Electricitat

Elllampés un fenomen natural productor d'electricitat

Enfísica,l'electricitatés un terme genèric que engloba tot un conjunt de fenòmens que són la manifestació de la presència d'un moviment decàrregues elèctriques.Podem aplicar el terme electricitat a fenòmens prou coneguts com elllampo l'electricitat estàticaperò també a d'altres com elcamp electromagnètico lainducció electromagnètica.La paraula també serveix per designar la branca de la física que estudia els fenòmens elèctrics i les seves aplicacions.

L'electricitat va ser estudiada des de l'antiguitatperò no va començar a ser compresa fins als seglesxviiixviii.Va ser a finals del seglexixquan l'enginyeria elèctricava aconseguir utilitzar l'electricitat en aplicacions industrials i residencials.Nikola TeslaiThomas Edisonvan tenir un paper capdavanter en l'expansió i el desenvolupament de la utilització de l'electricitat, els seus treballs van permetre l'adveniment de lasegona revolució industrial.Avui dia, l'energia elèctrica és omnipresent a la vida quotidiana dels països desenvolupats: a partir de diferentsfonts d'energia(hidràulica,tèrmica,nuclear), l'electricitat produïda s'utilitza a les llars i a la indústria.

En el llenguatge general podem utilitzar el termeelectricitatper designar un cert nombre de fenòmens, però és massa ambigu per a ser utilitzat en els diferents àmbits científics i és substituït per un seguit de conceptes més precisos:

• Càrrega elèctrica:Propietat d'algunespartícules subatòmiquesque determina les sevesinteraccions electromagnètiques.Lamatèriaelèctricament carregada és afectada pelscamps electromagnèticsi en produeix.
• Corrent elèctric:Moviment o flux de partícules elèctricament carregades.
• Camp elèctric:Efecte produït per una càrrega elèctrica sobre altres que en són properes.
• Potencial elèctric:Capacitat d'un camp elèctric de produir untreball.
• Electromagnetisme:Interacció fonamentalentre els camps electromagnètics i les càrregues elèctriques i el seu moviment. L'electricitat està estretament relacionada amb elmagnetismei per això s'inclou dintre del camp de l'electromagnetisme, que estudia conjuntament els fenòmens elèctrics i magnètics.

Naturalesa de l'electricitat

De la mateixa manera que lamassa,lacàrrega elèctricaés una propietat de la matèria que és a l'origen de diferents fenòmens. Ningú ha observat mai de manera directa una càrrega elèctrica, però a partir de l'estudi de certespartículescom elselectronsi elsprotonsels científics han deduït que no tenien la mateixa càrrega i que sovint era oposada.

Dues càrregues de tipus oposat s'anul·len, la matèria ordinària té tants electrons com protons i, per tant, és elèctricament neutra. En el món de l'electricitat hi ha dos tipus de càrrega elèctrica que es comporten com si fossin oposades, per convenció reben la denominació de positiva i negativa. Les càrregues del mateix signe es repel·leixen, mentre que les càrregues de signe oposat s'atreuen. La magnitud de la força d'atracció o repulsió ve donada per laLlei de Coulomb.

dues càrregues de signe oposat s'atreuen	dues càrregues del mateix signe, per exemple dues càrregues positives, es repel·leixen

El moviment de les càrregues elèctriques dins la matèria és l'origen de l'electricitat.

L'electricitat estàtica

Article principal:Electricitat estàtica

Fragments de paper atrets per un CD carregat per fregament

A la natura, els electrons són portadors de càrrega negativa i els protons de càrrega positiva. Els àtoms que componen lamatèriaordinària són formats per electrons que són al voltant d'unnucli atòmiccompost de protons ineutrons(que són elèctricament neutres), com que el nombre d'electrons és igual al nombre de protons el conjunt resultant és elèctricament neutre.

Quan esfreguencerts materials entre si els electrons superficials dels àtoms d'un material són transferits als àtoms de l'altre material. Per exemple, si freguem una barra devidreamb un teixit desedaes carregarà positivament perquè els seus àtoms perdran electrons que passaran a la seda; si freguem un globus contra elscabellseixuts el carregarem negativament perquè captarà electrons del pèl.

Un regle deplàsticfregat contra la roba adquirirà una càrrega negativa, llavors podrà atreure petits fragments depaper.Això és degut al fet que el regle carregat modifica, perinducció electroestàtica,la repartició de càrregues al paper: les càrregues negatives del regle repel·leixen les càrregues negatives dels àtoms del paper i acaben a l'altre extrem del paper, al mateix temps que atreuen les càrregues positives; el resultat és que el regle atreu el paper. El mateix passa amb elCD,un plàstic, de la imatge de la dreta.

