguiente manera:

Cuando la corriente inducida se establece en virtud de un aumento en el flujo magnético, su significado es tal que el campo creado por ella se ha sentido contrario al campo magnético dentro del circuito. Cuando la corriente inducida se establece en virtud de una disminución del flujo magnético, su significado y tal que el campo creado por ella tiene la misma dirección del campo magnético dentro del circuito (LUZ y ALVARES, 2000, p. 300).

Es importante tener en cuenta que en los generadores de corriente alterna mientras el lazo gira 1/4 hacia atrás, su flujo magnético está aumentando. Pero cuando se completa el 1/4 el siguiente, el flujo magnético está disminuyendo. Es por esta razón que la corriente inducida que surge en el circuito tiene su dirección alterna. Los generadores en centrales hidroeléctricas, termoeléctricas, eólicas y nucleares tienen una función similar a lo que se ha descrito. Sin embargo, se puede afirmar que en todos los generadores de plantas de energía son indispensables.

5,3 2.4.3-EL PAPEL DE LAS SUBESTACIONES EN EL SISTEMA ELÉCTRICO BRASILEÑO

Después de todo el proceso de generación de la energía eléctrica es necesario conduciarlo las subestaciones elevadoras, porque los generadores de corriente alterna que generan regularmente una tensión de 13,8 KV no pueden proporcionar los altos voltajes requeridos para la transmisión. De esta manera en las subestaciones es posible aumentar los voltajes a través de los transformadores. Es importante recordar que los transformadores también se utilizan para bajar el voltaje en las subestaciones inferiores cerca de los centros de consumo. Por lo tanto, sin estos aparatos, no sería posible transmitir y distribuir energía eléctrica en corriente alterna (LEÃO, 2009).

5,4 TRANSFORMERS

El primer modelo comercial de un transformador fue construido por William Stanley alrededor de 1885, cuando trabajó para el empresario George Westinghouse. Su trabajo se basó en proyectos rudimentarios de la empresa Ganz y los inventores Gaulard Lucien y Jonh Dixon Gibbs, siendo utilizados por primera vez en 1886 en el sistema de energía del Great Barrington, Massachusetts por la compañía Westinghouse Electric Desde entonces, la compañía ha sufrido varias modificaciones (reducción de tamaño, mayor eficiencia, mejora de la capacidad) y se ha utilizado en las diversas ramas de la electrónica (Edison TechCenter).

El transformador ideal es un dispositivo eléctrico que funciona con la corriente eléctrica alterna, efectuando la modificación de una tensión suministrada. Este aparato consiste básicamente en un núcleo de material ferromagnético, donde se enrollan alambres de cobre electrolítico, formando dos bobinas. Como podemos ver en la siguiente figura, la bobina que está conectada al circuito que proporciona la tensión a ser transformada se llama bobinado primario, y la bobina que recibe el voltaje ya transformado se denomina bobinado secundario (TORRES, FERRARO y SOARES, 2010).

Figura 20-representación esquemática de un transformador.
Fuente: NEVES y MUNCHOW, 2010, p. 79.

En cuanto a la operación del transformador, según Gaspar (2003) se basa en el principio de inducción electromagnética. Cuando se aplica una tensión al bobinado primario, una corriente eléctrica alterna pasa a través de los giros de este bobinado, estableciendo en su interior un campo magnético que por lo tanto imanta el núcleo de hierro. Debido a la tensión suministrada alternando el campo magnético establecido en el núcleo de hierro, presentará oscilaciones consecutivas, resultando en un flujo magnético variante a través del bobinado secundario. De esta manera, sabemos que como la ley Faraday menciona, aparece una tensión inducida en el devanado secundario.

Así que podemos escribir de la ley de Faraday, la relación entre las tensiones en la primaria y la secundaria de un transformador ideal:

Donde N2 es el número de vueltas en el devanado secundario, y N1 es el número de vueltas en el bobinado primario. De esta manera podemos demostrar que si el número de vueltas en el devanado secundario y mayor que en el bobinado primario (N2 > N1) el transformador se utiliza para elevar la tensión, y en el caso inverso (N2 < N1) el transformador se va a bajar.

