Medio Ambiente

Pandilla Kids (3ro., 4to., 5to. y 6to. Año de primaria)

PK-99-MA Generación de energía para cargar un celular.

Asesor: Monica Romero Jimenez

Autor: Monica Romero Jimenez

Resumen

Pregunta de Investigación

¿Cómo funciona la carga de energía en un celular?

Planteamiento del Problema

Actualmente las tecnologías de carga de celulares se han hecho cada vez más modernas principalmente en la velocidad que lo realizan pero no atendemos el comprender como funcionan estos dispositivos, es por eso que investigaremos cómo funcionan y cuáles son sus características.

Antecedentes

Para la investigación de este trabajo tenemos que conocer los dos tipos de corriente que existen que son la corriente  alterna (AC) y la corriente directa (DC).

¿Qué es la corriente alterna?

La corriente alterna es un tipo de corriente en el que el flujo eléctrico varía en cuanto a la magnitud (valor del voltaje) y sentido (dirección del voltaje), alternándose en períodos de tiempo determinados.

Estas variaciones generan distintas formas en la oscilación, siendo la más común la oscilación senoidal, con la que se obtiene una transmisión de energía mucho más eficiente y por tanto, es una de las más utilizadas.

Otras formas de oscilación de la corriente alterna, como la triangular o la rectangular tienen aplicaciones muy específicas, como la electrónica y los estudios matemáticos.

Origen de la corriente alterna

En 1832, el inventor parisino Hippolyte Pixii creó un generador de corriente alterna, basado en los principios del campo magnético del físico y químico británico Michael Faraday. Esto permitió experimentar y desarrollar diferentes aplicaciones, especialmente en Europa.

Sin embargo, fue el físico e inventor Nicola Tesla quien, en 1882, construyó el primer motor de inducción de corriente alterna. Esto permitía la transformación de la corriente alterna en corriente continua, usando un motor como una suerte de conversor.

Posteriormente, y viendo el alcance que podría tener la corriente alterna en la vida cotidiana, desarrolló un transformador que permitía elevar la tensión la tensión eléctrica y disminuir su intensidad para poder transmitir la corriente a largas distancias, y luego disminuir la tensión al llegar al punto de consumo para que pudiera ser aprovechada de manera eficiente.

La importancia de la invención del transformador radica, fundamentalmente, en un tema de eficiencia y seguridad, ya que representaba una situación de peligro que un hogar común recibiera una alta cantidad de energía eléctrica.

Además, la corriente continua no puede viajar a través de largas distancias sin generar pérdidas importantes de energía, algo que sí puede hacer la corriente alterna.

Por lo tanto, con estos desarrollos se abrían las puertas para mejorar la calidad de vida y acelerar los procesos de industrialización, especialmente en los entornos urbanos, ya que si bien ya existía y se aplicaba la electricidad con fines prácticos, se hacía con corriente directa, que por sus características resultó ser poco práctica comparada con la corriente alterna.

Finalmente, en 1891, se pudo comprobar la eficacia no solo de la corriente alterna, sino del generador y transformador creado por Tesla, cuando se realizó la primera transmisión interurbana de corriente en Colorado, Estados Unidos.

Componentes de la corriente alterna

  • Ciclo: es la variación de tensión eléctrica de cero a un valor máximo positivo, luego a cero y de allí a un valor máximo negativo.
  • Período: el tiempo en el que ocurre un ciclo. Se expresa en segundos.
  • Frecuencia:el número de ciclos por unidad de tiempo (segundos). Se expresa en Herzios (Hz). En el continente americano, la frecuencia estándar es de 60 Hz y en Europa y el resto del mundo, 50 Hz.

 

Figura 2.

Ventajas de la corriente alterna

  • Generadores más eficientes con respecto a la corriente continua.
  • Posibilidad de generar cambios de tensión e intensidad de manera segura y económica con los transformadores.
  • Transporte de energía a mayores distancias y a alta tensión usando menos conductores eléctricos.
  • Permite un mayor rango de voltajes con el uso del transformador.
  • Se puede convertir en corriente continua con el uso de un rectificador.
  • Desaparición o disminución de riesgos y fenómenos asociados al uso de la energía eléctrica, así como corrosiones electrolíticas y magnetización de piezas metálicas.

Aplicaciones de la corriente alterna

  • Alumbrado público.
  • Conexiones eléctricas domésticas y de uso público.
  • Dispositivos de uso doméstico e industrial con conexión de corriente (electrodomésticos, máquinas de lavado de autos, por ejemplo).

 

¿Qué es la corriente directa?

La corriente directa, también conocida como corriente continua es un flujo de carga eléctrica que no cambia su dirección, por lo que siempre va del polo positivo al polo negativo.