Es parla d'electricitat estàtica perquè les càrregues elèctriques no circulen sinó que es troben confinades a materialsaïllants,el plàstic, el vidre o el paper són resistents a la circulació de les càrregues. Però malgrat tractar-se de materials aïllants se'ls pot associar un corrent elèctric, detectable directament o a través delcamp magnèticassociat, si aquests materials carregats són enmoviment.

Corrent elèctric

Article principal:Corrent elèctric

Uncircuit elèctricbàsic. ElgeneradorVa l'esquerra aporta uncorrentIal circuit, proporcionantenergia elèctricaa laresistènciaR.Des de la resistència, el corrent retorna a la font, completant el circuit.

Hi ha materials com elsmetalls,l'aiguasalada,el cos humà o elgrafitque permeten que les càrregues elèctriques es desplacin fàcilment al seu través. El moviment de les càrregues elèctriques és el que coneixem com acorrent elèctric,normalment són electrons però qualsevol càrrega en moviment és un corrent elèctric, la seva intensitat es mesura enamperes.

En caminar sobre unamoquetael fregament delspeusn'arrencarà electrons i el cos es carregarà d'electricitat estàtica. En tocar el pom metàl·lic de la porta notarem una petita descàrrega elèctrica acompanyada d'unarc elèctriccausat pel desplaçament sobtat de les càrregues elèctriques cap a terra a través dels materials conductors de la porta. El moviment de les càrregues és degut al fet que n'hi havia més al cos que a terra. De la mateixa manera que dues càrregues del mateix tipus tenen tendència a repel·lir-se, en un materialconductortenen tendència a desplaçar-se cap al punt menys carregat. Aquesta diferència del nombre de càrregues entre dos cossos és el que s'anomenadiferència de potencial.

En conseqüència, per tal de crear un corrent elèctric, un moviment de càrregues elèctriques, caldrà uncircuitde material conductor que permeti el desplaçament de les càrregues i un sistema capaç de crear una diferència de potencial entre els extrems del circuit. La manera de crear la diferència de potencial és la utilització d'ungenerador,alguns exemples de generadors elèctrics en serien lapilao ladinamo.

Corrent altern i corrent continu

Hi ha dos tipus de corrent elèctric: elcorrent continui elcorrent altern.Tots els aparells elèctrics que connectem a laxarxa elèctricas'alimenten amb corrent altern, però molts dels nostres electrodomèstics, com ara eltelevisoro l'ordinador,tenen circuits electrònics que funcionen amb corrent continu i avoltatgesrelativament petits, per això disposen d'untransformadorque subministra les tensions requerides i circuitsrectificadorsque converteixen el corrent altern en corrent continu. Lesbateriesi piles elèctriques subministren corrent continu, el corrent continu és essencial per a la indústria electroquímica, exemples en serien l'obtenció industrial de l'alumini,elmagnesio elcoure.

El sentit del corrent elèctric

La primera definició de corrent elèctric es va fer com un flux de càrregues positives, a causa d'aquesta convenció històrica es considera que les càrregues flueixen des de la part més negativa d'uncircuita la més positiva. Tanmateix, el moviment d'electrons, amb càrrega negativa, és una de les formes més habituals de corrent elèctric, en aquest cas considerarien que els electrons es dirigeixen cap a la part positiva del circuit mentre les càrregues positives restarien immòbils. Però un corrent elèctric pot ser un flux departículesen qualsevol direcció, cap a la positiva, cap a la negativa o cap a les dues alhora.

Per això, en un circuit elèctric es considera que el corrent elèctric circula entre elselèctrodesdes del pol positiu cap al pol negatiu del generador de corrent que alimenta el circuit.

Però a un fil elèctric, i a qualsevolmetall,les càrregues positives (que són elsnuclis dels àtomsdel metall) no es poden moure i no poden generar cap corrent elèctric, per tant, el corrent serà generat exclusivament pel desplaçament de càrregues negatives, els electrons, cap al pol positiu del generador.

La Llei d'Ohm

Ohm (1826) va determinar la relació existent entre el corrent que circula per un conductor i la diferència de potencial aplicada a en aquest (voltatge), de manera que la seva relació l'anomenà resistència. D'aquesta forma establí que, a una diferència de potencial constant, el corrent que hi circula per un conductor és inversament proporcional a la resistència d'aquest. Per exemple, un conductor amb una resistència d'1Ω sotmès a 10V de tensió (diferència de potencial), permetrà el pas de 10A de corrent elèctric. Si augmentéssim la resistència al doble, el corrent seria la de la meitat, és a dir, 5 A, mentre que la tensió es mantindria a 10V. Aquesta llei permet obtenir el voltatge (V), les amperes (A) o la resistència (R) sempre que tinguem dos de les tres variables. La llei matemàtica que regeix aquesta relació es coneix com a Llei d'Ohm i es formula així:

Llei d'Ohm

I com a regla nemotècnica, es pot definir el Triangle d'Ohm:

Triangle de la Llei d'Ohm

L'electricitat a la natura

L'anguila elèctrica,Electrophorus electricus.