Es importante enfatizar que no es posible cambiar el voltaje cuando se utiliza la corriente continúa, ya que no presenta un flujo magnético variante, por lo que en estas condiciones el voltaje en el devanado secundario sería nulo. Este es uno de los factores que hace que el uso de corriente alterna en transmisiones sea más factible como se describe a continuación.

5,5 EL PROCESO DE TRANSMISIÓN DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA

Como ya se ha mencionado, las plantas de generación de electricidad son generalmente distantes de los consumidores, ya que se instalan en lugares conducentes al uso de beneficios naturales, por lo tanto, es necesario instalar redes de Transmisión de potencia, permitiendo así el transporte de energía desde los puntos de generación hasta la distribución.

Las redes de transmisión pueden ser de áreas de tipo, senderos subterráneos o metálicos. Sin embargo, en Brasil, la transmisión está dominada por líneas debido a largas distancias. Según Leo (2009), estas líneas consisten principalmente en conductores, aisladores, estructura de soporte y rayos. Entre las características requeridas para los conductores, podemos destacar la alta conductividad eléctrica, costo reducido, bajo peso específico, resistencia mecánica adecuada y alta resistencia a la corrosión y oxidación. Por lo tanto, los materiales utilizados generalmente son el aluminio y el cobre. Con respecto a los aisladores podemos resaltar que desempeñan el papel de suspender, fijar y separar, siendo sometidos a las fuerzas mecánicas y eléctricas. De esta manera es necesario que proporcionen una gran resistencia al paso de la superficie de corriente de fuga, y que sean razonablemente consistentes para prevenir la rotura bajo las condiciones de tensión que deben soportar. Para ello, se utilizan aisladores de los tipos: en disco, pasador, suspensión y aisladores de subestación y Pilar de línea, estos se construyen a partir de porcelana vidriada, vidrio templado o polímeros de caucho, ya que estos materiales ofrecen Todas las características necesarias para un aislador. Los demás componentes de las líneas de transmisión son las estructuras y los cables que contribuyen respectivamente en el soporte y la protección de las líneas.

Según Leite (2012), en la transmisión de energía eléctrica, se eligió la elección de corriente alterna, con tensiones de 69 KV a 500 KV. Desde 500 KV es necesario estudiar qué tipo de corriente empleada será más viable económicamente para llevar a cabo dicha transmisión. El factor principal que influye en el uso de la corriente alterna es la facilidad para elevar o reducir el voltaje, ya que durante la transmisión tendrá la necesidad de aumentar la tensión para que las pérdidas por efecto Joule sean las más pequeñas posibles, y reducir el Subestaciones cercanas a los centros de consumo.

5,6 LA IMPORTANCIA DE LAS LÍNEAS DE DISTRIBUCIÓN

Como mencionamos en los sub-capítulos anteriores después de que la energía fue generada y transmitida, se distribuye de la manera más eficiente posible a los consumidores. Por lo general, las redes de distribución operan al menos con dos tensiones, una alta tensión para grandes consumidores como industrias y grandes edificios comerciales o residenciales que a su vez tienen una subestación reductora de voltaje que cumple con el Necesidades de alimentación de su equipo. Y una baja tensión, destinada a pequeños usuarios como residencias, en este tipo de distribución llamada secundaria, la tensión primaria que en Brasil es de 13,8 KV pasa por transformadores ubicados en polos públicos, donde la tensión se baja a la nivel necesario de suministro de aparatos eléctricos, es decir, para 127 o 220 V (BOLSONI, 2012).

