Ánodo y cátodo de una batería.El electrodo de una celda electroquímica es el lugar donde se produce la reacción de oxidación:
En una célula electrolítica es el terminal positivo.
En una pila es el terminal negativo, pues por definición el ánodo es el polo donde ocurre la reacción de oxidación.
Por tanto se denomina ánodo al electrodo positivo de una célula electrolítica hacia el que se dirigen los iones negativos dentro del electrolito, que por esto reciben el nombre de aniones.
El término fue utilizado por primera vez por Faraday (serie VII de las Investigaciones experimentales sobre la electricidad) [1], con el significado de camino ascendente o de entrada, pero referido exclusivamente al electrolito de una celda electroquímica. Su vinculación al polo positivo del correspondiente generador implica la suposición de que la corriente eléctrica marcha por el circuito exterior desde el polo positivo al negativo, es decir, transportada por cargas positivas.
Parecería lógico definir el sentido de la corriente eléctrica como el sentido del movimiento de las cargas libres, sin embargo, si el conductor no es metálico, también hay cargas positivas moviéndose por el conductor externo (el electrolito de nuestra celda) y cualquiera que fuera el sentido convenido existirían cargas moviéndose en sentidos opuestos. Se adopta por tanto, el convenio de definir el sentido de la corriente al recorrido por las cargas positivas cationes, y que es por tanto el del positivo al negativo (ánodo - cátodo).
En el caso de las válvulas termoiónicas, fuentes eléctricas, pilas, etc. el ánodo es el electrodo o terminal de mayor potencial. En una reacción redox corresponde al elemento que se oxidará.
Válvulas termoiónicas
El ánodo de las válvulas termoiónicas recibe la mayor parte de los electrones emitidos por el cátodo. Cuando se trata de tubos amplificadores (triodos, tetrodos, pentodos...) y sobre todo si son válvulas de potencia, este electrodo es el responsable del calor generado en el tubo, que debe disipar. Para ello existen dos estrategias:
Para el caso de gran potencia, se acopla térmicamente el ánodo a un disipador en el exterior de la válvula que se refrigera mediante circulación de aire, vapor, aceite, etc.
En caso de menor potencia, los ánodos son grandes, con gran superficie hacia el exterior, de modo que disipan por radiación.
El origen de este calor está en la energía que adquieren los electrones al ser sometidos a la diferencia de tensión entre el cátodo y el ánodo. Al impactar contra el ánodo, ceden a éste su energía, que se disipa en forma de calor.
Ánodos especiales
Ciertas válvulas presentan ánodos especiales, como el tubo de rayos X (tubo Röntgen). Los rayos X se generan al incidir electrones de gran energía contra los átomos del ánodo, habitualmente de Wolframio o Molibdeno. La energía de estos electrones, además de radiarse en forma de rayos X, calienta el ánodo enormemente, por lo que es grande, provisto de disipadores, por aire o agua y suele ser rotatorio, con un motor que lo mueve para repartir la incidencia de los electrones por una superficie grande.
En el caso de los tubos de rayos catódicos, el ánodo envuelve la pantalla y está conectado a ella por una fina capa de aluminio depositada sobre el tubo.
En el caso de magnetrones, el ánodo suele adoptar la forma de cavidades resonantes a su la frecuencia de funcionamiento.
ENERGIA CÁTODO
Cátodo termoiónico
Es un electrodo que, por efecto del calor, emite electrones (efecto termoiónico). Se conecta a la tensión positiva.
En las válvulas termoiónicas es la fuente de electrones. El cátodo puede calentarse por sí mismo, haciendo circular por él una corriente de caldeo, o bien puede calentarse por un filamento al que está acoplado térmicamente. Para prolongar la vida de los dispositivos termoiónicos se buscan materiales con gran emisión de electrones a bajas temperaturas, por lo que se emplean aleaciones de torio, wolframio y torio o se recubre el cátodo de óxido de calcio.