L'electricitat no és una invenció humana sinó que és present i pot ser observada en diverses formes a la natura, una de les més destacades i conegudes és elllamp.Hi ha moltes manifestacions de l'electricitat a nivell macroscòpic que ens són familiars, en podem citar l'electricitat estàtica generada per fricció, que són degudes a les interaccions entre els camps elèctrics a escalaatòmica.

Elcamp magnètic terrestrees considera produït per unadinamo natural,el nucli del planeta generaria el camp magnètic en ser recorregut per corrents elèctrics.Algunscristallscom elquars,i fins i tot elsucre,generen unadiferència de potencialentre les seves cares quan són sotmesos a unapressióexterna. Aquest fenomen rep el nom depiezoelectricitat,del grec πιέζειν (piezein) que significa pressionar, i va ser descobert el1880pels germans Curie (PierreiJacques Curie). L'efecte invers també existeix, quan un cristall és sotmès a un camp elèctric es produeix un petit canvi a les seves dimensions físiques

El llamp és una grandescàrrega elèctricaproduïda per una acumulació d'electricitat estàtica alsnúvols.En una situació normal l'aireactua com unaïllantque no permet el pas de l'electricitat, però quan s'ha acumulat prou càrrega als núvols es modifica l'estructura de l'aire i es transforma localment en unplasmaionitzat que condueix l'electricitat formant-se arcs elèctrics entre els núvols i el terra. Un altre fenomen natural de naturalesa elèctrica és elFoc de Sant Elm.

Alguns organismes com elstauronstenen la capacitat de detectar i respondre a canvis en camps elèctrics, aquest fenomen es coneix amb el nom deelectrolocalitzacióo electropercepció.Altres animals poden generar voltatges que utilitzen com a arma defensiva o de caça. L'ordredelsgimnotiformes,entre els que tenim el conegut exemple de l'anguila elèctrica,detecten la seva presa i l'estaborneixen amb alts voltatges que generen a unescèl·lulesmuscularsmodificades anomenadeselectròcits.

Tots els animals transmeten informació a través de lesmembranesde les cèl·lules mitjançant pulsacions elèctriques anomenadespotencials d'acció,entre les seves funcions es troba la comunicació a través delsistema nerviósentre lesneuronesi músculs. Un xoc elèctric estimula el sistema i causa que els músculs es contreguin. El potencials d'acció també són els responsables de la coordinació d'accions a certesplantesimamífers.

Història

Article principal:Història de l'electricitat

Benjamin Franklinexperimentant amb unesteli elsllampsdurant unatempesta.

Labombeta incandescentinventada perThomas Edison.

Des dels temps més reculats dels homínids, que l'ambre(resinafòssildepiextingit) és valorat per la seva condició d'electritzable per fricció, fins al punt que engrecambre éselektron,d'on prové la paraula electricitat. L'any600 aCTales de Miletdescriu el poder d'atracció de l'ambre fregat i la seva capacitat de produir guspires.

El1927es va trobar a l'Iraqun objecte arqueològic d'interpretació discutida, conegut com abateria de Bagdad,datat al voltant del250 aC,que s'assembla a una cel·la electroquímica. No s'han trobat documents que en demostrin la seva utilització.

Ni romans, ni gots, ni àrabs, ni els cristians de l'edat mitjana,no progressaren en absolut, ans al contrari, desconeixien totalment l'electricitat, amb l'excepció d'algunalquimista.No fou fins a la publicació del llibreDe Magnete,el1600perWilliam Gilbert,on es va descriure els fenòmens coneguts pels grecs, utilitzant la paraula llatinaelectricusi va establir les diferències entremagnetismei electricitat. El1660Otto von Guerickeva inventar ungenerador electroestàtic.

Benjamin Franklinel1752,formula la teoria delcorrent elèctric,explicant la presència de càrregues positives i negatives. El1800Alessandro Voltatorna a inventar la Bateria de Bagdad i descriu la diferència depotencial elèctric.

El1876,Thomas Alva Edison,que tenia por a l'obscuritat, crea "La Fàbrica d'invents de tota classe" a Menlo Park, New Jersey. El1878,després d'una sèrie d'importants invents, experimenta amb el recent invent de SirJoseph Wilson Swan:lalàmpada incandescent,basada en els experiments deHienrich Göbel,descobrint més de 1.000 maneres diferents amb diferents metalls i fibres, de com no construir la bombeta i gastant més de 50.000$; finalment patenta el filament debambúcarbonitzat per industrialitzar la bombeta d'incandescència.

El 21 d'octubre1879inaugura la primera sèrie de focus en paral·lel que va funcionar 48 hores, busca finançament enJohn Pierpoint Morgan,per fundar l'Edison General Electric,basada en els principis moderns de generació i producció, estrenant el1882la primera planta elèctrica decorrent continual carrer Pearl deNova York,també dissenya una locomotora i un cotxe elèctrics; comença una nova era.