Figura 22-esquema representativo del sistema de generación, transmisión y distribución de electricidad.
Fuente: adaptado de www.redeinteligente.com

5,7 2.4.6-EL CONSUMO DE ELECTRICIDAD EN EL MUNDO ACTUAL

La electricidad se ha convertido en fundamental para el desarrollo tecnológico y científico en el mundo actual, y consecuentemente se ha convertido en una prioridad en la vida cotidiana del ser humano, podemos expresar tal evidencia con la afirmación de Ferreira et al:

El sector eléctrico, cada vez más, se ha consolidado con una de las áreas estratégicas para el desarrollo de la sociedad actual, debido a la creciente demanda de tecnologías, que generalmente funcionan sobre la base de este aporte, y son indispensables para elevar el Nivel de vida o bienestar, así como el estándar económico de la sociedad en su conjunto. Es fácil ver que la electricidad es responsable de la operación de diversos servicios y equipos que hacen la vida más práctica y cómoda (2010, p. 18).

Sin embargo, la electricidad que llega al consumidor está presente en la forma de una corriente alterna sinusoidal, con frecuencia constante, pero hay una diversidad de dispositivos electrónicos que necesitan ser alimentados con corriente directa, por ejemplo, el Ordenadores, teléfonos móviles, cámara fotográfica, entre otros, surge así la necesidad de un circuito rectificador de corriente, es decir, un circuito que transforma la corriente alterna en corriente continua.

En cuanto a la clasificación de los rectificadores Pomilio (2012) afirma que se pueden clasificar en controlados o no controlados, de acuerdo con su capacidad para regular el valor de la tensión de salida; Monofásico, trifásico, etc. De acuerdo con el número de fases de la tensión de entrada alterna; Media onda o onda completa, según el tipo de conexión de los elementos rectificadores. Cuando se utiliza un equipo que requiere para su operación de alta potencia, es necesario utilizar rectificadores trifásicos, estos a su vez deben prepararse de tal manera que eviten dañar el equipo eléctrico vecino o redes. "Las fuentes de alimentación trifásicas convencionales utilizan rectificadores para diodo o tirilos cuando se desea un cierto control del flujo de potencia y la tensión de salida" (BARBI et al, 2002, p. 1). Cabe destacar que el proceso de rectificación de la corriente no será profundizado, ya que este no es el objetivo de esta obra.

6. LA ENSEÑANZA Y EL APRENDIZAJE DE LA FÍSICA

Aunque la física es una de las áreas, con conceptos tan presentes en nuestra vida cotidiana, se ha verificado por un tiempo que esta disciplina no ha tenido éxito en las escuelas para motivar a los estudiantes y lo perciben como difícil, abstracto, además no relacionado con el Día a día (SOUZA et al., 2009). Según Martins (2006), y Bonadiman (2004), esta visión es el resultado de la enseñanza tradicional utilizada por las escuelas, siendo éste un modelo centrado en el formalismo donde no hay articulación entre fenómenos físicos y el mundo en el que se inserta el estudiante, en De ese Bonadiman et al. Expresar las consecuencias de tal método de enseñanza.

En vista de este modelo de enseñanza, los estudiantes poco o nada aprenden de la física. Lo que a menudo aprenden no es que le guste, llevando esa aversión contigo por el resto de tu vida. Para muchas personas, hablar en física significa advertir recuerdos desagradables, siendo incluso muy común escuchar expresiones como esta: "la física es una cosa para la locura!" (BONADIMAN et al., 2004, p. 2).

Por lo tanto, se han expresado propuestas que conducen al desarrollo de una educación dirigida a la plena formación de los individuos, por lo tanto Lopes, Martins y rios afirman que estos "deben ser capaces de entender los avances tecnológicos actuales y la Actuar de manera razonada, consciente y responsable en vista de sus posibilidades e interferencia en los grupos sociales en los que viven "(2011, p. 2). Por lo tanto, estas propuestas son coherentes con las directrices de los parámetros curriculares nacionales para la escuela secundaria (NPC), que tiene como objetivo construir una visión de la física centrada en la formación de un ciudadano reflexivo y activo contemporáneo sugiere las direcciones Acerca de la enseñanza física:

La física debe ser presentada, por lo tanto, como un conjunto de competencias específicas que nos permiten percibir y lidiar con los fenómenos naturales y tecnológicos, presentes tanto en la vida cotidiana inmediata como en la comprensión del universo que conducen a posibles Soluciones distantes, basadas en principios, leyes y modelos construidos por ella (BRASIL, 2002, p. 59).