Se denomina cátodo al electrodo negativo de una célula electrolítica hacia el cual se puede trasportar electrones al tubo de ensayo. Se dirigen los iones positivos, que por esto reciben el nombre de cationes.
El término fue inventado por Faraday (serie VII de las Investigaciones experimentales sobre la electricidad) [1], con el significado de camino descendente o de salida, pero referido exclusivamente al electrolito de una celda electroquímica. Su vinculación al polo negativo del correspondiente generador implica la suposición de que la corriente eléctrica marcha por el circuito exterior desde el polo positivo al negativo, es decir, transportada por cargas positivas, convención que es la usual. Si el conductor externo fuera metálico, está demostrado que el sentido de la corriente realmente es el recorrido por los electrones hacia el positivo.
Sin embargo, en una célula electrolítica, el conductor es el electrolito, no un metal, y en él pueden coexistir iones negativos y positivos que tomarían sentidos opuestos al desplazarse. Por convenio se adopta que el sentido de la corriente es el del ánodo al cátodo o, lo que es lo mismo, del positivo al negativo.
En el caso de las válvulas termoiónicas, diodos, tiristores, fuentes eléctricas, pilas, etc. el cátodo es el electrodo o terminal de menor potencial y es la fuente primaria de emisión de electrones. Por ende, en una reacción redox corresponde al elemento que se reducirá.
circuito eletrico
Circuito
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Para otros usos de este término, véase Circuito (desambiguación).
Circuitos eléctricos
Electricidad [mostrar]Conceptos
Resistencia · Tensión · Corriente · Potencia · Capacitancia · Inductancia · Reactancia · Impedancia · Admitancia · Susceptancia
[mostrar]Componentes
Fuente eléctrica · Resistor · Inductor ·
[mostrar]Leyes y teoremas fundamentales
Ley de Ohm · Ley de Joule · Leyes de Kirchhoff · Thévenin · Norton · Kennelly · Principio de Millman ·
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Circuitos resistivos · Circuitos de primer orden · circuitos de corriente alterna
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Un circuito eléctrico es una red eléctrica de componentes, tales como resistencias, inductores, capacitores, fuentes, y semiconductores que tienen una trayectoria cerrada, y que a su vez, su corriente regresa al punto de origen.
Figura 1: circuito ejemplo.Componente: Un dispositivo con dos o más terminales que puede fluir carga dentro de él. En la figura 1 se ven 8 componentes entre resistores y fuentes.
Nodo: Punto de un circuito donde concurren varios conductores distintos. A, B, D, E son nodos. C no es un nodo porque es el mismo nodo A al no existir entre ellos diferencia de potencial (VA - VC = 0).
Rama: Conjunto de todos los elementos de un circuito comprendidos entre dos nodos consecutivos. En la figura 1 se hallan siete ramales: AB por la fuente, AB por R1, AD, AE, BD, BE y DE. Obviamente, por un ramal sólo puede circular una corriente.
Malla: Un grupo de ramas que están unidas en una red y que a su vez forman un lazo.
Fuente:Componente que se encarga de convertir energía cinética en energía eléctrica. En el circuito de la figura 1 hay tres fuentes, una de intensidad, I, y dos de tensión, E1 y E2.
Conductor: Comúnmente llamado cable; es un hilo de resistencia despreciable (idealmente cero) que une los elementos para formar el circuito.
Los circuitos eléctricos se clasifican de la siguiente forma:
energia eletrica
Energía eléctrica
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Resistencia · Tensión · Corriente · Potencia · Capacitancia · Inductancia · Reactancia · Impedancia · Admitancia · Susceptancia
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Consumo de energía eléctrica por país, en millones de kWh.Se denomina energía eléctrica a la forma de energía que resulta de la existencia de una diferencia de potencial entre dos puntos, lo que permite establecer una corriente eléctrica entre ambos —cuando se les coloca en contacto por medio de un conductor eléctrico—para obtener trabajo. La energía eléctrica puede transformarse en muchas otras formas de energía, tales como la energía luminosa o luz, la energía mecánica y la energía térmica.