Nikola Tesla(usant unabobina de Teslaen el seu laboratori de Colorado Springs (c.1900). La imatge és una exposició doble, que il·lustra la magnitud de la descàrrega elèctrica.

Mentre Edison recomanava al Senat la llei contra el transport del corrent elèctric a molt alta tensió va irrompre un altre mag de les patents, el revolucionari, bohemi i genialNikola Tesla(800 patents), empleat a la companyia telefònica deBudapestsubsidiària d'Edison, amb el projecte del generador de corrent altern; Edison li justificà la seva oposició a la molt alta tensió perquè no es podia emmagatzemar, però sobretot per extremadament perillosa, cara i inhumana, i li ofereix perfeccionar els generadors de corrent continu autogestionària basant-se en les energies lliures, hi treballa molt eficientment, però obstinat i convençut, amb fe cega, de les seves teories, trenca relacions amb Edison i no para fins a inaugurar, el1893,el primergenerador hidroelèctricde corrent altern als salts delNiàgara,il·luminar 50.000 focus a l'Exposició Universal i transmetre-la fins a la ciutat deBuffalo(Estat de Nova York).

Amb la convocatòria del concurs per la concessió del subministrament d'energia elèctrica a la ciutat deNova York,esclata una guerra pública entre partidaris del corrent continu de l'Edison General Electrici partidaris del corrent altern deWestinhouse,fins a tal punt que Edison per tal de demostrar el perill mortal de l'Alta Tensió organitza execucions públiques de gossos i gats, fins i tot filma l'electrocució d'un elefant sobre una planxa de ferro en el Zoo de Nova York, horroritzant l'opinió pública, excepte aquells que posteriorment apliquen el "progrés" per inventar lacadira elèctrica;la primera execució humana fou un fracàs. Els accionistes d'Edison General Electric exigiren apostar pel corrent altern, J. P. Morgan acomiadà Edison per oposar-s'hi i eliminà el seu nom de la companyia. Al mateix temps Tesla cedia els seus drets per salvar la companyia Westinhouse.

Els beneficis en termes empresarials, fou el que decidí d'apostar pel transport de l'energia a grans distàncies, amb la consegüent construcció de transformadors per elevar l'alta tensió (1000 V) en què es genera l'energia elèctrica a la molt alta tensió (132.000 V o 400.000 V) és a dir, pujar elvoltatgeper reduir la intensitat (són inversament proporcionals), amb la finalitat de reduir pèrdues perEfecte Jouleen el transport a grans distàncies; posteriorment per la distribució es redueix el voltatge a la Mitja Tensió (de 25-30 kV, passant per 45 kV fins a 66 kV) en les subestacions, a partir d'aquí encara s'ha de tornar a reduir segons si s'utilitzen en la indústria (entre 33 kV i 380 V) o en instal·lacions domiciliàries (entre 220 i 110 V), on actualment per utilitzar-la es torna a reduir fins als 9 V o 12 V del corrent continu. A més d'aquest gran negoci de construccions hi havia més beneficis en termes empresarials a favor de la molt alta tensió, gràcies al fet que el corrent altern no es pot emmagatzemar i se n'ha d'estar produint constantment, preveient el màxim consum per evitar caigudes de tensió.

Producció

Article principal:Generació d'energia elèctrica

Fonts de l'electricitat mundial l'any 2000
	a: Carbó 39% b: Hidroelectricitat 17% c: Nuclear 17% d: Gas 17% e: Petroli 8% f: Eòlic, geotèrmic, etc.,... 2%

L'electricitat representa al voltant d'un terç de l'energia consumida al món, l'electrotècniaés la part de la ciència que s'ocupa de les aplicacions domèstiques i industrials de l'electricitat: producció, transformació, transport, distribució i utilització. En general, la generació d'energia elèctrica consisteix a transformar alguna classe d'energia química,mecànica,tèrmicaolumínica,entre d'altres, enenergia elèctrica El mètode més habitual per a produir grans quantitats d'electricitat és la utilització d'ungenerador,que converteix l'energia mecànicaencorrent altern.La font d'energia no ha de ser necessàriament de tipus mecànic, per exemple, en el cas de lespilesésquímici en el cas dels panells solars és l'efecte fotoelèctric.