Sin embargo, es necesario adoptar estrategias que permitan este tipo de propuestas, superando así las deficiencias señaladas anteriormente. En este contexto, cabe destacar la herramienta de experimentación, ya que según varios investigadores se ha nombrado como una estrategia de enseñanza con el fin de proporcionar actividades motivadoras donde está la interacción del estudiante con los materiales, lo que le lleva a reflexionar, Cuestionamiento, manejo, observación y comprensión de los fenómenos involucrados, proporcionando así una enseñanza y aprendizaje significativo y consistente (LOPES, MARTINS y RIOS, 2011; ARAÚJO y ABIB, 2003; SILVA, 2010). Es importante aclarar que la experimentación no debe abordarse sólo como un motivador en la enseñanza del aprendizaje, ya que se acerca a Oliveira et al. (2010) más que atraer la atención se debe utilizar la sensación de novedad proporcionada por una actividad experimental para construir un conocimiento más cercano al estudiante.

Justamente a la experimentación, destacamos la importancia del enfoque histórico de la ciencia en el proceso de enseñanza y aprendizaje, porque esta estrategia permite al estudiante madurar sobre sus concepciones sobre la naturaleza de la ciencia, su desarrollo, Sus limitaciones, sus relaciones con otros ámbitos con el fin de promover el debate de las ideas, contribuyendo así a la construcción de un individuo crítico en la sociedad actual (HYGINO, SOUZA y LINHARES, 2012). Complemando, podemos citar la opinión de Martins (2006) acerca de este enfoque en la enseñanza de la física:

El estudio adecuado de algunos episodios históricos permite comprender las interrelaciones entre la ciencia, la tecnología y la sociedad, demostrando que la ciencia no es una cosa aislada de todos los demás, sino que es parte de un desarrollo histórico, una cultura de un El mundo humano sufre influencias y, a su vez, influye en muchos aspectos de la sociedad (2006, p. 1).

Percibe en las literaturas citadas que hay muchas barreras para que esta estrategia desempeñe definitivamente un papel clave en la enseñanza, pero durante algunos años los educadores han percibido la importancia del énfasis del proceso de construcción de la ciencia a lo largo de la Historia de la humanidad, para complementar otros enfoques en la enseñanza, de tal manera que tales propuestas se han reflejado en los parámetros curriculares nacionales para la escuela secundaria.

Basándonos en lo que discutimos a lo largo del marco teórico, proponemos la elaboración de un material didáctico sobre la electricidad, abordando su proceso de generación en distribución, a fin de permitirnos combinar el enfoque de la historia de la ciencia con la experimentación, Permitiendo la comprensión de los fenómenos físicos involucrados para disminuir la distancia entre la tecnología y el usuario.

7. MATERIALES Y MÉTODOS

Para elaborar esta obra, realizamos inicialmente investigaciones bibliográficas referentes al desarrollo histórico desde los inicios de la electricidad hasta su aplicación práctica a escala comercial, destacando los personajes involucrados en Proceso de construcción del conocimiento. Continuando el trabajo, fue eficaz para profundizar el tema sobre el uso de la experimentación, aliado al estudio histórico de la ciencia, como una propuesta didáctica-pedagógica en la mejora de la enseñanza y el aprendizaje de la física, destacando sus puntos Positivo y sus limitaciones.