Su uso es una de las bases de la tecnología utilizada por el ser humano en la actualidad.
La energía eléctrica se manifiesta como corriente eléctrica, es decir, como el movimiento de cargas eléctricas negativas, o electrones, a través de un cable conductor metálico como consecuencia de la diferencia de potencial que un generador esté aplicando en sus extremos.
Cada vez que se acciona un interruptor, se cierra un circuito eléctrico y se genera el movimiento de electrones a través del cable conductor. Las cargas que se desplazan forman parte de los átomos de— que se desea utilizar, mediante las correspondientes transformaciones; por ejemplo, cuando la energía eléctrica llega a una enceradora, se convierte en energía mecánica, calórica y en algunos casos luminosa, gracias al motor eléctrico y a las distintas piezas mecánicas del aparato.
Tiene una utilidad directa para el ser humano, salvo en aplicaciones muy singulares, como pudiera ser el uso de corrientes en medicina, resultando en cambio normalmente desagradable e incluso peligrosa, según las circunstancias. Sin embargo es una de las más utilizadas, una vez aplicada a procesos y aparatos de la más diversa naturaleza, debido fundamentalmente a su limpieza y a la facilidad con la que se le genera, transporta y convierte en otras formas de energía. Para contrarrestar todas estas virtudes hay que reseñar la dificultad que presenta su almacenamiento directo en los aparatos llamados acumuladores.
La generación de energía eléctrica se lleva a cabo mediante técnicas muy diferentes. Las que suministran las mayores cantidades y potencias de electricidad aprovechan un movimiento rotatorio para generar corriente continua en un dinamo o corriente alterna en un alternador. El movimiento rotatorio resulta a su vez de una fuente de energía mecánica directa, como puede ser la corriente de un salto de agua, la producida por el viento, o a través de un ciclo termodinámico. En este último caso se calienta un fluido, al que se hace recorrer un circuito en el que mueve un motor o una turbina. El calor de este proceso se obtiene mediante la quema de combustibles fósiles, reacciones nucleares y otros procesos.
La generación de energía eléctrica es una actividad humana básica, ya que está directamente relacionada con los requerimientos actuales del hombre. Todas la formas de utilización de las fuentes de energía, tanto las habituales como las denominadas alternativas o no convencionales, agreden en mayor o menor medida el ambiente, siendo de todos modos la energía eléctrica una de las que causan menor impacto.
eletron
Electrón
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Electrón e−
Representación en corte transversal de los orbitales s, p y d del átomo de hidrógeno para los tres primeros números cuánticos. La intensidad del color indica la densidad de probabilidad.
Clasificación Partículas elementales
Familia Fermión
Grupo Leptón
Generación Primera
Interacción Gravedad,
Electromagnetismo,
Nuclear débil
Símbolo(s) e−
Antipartícula Positrón
Teorizada Richard Laming (1838–1851),
G. Johnstone Stoney (1874) y otros.
Descubierta J. J. Thomson (1897)
Masa 9,10938215 × 10−31 kg
1/1822,88849 uma
Carga eléctrica -1,602176487 × 10−19 C
Momento magnético −1.00115965218111 μB
Carga de color -
Espín ± 1/2
El electrón (del griego ἤλεκτρον, ámbar), comúnmente representado por el símbolo: e−, es una partícula subatómica de tipo fermiónico. En un átomo los electrones rodean el núcleo, compuesto únicamente de protones y neutrones.
Los electrones tienen una masa pequeña respecto al protón, y su movimiento genera corriente eléctrica, aunque dependiendo del tipo de elemento o compuesto en el que se genere, necesitará más o menos energía para provocar esta corriente eléctrica. Estas partículas desempeñan un papel primordial en la química ya que definen las atracciones con otros átomos.