Generació massiva

Per a la generació industrial es recorre a instal·lacions denominades centrals elèctriques, que executen alguna de les transformacions esmentades en l'apartat anterior. Aquestes constitueixen el primer esglaó del sistema de subministrament elèctric. La generació elèctrica es realitza, bàsicament, mitjançant ungenerador,si bé aquests no difereixen entre si pel que fa al seu principi de funcionament, varien en funció de la forma en que s'accionen. Explicat d'una altra manera, difereix en quina font d'energia primària s'utilitza per convertir l'energia continguda en ella, en energia elèctrica. Hi ha molts tipus de centrals productores d'electricitat que es diferencien unes de les altres en la manera en com obtenen l'electricitat. L'energia que origina la major part de l'electricitat és generada a partir d'altres fonts d'energia, com lacalor,que al seu torn és aconseguida d'un altre tipus d'energia com poden ser elscombustibles fòssils,o unaenergia renovable,com podria ser l'energia solar.També es pot utilitzar una energia mecànica directament com en el cas de les centrals hidroelèctriques o les eòliques.

L'energia elèctrica es pot obtenir
a partir de	mitjançant
Energia mecànica	Generador elèctric
Energia tèrmica	Termoparell
Energia Elèctrica	Transformador
Radiació electromagnètica	Cèl·lula fotoelèctrica
Energia química	Pila de combustible
Energia nuclear	Generador termoelèctric per radioisòtops

• Lescentrals hidroelèctriquesutilitzen la força de l'aigua.
• Lescentrals nuclearsutilitzen l'urani.
• Lescentrals tèrmiquescremencarbó,petroliobiomassa.
• Elsparcs eòlicsaprofiten la força delvent.
• Lesplaques fotovoltaiquesi lesplaques solarsaprofiten l'energia delSol.

Generació a petita escala

• Ungrup electrogenpermet generar electricitat a partir de l'acció d'unalternador.
• Unabateria elèctrica(opila) genera electricitat mitjançant unareacció químicaentre dues substàncies que es troben en el seu interior.
• Unapila de combustibleté un funcionament similar a la pila, però està dissenyada per operar sota un flux continu de reactius.
• Ungenerador termoelèctric per radioisòtopsgenera electricitat a partir de ladesintegració radioactivade determinats elements.

Transport i distribució

Subestació elèctrica

Aspecte d'una torre d'alta tensió.Es transporta l'electricitat a voltatges molt alts per reduir les pèrdues perefecte Joule.

El corrent elèctric que circula a través de laxarxa elèctricaés sovint de tipus altern itrifàsicperquè és més econòmic de produir i de transportar. Tot i que el consumidor final necessita corrent debaixa tensió,que és poc perillosa, quan es tracta de grans distàncies és més econòmic transportar corrent amolt alta tensió.

A potència constant, si s'augmenta la tensió es redueix la intensitat del corrent (($P=U\times I\times \cos(\phi )$en monofase) i també les pèrdues perefecte Jouleo pèrdues tèrmiques ($P_{th}=R\times I^{2}$). A més l'efecte pelllimita la circulació del corrent a la superfície exterior dels conductors, el que obligaria a la utilització de cables de coure de gran secció. Per això s'utilitzentransformadorselevadors de tensió per tal de reduir la intensitat del corrent durant el transport i transformador que baixen la tensió per crear el corrent de baixa tensió que es distribueix als consumidors.

El consum d'energia elèctrica com a indicador econòmic

Una part molt important de l'energia elèctrica és consumida per les empreses, i depèn fortament de la seva activitat (per exemple, unrestaurantnomés consumeix electricitat, peril·luminacióiclimatització,quan està obert, i elmotord'unamàquinaa unafàbricanomés consumeix electricitat quan està funcionant). A més, com que l'electricitat no es pot emmagatzemar, la variació del seu consum respon instantàniament amb la variació de l'activitat. Per tant, el consum d'energia elèctrica és un indicador indirecte útil per seguir l'evolució de l'activitat econòmica.

Tot i això, cal tenir en compte que hi ha factors diferents a la variació de l'activitat econòmica que poden afectar el consum d'electricitat:

• El consum d'electricitat de les famílies representa també una part important del total (per exemple, a la ciutat deBarcelonarepresenta més de la meitat del total del consum enbaixa tensiósegons la web de l'ajuntament.Aquest consum no depèn de l'activitat de les empreses ni, a curt termini, depèn tampoc gaire de la variació de la renda de les famílies.

• Les condicions climàtiques afecten molt al consum d'electricitat pel consum en climatització. Es pot fer un tractament estadístic per mirar d'aïllar aquest factor, però si s'analitza la variació interanual del consum s'anul·la bona part de l'efecte del clima, ja que comparem el consum en el mateix mes o el mateix trimestre d'anys diferents, en els que les temperatures podem esperar que no siguin gaire diferents.

D'altres indicadors indirectes poden no tenir aquests problemes. Per exemple, elconsum aparent de ciment(que ens informa de l'activitat del sector de laconstrucció) no l'afecta el consum domèstic ni varia gaire amb les condicions meteorològiques (si més no, en el nostreclima).

Els perills de l'electricitat

Senyal de perill elèctric peralta tensió.