Después de este proceso de profundización, se elaboró una propuesta de material didáctico para la enseñanza de la electricidad, ya que la generación en las grandes plantas la distribución, para ello se construyó en el laboratorio de física del IFNMG-Campus Januária, un modelo, Demostrando los procesos de los que se constituye el sistema eléctrico, teniendo como fuente de energía primaria a la fuerza de los vientos. Para fabricar un experimento de este tipo se utilizaron materiales de bajo costo y chatarra como: madera, papel, pinturas, alambres laminados, LEDs, transformador, generador, espuma y hélice de plástico.

Después de la construcción del experimento, elaboramos una propuesta de guión experimental que se encuentra en el apéndice de este trabajo, siendo dirigido a un enfoque abierto, permitiendo el análisis, observación, manejo, reflexión de los fenómenos involucrados, Promoviendo así el debate de las ideas. También se sugiere la investigación del proceso evolutivo del uso de la electricidad con fines comerciales, destacando los factores que influyeron en este curso, por ejemplo, el desarrollo de los equipos necesarios para la ejecución de dicha actividad y el Descubrimientos de estudiosos en este asunto que han contribuido a la mejora de los proyectos existentes. Este tema se puede explorar a través de la investigación en libros, revistas, páginas web, etc., quedando a la discreción del usuario docente para hacer posibles cambios.

8. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Sobre la base de la investigación bibliográfica sobre el proceso de desarrollo del conocimiento a lo largo de los años, comenzando los estudios de las primeras observaciones de fenómenos eléctricos su aplicación práctica con la implantación del sistema de energía eléctrica Predominante en la sociedad actual, se comprobó la importancia de la aportación de cada descubrimiento alcanzado por los eruditos de la época en el proceso de construcción de la ciencia, generando incluso una concepción más realista sobre estos personajes en este contexto de Cambio constante, favoreciendo la comprensión de la ciencia como un estudio social e históricamente situado.

También podemos ver la colaboración efectiva de la experimentación en el proceso de aprendizaje, sin embargo, para que los estudiantes puedan desarrollar un papel activo en la construcción del conocimiento, es necesario utilizar una metodología de enseñanza adecuada. Para hacer esto cuando se utiliza un experimento, el maestro debe ir más allá de la transmisión del conocimiento, permitiendo la expansión de los horizontes por parte de los estudiantes, haciéndolos no sólo limitados a la observación. En este contexto es necesario reflexionar, investigar, la articulación entre los conceptos teóricos y la vida cotidiana del estudiante, proporcionando así un debate de ideas, que contribuirá a la formación de una más consciente, actualizada, interactiva, Estableciendo así una nueva visión de la física.

9. CONSIDERACIONES FINALES

En este trabajo Buscamos entender el proceso de desarrollo histórico de la electricidad e identificar cómo el uso de la electricidad en las tecnologías existentes puede ayudar al estudiante en la comprensión de los contenidos. Para ello buscamos a partir de la investigación bibliográfica, investigar las aportaciones dadas por los eruditos de este tema y los consiguientes cambios en el escenario mundial resultantes de la evolución del conocimiento. Además, hemos buscado analizar la importancia de la experimentación y el estudio histórico de la ciencia, como una estrategia de enseñanza, para comprender eficazmente los contenidos estudiados en el aula. Finalmente, realizamos la producción de un material didáctico, abordando los procesos implicados en el sistema eléctrico actual.

A través de lo que se ha investigado y analizado, se percibe que la aplicación práctica de la electricidad puede ayudar al estudiante a entender los conceptos involucrados en el estudio de fenómenos eléctricos, siempre que este tema tenga un enfoque adecuado tanto para la fase de Desarrollo y la realidad del aprendiz. Por lo tanto, se puede comprobar que la experimentación se indica como una estrategia de enseñanza eficiente, cuando se oportuniza el debate de ideas, formulación, pruebas de hipótesis y situaciones de investigación, permitiendo así saber cómo procesar el Construcción de conocimientos físicos.