Desde el punto de vista físico, el electrón tiene una carga contraria a la del protón. Sin embargo, por razones históricas -y ventajas en ecuaciones matemáticas-, se dice que el electrón tiene una carga negativa, en el sentido que es contraria a la carga del protón, que se consideraba positiva. Sin embargo, esta elección de signo es totalmente arbitraria.
generador eletricoUn generador eléctrico es todo dispositivo capaz de mantener una diferencia de potencial eléctrico entre dos de sus puntos, llamados polos, terminales o bornes. Los generadores eléctricos son máquinas destinadas a transformar la energía mecánica en eléctrica. Esta transformación se consigue por la acción de un campo magnético sobre los conductores eléctricos dispuestos sobre una armadura (denominada también estátor). Si mecánicamente se produce un movimiento relativo entre los conductores y el campo, se generará una fuerza electromotriz (F.E.M.). Están basados en la ley de Faraday.
Generador eléctrico de una fase que genera una corriente eléctrica alterna (cambia periódicamente de sentido), haciendo girar un imán permanente cerca de una bobina.Un generador es una máquina eléctrica que realiza el proceso inverso que un motor eléctrico, el cual transforma la energía eléctrica en energía mecánica. Aunque la corriente generada es corriente alterna, puede ser rectificada para obtener una corriente continua. En el diagrama adjunto se observa la corriente inducida en un generador simple de una sola fase. La mayoría de los generadores de corriente altera sus tres frases
energia mecanica
La energía mecánica puede manifestarse de diversas maneras.La energía mecánica es la que se debe a la posición y al movimiento de un cuerpo. Para sistemas abiertos formados por partículas que interactúan mediante fuerzas puramente mecánicas o campos conservativos la energía se mantiene constante con el tiempo:
Es importante notar que la energía mecánica así definida permanece constante si únicamente actúan fuerzas conservativas sobre las partículas. Sin ebargo existen ejemplos de sistemas de partículas donde la energía mecánica no se conserva:
Sistemas de partículas cargadas en movimiento. En ese caso los campos magnéticos no derivan de un potencial y la energía mecánica no se conserva, ya que parte de la energía mecánica "se convierte" en energía del campo electromagnético y viceversa.
Tecnologías asociadas a la energía mecánicam
turbina Turbina es el nombre genérico que se da a la mayoría de las turbomáquinas motoras. Éstas son máquinas de fluido, a través de las cuales pasa un fluido en forma continua y este le entrega su energía a través de un rodete con paletas o álabes.
Es un motor rotativo que convierte en energía mecánica la energía de una corriente de agua, vapor de agua o gas. El elemento básico de la turbina es la rueda o rotor, que cuenta con palas, hélices, cuchillas o cubos colocados alrededor de su circunferencia, de tal forma que el fluido en movimiento produce una fuerza tangencial que impulsa la rueda y la hace girar. Esta energía mecánica se transfiere a través de un eje para proporcionar el movimiento de una máquina, un compresor, un generador eléctrico o una hélice.
Las turbinas constan de una o dos ruedas con paletas, denominadas rotor y estator, siendo la primera la que, impulsada por el fluido, arrastra el eje en el que se obtiene el movimiento de rotación.
El uso de las turbinas es muy debatido, ya que se cuentan en miles los brutales accidentes de gente arrastrada por la turbina y siendo despedazada por las hélices.
El término turbina suele aplicarse también, por ser el componente principal, al conjunto de varias turbinas conectadas a un generador para la obtención de energia eletrica
energia potencial
enun sistema físico, la energía potencial es energía que mide la capacidad que tiene dicho sistema para realizar trabajo en función exclusivamente de su posición o configuración. Puede pensarse como la energía almacenada en el sistema, o como una medida del trabajo que un sistema puede entregar.
Más rigurosamente, la energía potencial es una magnitud escalar asociada a un campo de fuerzas (o como en elasticidad un campo tensorial de tensiones). Cuando la energía potencial está asociada a un campo de fuerzas, la diferencia entre los valores del campo en dos puntos A y B es igual al trabajo realizado por la fuerza para cualquier recorrido entre B y A.
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