L'aplicació d'un voltatge sobre el cos humà provoca la circulació d'un corrent elèctric a través delsteixits,el llindar de percepció varia segons la freqüència del corrent i el camí que segueixi, se situaria entre 0,1 i 1 mA per a les freqüències elèctriques més habituals malgrat que sota determinades condicions es pot arriba a detectar corrents de l'ordre dels microamperes.Si el corrent és prou gran causarà la contracció delsmúsculs,la fibril·lació delcori cremades als teixits. L'absència visual de cremades no significa que no n'hi hagi d'internes, que poden esdevenirnecrosi,al llarg del camí que ha seguit l'electricitat a través del cos. El dolor que causa un xoc elèctric pot ser intens i per això ha estat utilitzada com a mètode detortura.També s'ha utilitzar com a mètode d'execució, la mort causada per un xoc elèctric rep el nom d'electrocució.

Es considera que una tensió a partir de 500V AC (corrent altern) o 12000V DC (corrent continu) és perillós i potencialment mortal. Les conseqüències d'una enrampada dependran de la natura de la tensió implicada (corrent altern o corrent continu), de laresistènciadel cos humà (que disminueix a mesura que augmenta la tensió, 5.000ohmsamolt baixa tensióper 1.000 ohms a 220 V AC), de l'amplitud del corrent i del temps d'exposició al corrent.

Hi ha uns llindars que s'accepten de manera generalitzada i sobre els que es basen les normes de seguretat:

• A partir de 20 mA hi ha risc de fibril·lació cardíaca si el corrent passa pel cor. Per això es considera que per sota de lamolt baixa tensió(50 V AC i 120 V DC) hi ha poc risc pels humans.

• A partir de 1.000 V hi ha perill fins i tot sense que hi hagi contacte amb elconductorperquè es produeix laionitzacióde l'airei esdevé conductor. Les distàncies mínimes de separació respecte dels conductors són calculades en funció de la tensió. Aquesta característica és la que porta a prohibir l'entrada a llocs on hi hagi transformadors elèctrics, a establir una distància mínima entre els conductors d'una línia d'alta tensió. La ionització de l'aire també és la causa del soroll que se sent quan som a prop d'una d'aquestes línies d'alta tensió.

Contaminació electromagnètica

Les infraestructures elèctriques com les línies d'alta tensió generen camps electromagnètics de baixa freqüència, aquest tipus deradiacionsno ionitzants no tenen l'energia suficient per provocarmutacionsde l'ADNi, per tant, no serien potencialmentcancerígenes.Avui dia es parla decontaminació electromagnèticaper a referir-se a l'exposició dels éssers vius o els aparells a un camp electromagnètic i es discuteix sobre els efectes nocius d'aquesta exposició sobre lasaluto lafertilitat.

Cronologia

En els punts següents s'anomenen les deferents invencions i descobriments:

• 630-550 aCTales de Miletva ser el primer a observar el fet que l'ambre,en ser fregat, adquireix el poder d'atracció sobre alguns objectes.

• 374-287 aC el filòsof grecTeofrastva ser el primer què en un tractat escrit tres segles després de Tales va establir que altres substàncies tenien aquest mateixa característica, deixant així constància del primer estudi científic sobre l'electricitat.

• 1600: la reinaElisabet I d'Anglaterraordena al físic reialWilliam Gilbert(1544-1603) estudiar elsimantsper millorar l'exactitud de lesbrúixolesutilitzades a la navegació, sent aquest treball la base principal per a la definició dels fonaments de l'electroestàticaimagnetisme.

• 1672: el físic alemanyOtto von Guericke(1602-1686) va desenvolupar la primera màquina electroestàtica per produir càrregues elèctriques.

• 1733: el francèsCharles François de Cisternay du Fay(1698-1739) va ser el primer a identificar l'existència de dues càrregues elèctriques, les quals va denominar electricitat vítria i resinosa, més tard conegudes com a positiva i negativa.

• 1745: Es desenvolupa el que donaria pas alcondensadorelèctric, l'ampolla de LeidenperE. G. von Kleist(1700-1748) iPieter van Musschenbroek(1692-1761) a laUniversitat de Leiden,amb aquesta ampolla es va emmagatzemarelectricitat estàtica.

• 1752:Benjamin Franklin(1706-1790) va demostrar la naturalesa elèctrica delsllamps.Va desenvolupar la teoria que l'electricitat és un fluid que existeix en la matèria i el seu flux es deu a l'excés o defecte del mateix en ella. Invent elparallamps.

• 1766: el químicJoseph Priestley(1733-1804) prova que la força que s'exerceix entre les càrregues elèctriques varia de forma inversament proporcional a la distància que les separa.Priestley va demostrar que la càrrega elèctrica es distribueix uniformement en la superfície d'una esfera buida, i que al seu interior, no hi ha un camp elèctric, ni una força elèctrica.