También podemos inferir que la inadecuación en la secuencia de contenidos pasa por una visión deformada de la física, obstaculizando así la comprensión de sus conceptos, por lo que la actividad principal de los estudiantes de la física es la memorización de símbolos, fórmulas, teorías y Reglas. Sin embargo, cuando se utiliza el enfoque histórico de la ciencia, destacando los orígenes de los conceptos y su proceso de desarrollo, crea una situación que es más probable que permita al estudiante contextualizar los conceptos estudiados, acercándose así al Conocimiento científico al universo cognitivo del estudiante, colaborando en la disrupción de la enseñanza dogmática persistente.

Por último, basándonos en las estrategias de enseñanza estudiadas, proponemos un material sobre los procesos de la generación al consumo de electricidad, mediante el uso adecuado de este, puede promover el debate, investigación, motivación, investigación, maduración y La reflexión del estudiante sobre sus concepciones de la naturaleza de la ciencia, y el uso de los recursos naturales, contribuyendo también en la formación social del ciudadano, finalmente puede relacionar el conocimiento físico con la vida cotidiana, rompiendo también la dogmatización de la ciencia.

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Anexo

HOJA DE RUTA EXPERIMENTAL

ELECTRICIDAD: DE GENERACIÓN EN DISTRIBUCIÓN

INTRODUCCIÓN TEÓRICA

Actualmente el sector eléctrico, se considera una de las áreas de prominencia en el mercado laboral, debido a la gran demanda de electricidad en la sociedad actual. Es importante subrayar que la electricidad que tenemos, permitiendo así una vida más cómoda y placentera, es una forma de energía secundaria, es decir, es necesaria una fuente de energía primaria para su producción, por ejemplo, carbón, Petróleo, gas natural, uranio, producto de caña de azúcar, aguas fluviales, Wind, Sun, entre otros.

En Brasil, el sector eléctrico está constituido por el sistema de generación, transmisión y distribución. El proceso de generación se lleva a cabo en grandes molinos, donde las fuentes primarias se utilizan para proporcionar la energía posible a la rotación del generador, y esto lo transforma en energía eléctrica. De esta manera las plantas se asemejan al uso del generador y se diferencian por la fuente primaria de energía utilizada para mover el generador, tenemos, por ejemplo, el uso en centrales hidroeléctricas de caída de agua, en el vapor de agua termoeléctrica, en Energía eólica. Este equipo indispensable hoy en día tiene su funcionamiento basado en las leyes descubiertas por el físico Michael Faraday: inducción electromagnética, que consiste en la aparición de una corriente eléctrica inducida en un circuito debido a la fuerza electromotriz Inducido allí, cuando hay una variación del flujo magnético en esa región. La corriente obtenida a través de este generador varía periódicamente de intensidad y dirección, es decir, es una corriente alterna.

Poco después de la generación, la energía eléctrica se envía a las estaciones elevadoras, donde con el uso de los transformadores son el aumento de la tensión, disminuyendo así la intensidad de la corriente, porque los generadores existentes en las fábricas no son capaces de proporcionar Los altos voltajes necesarios para transmitir la energía desde el punto de generación a los puntos de distribución. Se opta por la transmisión de energía eléctrica en corriente alterna debido a la facilidad en la elevación o reducción de la tensión, ya que durante la transmisión tendrá la necesidad de elevar el voltaje para que las pérdidas por efecto Joule son las más pequeñas posibles, como Reducir la tensión en las subestaciones cercanas a los centros de consumo.

