Existe una relación entre la electricidad y el magnetismo, este fenómeno lo utilizamos todo el tiempo, por ejemplo, un conductor al cual se le hace pasar una corriente eléctrica generará un campo magnético. Para maximizar este efecto se hacen uso de bobinas, las cuales son alambres de conductor a las que se han dado muchas vueltas, con cada vuelta el campo magnético del conductor se sumara, de tal forma que al final tendremos un dispositivo llamado electroimán.
Es posible darle incluso mas intensidad al campo utilizando materiales ferromagnéticos, este experimento lo realizamos muchos de nosotros cuando éramos niños, dando vueltas con un alambre esmaltado a un clavo y después pasando corriente por el alambre por medio de una batería.
Aunque no tan popular el efecto contrario también es posible realizarlo de forma sencilla, si nosotros tenemos una bobina en presencia de un campo magnético el cual varia en el tiempo se producirá una corriente por la bobina la cual podemos utilizar para alimentar circuitos eléctricos.
Aun que existen diferentes configuraciones en termino a la orientación de las bobinas y la forma de generar el campo magnético mucha de la generación de la electricidad se basa en hacer rotar un campo magnético el cual generara corriente en las bobinas, este aparato se llama un alternador.
Es posible hacer girar el alternador utilizando únicamente la fuerza física, sin embargo se han desarrollado formas de hacerlo girar por medio de diferentes fuentes de energía (hidráulica, eólica, solar, nuclear, por combustibles fósiles), al final todo se basa en la transformación de energía.
Algunos detalles de los tipos de energía se comentaran más adelante.
La Luz y el Espectro Electromagnético.
El panel solar es un dispositivo el cual transforma la energía de los fotones (La cual es la partícula portadora de la fuerza electromagnética) directamente en corriente. Se explorará a grandes rasgos cómo funcionan los paneles solares pero primero es necesario entender algunas generalidades de la luz.
La luz tiene un comportamiento undulatorio así que empecemos analizando las partes de una onda, Las parte más alta de una onda se llama la cresta, de la misma forma la parte mas baja de una onda se llama valle. La diferencia entre la cresta y el valle es la amplitud. La amplitud de una onda será directamente proporcional a la intensidad que esta tenga, por ejemplo, en el sonido (El cual también es una onda) la amplitud será el volumen, en la luz este parámetro será la intensidad de la luz percibida.
Otro parámetro que se debe de tomar en cuenta en las características de la onda es el periodo, el cual este definido como el tiempo que tarda un ciclo en volver a empezar, si invertimos el periodo nos dará un termino llamado frecuencia, la cual básicamente nos indica cuantos ciclos se completan en una unidad de tiempo (s), nuevamente tomando nuestro ejemplo del sonido, su la amplitud es el volumen de una onda de sonido, entonces la frecuencia será el tono, en donde a frecuencias más altas se tienen sonidos mas agudos y a frecuencias más bajas se tienen sonidos más graves.
En la luz la frecuencia nos dará el color que alcanzamos a percibir, en donde el color con menos frecuencia es el rojo y el color con mas frecuencia es el violeta. sin embargo, la luz es solo una pequeña parte que alcanzamos a percibir con nuestros ojos de algo mayor, este es el espectro electromagnético, también conviene hacer notar que mientras la frecuencia de una onda aumente también su energía incrementará.
Este efecto se puede observar cuando nosotros calentamos un metal, primero recordemos que los objetos (incluidos los seres vivos) emiten “luz” en forma de radiación infrarroja, la cual como su nombre lo indica es una parte del espectro electromagnético cuya frecuencia se encuentra por debajo del rojo (infra:abajo y rojo) y que nuestros ojos no alcanzan a captar.
Mientras el objeto se calienta este tendrá más energía, de tal forma que los fotones que emita se irán moviendo a frecuencias más altas, hasta que finalmente el objeto empezara a emitir en frecuencias de luz visible, empezando con el rojo, es por eso que cuando sucede este fenómeno decimos que el objeto se encuentra al “rojo vivo”.
La luz es una pequeña parte de algo más grande llamado el espectro electromagnético, de hecho nuestros ojos se adaptaron a reaccionar a estas longitudes de onda que van desde los 380 nm para la luz violeta hasta los 700 nm para la luz roja. Entre estos dos números encontramos todos los diferentes colores siguiendo el orden de los colores del arcoíris.
Esto no significa que si no podemos verlo con nuestros ojos no exista algo más allá, si nos movemos a frecuencias más altas del rojo nos encontramos con la luz infrarroja, la cual aún que no la podamos ver con nuestros ojos la hemos experimentado, por ejemplo, con los controles remotos de nuestra televisión, seguro hemos percibido que en la parte superior tienen un foquito (LED), el cual por más que presionemos cualquier botón nunca vemos que encienda.
La noticia es que dicho LED si enciende, únicamente está encendiendo en una longitud de onda, la cual nuestros ojos no están adaptados a captar. Sin embargo, podemos diseñar componentes capaces de ser exitados con luz infrarroja y esa es la razón por la que podemos cómodamente cambiar el canal desde el sillón sin tener que levantarnos, las cámaras de nuestros SmartPhone también son capaces de captar está señal.
Una buena técnica para verificar si nuestro control remoto aún tiene batería es apuntar el LED hacia la cámara del celular y observar el control por la pantalla mientras presionamos cualquier botón. Haz el experimento tu mismo.
A frecuencias más altas de la luz infrarroja nos encontramos las microondas, las cuales las utilizamos todos los días en casa para calentar los alimentos y más allá
todavia nos encontramos las ondas de televisión y ondas de radio, estás las utilizamos para comunicarnos. Estás frecuencias son radiación no ionizante, por lo que se consideran relativamente seguras de utilizar.
Hay que tener en cuenta que mientras mayor sea la frecuencia de mi onda, menor será la energía que porta. Por lo que mientras menor sea la frecuencia mayor será la energía.
De tal forma que si nosotros nos movemos hacia las zonas de menor frecuencia después de la luz violeta, nos encontramos con la radiación ultravioleta, está radiación es ionizante. Por los que tenemos que cuidar de no estar en contacto con ella, sin embargo si la llegamos a utilizar en ciertas aplicaciones, como el curado de algunos polímeros y resinas.
Más energética aún son los rayos x y finalmente los rayos gamma, los cuales son fotones de alta energía que pueden producirse de las reacciones de fisión que se dan en núcleos de átomos radioactivos.