• 1776:Charles-Augustin de Coulomb(1736-1806) va inventar la balança de torsió amb la qual, va mesurar amb exactitud la força entre les càrregues elèctriques i corroborar que aquesta força era proporcional al producte de les càrregues individuals i inversament proporcional al quadrat de la distància que les separa. Elcoulombés la mesura de la càrrega elèctrica.

• 1800:Alessandro Volta(1745-1827) construeix la primera cel electroestàtica i labateria elèctricacapaç de produir corrent elèctric. La seva inspiració li va venir de l'estudi del físic italiàLuigi Galvani(1737-1798) sobre els corrents nervioses-elèctriques a les cuixes de granotes. Les seves investigacions posteriors li van permetre elaborar una cel·la química capaç de produir corrent continu, desenvolupament lapila voltaica.

• Entre 1801-1815 sirHumphry Davy(1778-1829) desenvolupa l'electroquímica (nom assignat per ell mateix), explorant l'ús de la pila de Volta o bateria, i tractant d'entendre com aquesta funciona.

• 1801: l'arc elèctrici laincandescènciaen un conductor energitzada amb una bateria.

• 1806: publica el resultat de les seves investigacions sobre l'electròlisi,on aconsegueix la separació del magnesi, bari, estronci, calci, sodi, potassi i bor.

• 1807: fabrica una pila amb més de 2000 plaques dobles, amb la qual descobreix elclori demostra que és un element, en lloc d'un àcid.

• 1815: inventalàmpada de seguretatper alsminaires,amb la col·laboració deMichael Faraday.

• 1812: el matemàtic francèsSiméon Denis Poisson(1781-1849) va publicar l'equació de Poisson,el seu treball més important relacionat amb l'aplicació matemàtica a l'electricitat imagnetisme,descrivint les lleis de l'electroestàtica.

• 1819: el científic danèsHans Christian Oersted(1777-1851) descobreix l'electromagnetisme,quan en un experiment per als seus estudiants, l'agulla de la brúixola posada accidentalment prop d'un cable energitzat per una pila voltaica, es va moure. Aquest descobriment va ser crucial en el desenvolupament de l'electricitat, ja que va posar en evidència la relació existent entre l'electricitat i el magnetisme.

• 1820: els francesosJean-Baptiste Biot(1774-1862) iFélix Savart(1791-1841), determinen lallei de Biot-Savartamb la qual calculen la força que exerceix un camp magnètic sobre una càrrega elèctrica i defineixen que la intensitat delcamp magnèticproduït per un corrent elèctric és inversament proporcional al quadrat de la distància.

• 1823: l'anglèsWilliam Sturgeon(1753-1850) construeix el primerelectroimant.

• 1823:André-Marie Ampère(1775-1836) estableix els principis de l'electrodinàmica,quan arriba a la conclusió que la força electromotriu és producte de dos efectes: latensió elèctricai elcorrent elèctric.Experimenta amb conductors, determinant que aquests s'atreuen si els corrents flueixen en la mateixa direcció, i es repel·leixen quan flueixen en contra.

• 1826: el físic alemanyGeorg Simon Ohm(1789-1854) va formular lallei d'Ohm,definint la relació exacta entre la tensió i el corrent. L'Ohmés la unitat de mesura de laresistència elèctrica.

• 1828: el matemàtic anglèsGeorge Green(1793-1841) va publicar el treball"An Essay on the Application of Mathematical Analysis to the Theories of Electricity and Magnetism"en el qual va ampliar el treball de Poisson obtenint una solució general per al càlcul dels potencials.

• 1828: l'americàJoseph Henry(1799-1878) va perfeccionar els electroimants, va observar que la polaritat canviava en canviar la direcció del flux de corrent, i va desenvolupar el concepte d'autoinductància.El 1846 va ser nomenat com el primer director del Museu Smithsonian.

• 1831:Michael Faraday(1791-1867) als 14 anys treballava com enquadernador, la qual cosa li va permetre tenir el temps necessari per llegir i desenvolupar el seu interès per la física i la química. Malgrat la seva baixa preparació formal, va fer un pas fonamental en el desenvolupament de l'electricitat en establir que el magnetisme produeix electricitat a través del moviment.

• 1835:Samuel Morse(1791-1867), mentre tornava d'un dels seus viatges, va concebre la idea d'un simple circuit electromagnètic per transmetre informació, inventant eltelègraf.El 1843 va construir una línia de 41 milles des Baltimore fins al Capitoli a Washington DC.

• 1858 ATCThe American Telegraph Companyconstrueix el primercable transatlàntic de telègrafdes de la costa est dels Estats Units fins a Irlanda.