El transformador ideal es un dispositivo eléctrico que funciona con la corriente eléctrica alterna, efectuando la modificación de una tensión suministrada. Este aparato consiste básicamente en un núcleo de material ferromagnético, donde se enrollan alambres de cobre electrolítico, formando dos bobinas. La bobina que está conectada al circuito que proporciona el voltaje que se va a transformar se llama bobinado primario, y la bobina que recibe el voltaje ya transformado se denomina bobinado secundario. Su funcionamiento se basa en el principio de inducción electromagnética, de la siguiente manera: cuando se aplica una tensión al bobinado primario, una corriente eléctrica alterna comienza a pasar por los giros de este bobinado, estableciendo dentro de un campo Magnético que por lo tanto imanta el núcleo de hierro. Debido a la tensión suministrada alternando el campo magnético establecido en el núcleo de hierro, presentará oscilaciones consecutivas, resultando en un flujo magnético variable a través del bobinado secundario, mostrando así una tensión inducida en el Cuerda secundaria.

Así que podemos escribir de la ley de Faraday, la relación entre las tensiones en la primaria y la secundaria de un transformador ideal:

Donde N2 es el número de vueltas en el devanado secundario, y N1 es el número de vueltas en el bobinado primario. De esta manera podemos demostrar que si el número de vueltas en el devanado secundario y mayor que en el bobinado primario (N2 > N1) el transformador se utiliza para elevar la tensión, y en el caso inverso (N2<N1) o transformador estará abaixando a tensão. o="" transformador="" estará="" abaixando="" a=""></N1) o transformador estará abaixando a tensão.>

Sin embargo, después de los procesos de generación, transmisión y distribución, la electricidad llega al consumidor se presenta en forma de corriente alterna sinusoidal, con frecuencia constante de 60 Hz en el caso de Brasil, sin embargo hay una diversidad de aparatos La electrónica que necesita ser alimentada con corriente directa, por lo tanto surge la necesidad de un circuito rectificador de corriente, es decir, un circuito que transforma la corriente alterna en corriente continua.

OBJETIVOS

  • Analice el experimento con el fin de identificar sus componentes y la función que realizan.
  • Comprender los fenómenos involucrados en los que el funcionamiento del equipo existente se basa en el modelo.
  • Conocer los procesos de generación, transmisión y distribución de la electricidad, contribuyendo así a minimizar la distancia entre tecnología y usuario.

MATERIALES UTILIZADOS

Para la construcción del modelo que se utilizará en esta práctica experimental se utilizaron los siguientes materiales: una mesa de 100×106 cm, palillo de madera (popsicé y barbacoa), dos transformadores, pinturas en varios colores, alambre de cobre esmaltado, veintitrés LEDs 2, 5V, cartón, motor de la impresora, hélice.

Figura 1-Maquette representativa de los componentes del sistema eléctrico. Fu
ente: expediente personal del investigador.

PROCEDIMIENTOS DE MONTAJE

Para el montaje del modelo se utilizó inicialmente pinturas en aerosol para pintar el río, bosques, calles, montañas, casas y edificios. A continuación, las casas, edificios, bancos cuadrados, árboles, postes y el sistema de generación de energía que emplean una hélice acoplada a un generador fueron construidos y fijados sobre la mesa, y los terminales del generador se conectaron a la entrada del transformador. Situado en la estación elevadora, con lo que se efectúa el aumento de la tensión suministrada por el generador.

Figura 2-sistema de generación de una planta de energía eólica, junto a la estación de levantamiento de tensi
ón. Fuente: expediente personal del investigador.

Posteriormente, se conectó a los terminales de salida del alambre de cobre esmaltado del transformador con el fin de llevar a cabo el sistema de transmisión de energía de la planta de energía eólica a la estación de descenso cerca del centro de consumo, donde por medio de un transformador fue Bajó la tensión.

Figura 3-red de transmisión y estación de bajada de tensión, cerca del centro de consumo. Fuent
e: expediente personal del investigador.

Por lo tanto, utilizando el alambre esmaltado, la conexión se hizo a los terminales de la salida del transformador, a continuación, efectuar la distribución de la electricidad a los consumidores, donde los LEDs se utilizaron para representar la iluminación pública.

Figura 4-redes de distribución de energía en el centro de consumo. Fue
nte: expediente personal del investigador.

