Guía de "Transformaciones de la energía y su explotación"

IES Francisco Pacheco

Transformación de la energía y su explotación

La transformación de las formas de energía naturales en energía eléctrica y de esta en formas útiles de energías (en hogares y fábricas). Fundamento de los generadores eléctricos (electroquímicos y electromagnéticos).

Los interrogantes más interesantes son los siguientes:

1. ¿La energía se crea desde la nada o desaparece para nada?
2. ¿Qué energías pululan por la naturaleza en forma salvaje que pueden ser capturadas por el ser humano?
3. ¿Cual es el fundamento del generador electroquímico?
4. ¿Cual es el fundamento del generador electromagnético?
5. ¿Qué forma de energía sirve como medio de transporte de la energía desde las centrales de energía a nuestros hogares y fábricas?
6. ¿En qué formas de energía útil para el ser humano se transforma la energía eléctrica?
7. ¿Cómo aprovechar el calor para calentamiento de agua?
8. ¿Cuáles son los métodos empleados para obtener energía eléctrica transformando la energía solar?

Enumeración de los materiales necesarios para la experiencia:

1. Torre eólica
2. Cables de conexión
3. Placa fotovoltaica
4. Pila, termogenerador
5. Receptores eléctricos varios (pito eléctrico, miniventilador eléctrico, bombillitas, galvanómetro,motorcito eléctrico, etc.)
6. Electroimán.
7. Parábolas didácticas para concentración de rayos solares.
8. Maqueta de colector cilíndrico-parabólico.

La energía fluye en la naturaleza desde unos cuerpo a otros en forma salvaje, sin comntrolar por el ser humano. No obstante, el ser humano ha desarrollado una tecnología basado en la captura de dichas energías para transformarlas y dominarlas a voluntad, de manera que , transformándolas en en eléctrica de transporte, llega a nuestros hogares y fábricas en formas útiles de energías como son la energía calorífica (calentadores), energía cinética (motores eléctricos), energía luminosa (lámparas) y energía química.

Fueron tres los grandes descubrimientos o inventos que revolucionaron dicha captura de las energías naturales para el dominio por parte del ser humano:

El generador electroquímico (las pilas por Volta), el generador electromagnético (por Faraday)  y las placas fotovoltaicas (explicadas por Einstein).   A partir de aquí, se construyeron grandes centrales de energía (grandes dispositivos técnicos que transforman una energía natural en energía eléctrica) que abastecen en mayor o menor grado a toda nuestra civilización.

Esta experiencia tiene varias miniexperiencias:

a)La Torre Eólica,- Se conecta una minitorre eólica a  un receptor como una bombillita, un pito eléctrico o un miniventilador o un galvanómetro para registrar paso de corriente. Aquí se ve cómo la energía eólica se transforma en una forma útil a través de la energía eléctrica de transporte.

b1)Fundamento del generador electroquímico o pila:Conectar una pila a unos receptores y explicar las transformaciones energéticas.

b2) Generador electroquímico por par galvánico: "pila humana". Se produce corriente al aplicar las manos sobre metales diferentes.

c)Fundamento del generador electromagnético:  Construir un generador EM con un carrete y unos imanes móviles y conectarlo a un galvanómetro para visualizar el paso de corriente.

d)La placa fotovoltaica: Conectar una placa fotovoltaica iluminada por la luz solar natural a unos receptores (pito eléctrico,miniventiladores, bombilla) para visualizar la generación de corriente eléctrica.

e)El termogenerador: Un termogenerador conectado a un receptor que visualice la corriente eléctrica (bombillita o ventilador), tras calentar una cuchara y aplicarla a dicho generador, donde se produce corriente eléctrica.

f)El motor eléctrico: Conectamos un generador (pila o el generaddor EM), a un motor eléctrico para visualizar cómo la energía (química,eólica,etc) , a través de la energía eléctrica de transporte por los cables, se transforma en energía cinética de rotación en dichos motores eléctricos.

g) Colectores parabólicos para concentración de rayos solares: convenientemente orientada, hará una demostración de cómo la parábola concentra los rayo solares y prende una cerilla o quema papel. Se acompañará de una explicación geométrica de la parábola y murales sobre sistemas solares.

h) Efecto del "frenado eléctrico" con un sencillo montaje de motorcillos eléctricos y cables.

i) Efecto de frenado por autoinducción de un imán cayendo por el interior de un tubo de cobre.

*Los alumnos encargados de estas unidades montan el experimento, lo muestran al pública con las explicaciones adecuadas ayudadas de algunos esquemas dibujados en un mural.

Desde el punto de vista cualitativo, ¿Qué le ocurre a las distintas formas de energía cuando pasa de un cuerpo a otro?

Desde el punto de vista cuantitativo, ¿Qué le ocurre a la cantidad total de energía que existe en la naturaleza cuando se producen cambios en los cuerpos, como los presentados anteriormente? ¿La energía viene desde la nada, es decir, se crea;  la energía desaparece para nada ?

¿De dónde viene toda la energía que capturamos de la naturaleza ya sea por central eólica, centrales hidráulicas, cenrales solares, etc?

Contenidos explicativos (nivel ESO).

Altavoz casero

Efecto electrodinámico (1)

Efecto electrodinámico (2)

Pila Humana