• 1840-42: el físic anglèsJames Prescott Joule(1818-1889) va descobrir l'equivalència entretreball mecànici lacaloria,junt amb el científic alemanyHermann von Helmholtz(1821-1894) va definir laprimera llei de la termodinàmicavan demostrar que els circuits elèctrics complien amb lallei de la conservació de l'energiai que l'electricitat era una forma d'energia.Joule també va inventar lasoldadura elèctricad'arc i va demostrar que la calor generada pel corrent elèctric era proporcional al quadrat del corrent.

• 1845: el físic alemanyGustav Robert Kirchhoff(1824-1887), als 21 anys, va anunciar les lleis que permeten calcular els corrents, i tensions en xarxes elèctriques conegudes com aLleis de KirchhoffI i II.

• 1847: l'anglèsWilliam Staite(1809-1854) va rebre el crèdit per al desenvolupament de lallum d'arcquè serien comercialment utilitzades a partir de 1876 amb les millores introduïdes pel rusPaul Jablochkoff(1847-1894).

• 1854: el matemàtic anglèsWilliam Thomson(Lord Kelvin) (1824-1907), amb el seu treball sobre l'anàlisi teòric sobre transmissió per cable, va fer possible el desenvolupament del cable transatlàntic.

• El 1851 va definir lasegona llei de la termodinàmica.

• El 1858 va inventar el cable flexible.

• 1859: El Científic AlemanyJulius Plücker(1801-1868) va descobrir elsraigs catòdics.

• 1868: el científic belgaZénobe Gramme(1826-1901) va construir la primera màquina de corrent continu, ladinamo,punt de partida de la nova indústria elèctrica. El 1870 va patentar la teoria de lamàquina magneto-elèctricaper a produir corrent continu.

• 1870: el matemàtic anglèsJames Clerk Maxwell(1831-1879) va formular les quatre equacions que serveixen de fonament de lateoria electromagnètica.Va deduir que la llum és unaona electromagnètica,i que l'energia es transmet per ones electromagnètiques a lavelocitat de la llum.

• 1876: l'escocès-americàAlexander Graham Bell(1847-1922) va inventar eltelèfon.

• 1879: el físic anglèsJoseph John Thomson(1856-1940) va demostrar que els raigs catòdics eren constituïts departícules atòmiquesde càrrega negatives a le què anomenà "corpuscles", actualment coneguts com aelectrons.

• 1881:Thomas Alva Edison(1847-1931) produeix la primerallum incandescentamb un filament de cotó carbonitzat. Aquest filament va romandre encès durant 44 hores.

• 1881: va desenvolupar el filament de bambú amb 1/7 lúmens per watts. El 1904 el filament de tungstè amb una eficiència de 7.9 lúmens per watts. El 1910 el llum de 100 watts amb rendiment de 10 lúmens per watts.

• 1882 va instal·lar el primer sistema elèctric per vendre energia per a la il·luminació incandescent als Estats Units per a l'estació Pearl Street de la ciutat de Nova York.

• 1884:Heinrich Rudolf Hertz(1847-1894) va demostrar la validesa de lesequacions de Maxwelli les va reescriure tal com es coneixen avui en dia. El 1888 va rebre el reconeixement pels seus treballs sobre lesones electromagnètiques:propagació, polarització i reflexió d'ones.

• 1884: el físic anglèsJohn Henry Poynting(1852-1914), alumne de Maxwell, va publicar un article en el qual demostrava que el flux d'energia es podia calcular mitjançant una equació que representa la interrelació entre el camp elèctric i magnètic. Aquesta equació representa l'anomenatVector de Poynting.

• 1888: l'inventor i investigador serbi-americàNikola Tesla(1857-1943) va desenvolupar la teoria de camps rotatoris, base dels generadors i delmotor elèctric asincrònicde corrent altern.

• 1888, el motor d'inducció, la millora de la dinamo, el mètode per convertir i distribuir corrents elèctriques.

• 1890, el motor de corrent altern.

• 1892, el sistema de transmissió de potència.

• 1893 a la fira de Chicago,George Westinghousei Tesla presenten tot un sistema elèctric en corrent altern a escala per a demostrar les seves bondats.

• 1894, el generador elèctric.

• 1896 l'equip per produir corrents i tensions d'alta freqüència.

• 1897 millores en eltransformador elèctric.

• 2016Westinghouseposa en servei la primera planta de Generació d'Electricitat comercial de corrent alterna al Niagara.

Vegeu també

• Enrampada elèctrica
• Electrònica
• Llista d'empreses comercialitzadores d'energia elèctrica dels Països Catalans
• Balanç net zero per a l'autoconsum elèctric
• Comptador elèctric
• Electricista

Enllaços externs

• Electricitat i magnetisme,vídeos i explicacions sobre fenòmens relacionats amb l'electricitat. (en castellà)
• Web de tecnologia elèctricaRecull complet d'anotacions i apunts sobre tot allò relacionat amb el món de la tecnologia aplicada a l'electricitat. (en castellà)

Viccionari