HOJA DE RUTA EXPERIMENTAL – PARTE I

En la parte I de esta práctica experimental se realizará el análisis del modelo, con el fin de estudiar sus componentes, planteando hipótesis sobre el papel desempeñado por ellos.

  1. Identifique los componentes de este modelo. ¿Qué procedimiento se debe realizar inicialmente para realizar su operación?
  2. En los molinos de viento ¿cuál es la función del generador? Discuta el principio de funcionamiento de este equipo.
  3. Observando el modelo, podemos verificar los procesos de los que se constituye el sistema eléctrico brasileño. Analice la función realizada por el transformador a lo largo de estos procesos.
  4. ¿Sería posible aumentar la tensión actual sin dejar de utilizar un transformador? Si se utiliza la corriente continúa en la transmisión de la electricidad, ¿sería necesario convertirlo a corriente alterna antes de la distribución? Justificar.
  5. El uso de un voltímetro mide el voltaje que entra y sale de los terminales del transformador de refuerzo de voltaje. Inmediatamente después de medir la tensión en los terminales de entrada y salida para el transformador de bajada de tensión. ¿Comentar los resultados obtenidos? ¿Son consistentes con lo esperado?
  6. Discutir las ventajas existentes de utilizar la energía eólica en relación con otros tipos de generación.

HOJA DE RUTA EXPERIMENTAL – PARTE II

En la parte dos de esta práctica se profundizaron los conocimientos relacionados con el desarrollo histórico del uso de la electricidad con fines comerciales, a través de la investigación en libros, revistas, artículos y en Internet (fuentes con credibilidad) promoviendo Así que un debate en el aula.

  1. Después de diez años desde las primeras investigaciones sobre el electromagnetismo por el físico Michael Faraday, esto llega a la elaboración en el año 1831 de las leyes de la inducción electromagnética. En este campo de investigación que se realizó el trabajo de Faraday, esto desarrolla el primer generador. Sin embargo, este aparato no se extrajo de ninguna aplicación que influyera en ese momento, sino que marcó el inicio de nuevas invenciones resultantes de estudios sobre el electromagnetismo. Investigar y debatir en el aula la contribución de los principales estudiosos en el proceso de desarrollo de los generadores.
  2. Se sabe que Thomas Edison fue el primero en invertir en la expansión y uso de la electricidad con fines comerciales, implantando la primera planta de energía que suministraba energía actual. Analicen el contexto histórico en el que se insertaron estas propuestas.
  3. A través de los estudios del croata Nikola Tesla, se hizo posible generar y distribuir electricidad en corriente alterna, con el fin de superar las limitaciones de su competidor. Busca y discute: Qué factores históricos y sociales influyeron en el descubrimiento de Tesla. A medida que el proceso de inserción del sistema eléctrico en corriente alterna se produjo a lo largo de los años. Lo que las ventajas presentadas en relación con la corriente continúa, favoreció la implementación de este sistema.
  4. Se sabe que la corriente eléctrica que llega al consumidor es alterna, sin embargo hay una gran diversidad de aparatos que sólo funcionan cuando se alimentan con corriente continua, por lo que es necesario utilizar un rectificador. Buscar los tipos de dispositivos que funcionan con corriente alterna y que funcionan con la corriente continúa.
  5. Hoy en día vivimos rodeados de aparatos eléctricos y electrónicos, indispensables para nuestro bienestar. Sin embargo, debemos ser conscientes de que utilizamos un recurso natural para producir la entrada necesaria para el funcionamiento de estos aparatos. Este tema enumera los dispositivos existentes en su hogar y elabora estrategias que permiten un consumo más económico.

[1] Graduado en física, profesor.

[2] Doctorado en ingeniería agrícola, Máster en física aplicada, graduado en física. Profesor EBTT.

[3] Licenciado en ingeniería civil, especialista en ingeniería de calidad, profesor EBTT.

Enviado: diciembre, 2018.

Aprobado: Marzo de 2019.

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