Si bien se consideró que la corriente directa no era tan eficiente como la corriente alterna, la realidad es que hoy en día este tipo de corriente tiene aplicaciones prácticas, especialmente en el mundo de la electrónica.

Además, el desarrollo de la corriente directa de alta tensión ha reemplazado a la corriente alterna en sistemas de envergadura, como los cables submarinos de larga distancia.

Origen de la corriente directa

La corriente continua fue descubierta en 1800 por el físico italiano Nicola Volta, quien desarrolló la primera pila voltaica.

Después de que el inventor francés Hippolyte Pixii desarrolló su generador de corriente alterna en 1832, y posteriormente le creara un conmutador que hacía las veces de interruptor, se obtuvo corriente continua. Con estos avances tecnológicos comenzó la generación de electricidad en centrales eléctricas y posteriormente, el uso doméstico de las bombillas incandescentes basadas en corriente continua, de Thomas Edison.

Sin embargo, después de lograr la manipulación de los voltajes de la corriente alterna con el uso de los transformadores, la corriente continua se volvió impráctica.

Fue en 1950 que la corriente directa volvió a considerarse útil con la transmisión de la corriente continua de alta tensión, lo que permitió que fuera una alternativa para los sistemas que requerían corriente alterna.

Hoy en día, se utilizan rectificadores para cambiar la tensión de la corriente continua de los dispositivos que lo ameriten, como los aparatos electrónicos.

Ventajas de la corriente directa

  • Se puede almacenar en forma de baterías, lo que permite tener una fuente de energía a disposición para los dispositivos, aparatos, o máquinas que permitan este tipo de recursos.
  • En algunos casos, las baterías pueden ser recargables.
  • Su uso es más seguro que el de la corriente alterna, lo que ha permitido desarrollar múltiples soluciones, especialmente con fines domésticos.
  • Permite un uso de voltajes más bajos para transmitir electricidad por medio de cables.

 

Aplicaciones de la corriente directa

  • Automóviles.
  • Sistemas de transporte subterráneo y ferrocarriles.
  • Telefonía móvil.
  • Computadoras (deben alimentarse con corriente alterna, pero internamente esta se transforma en corriente directa).
  • Todo dispositivo o aparato que requiera el uso de baterías.

Objetivo

Dar a conocer los dos tipos de corriente para comprender como se realiza la carga de energía en un celular.

Justificación

Nos interesó este tema porque queremos investigar si es posible cargar un celular con energía casera.

Hipótesis

Si damos a conocer como se genera la energía eléctrica y los dos tipos de corriente que existen, entonces podremos entender cómo se realiza 

la trasformación de la corriente para realizar la carga eléctrica en el celular, ya sea normal o de mayor velocidad.

Método (materiales y procedimiento)

EXPERIMENTAL 

Realizaremos una maqueta que pueda explicar como se genera la corriente continua y alterna para poder cargar un celular.

Descenso del voltaje y transformación de corriente alterna a corriente continua

En el interior del cargador de un móvil se encuentra una circuitería capaz de reducir el voltaje de la corriente doméstica transformándolo en corriente continua para que la batería logre retener la carga gracias al proceso químico que se produce en el interior del componente.

La clave en la reducción del voltaje es el transformador, una bobina de cobre que se encuentra en la placa base del cargador. No es el único responsable de la carga de nuestro móvil ya que también tenemos el circuito de rectificación de entrada, los osciladores y los circuitos de rectificación de salida. En su conjunto no solo reducen el voltaje que sale del enchufe de nuestra casa (de 127 V a una media de 6 V), también adaptan la corriente alterna a continua asegurándose de que se eliminan los picos de voltaje para que la salida sea constante. Todo en un cargador que se ha visto reducido al mínimo gracias a la tecnología de fuente conmutada.

 

Galería Método

Resultados

Al realizar este trabajo pudimos comprender que existen dos tipos de corriente, que son la corriente continua y la corriente alterna.

Los celulares necesitan corriente continua y en nuestro trabajo pudimos generar voltaje pero de corriente alterna, la cual no sirve para realizar la carga del celular, aprendimos que los cargadores de celular son aquellos que transforman la corriente alterna a corriente continua, son fundamentales ya que en casa lo que tenemos es corriente alterna.

https://drive.google.com/file/d/1iVAPRtPWP2cTFOcTIHiUQXDkEnBC6iBm/view

Galería Resultados

Discusión

Conclusiones

Para poder generar una carga de energía más veloz se tienen que modificar el paso de corriente, los llamados turbo cargadores funcionan con voltajes de salida de 5v y 3A mientras los cargadores normales trabajan con voltajes de salida de 5v y 1A.

 

 

Bibliografía

Summary

Research Question

Problem approach

Background

Objective

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Results

Discussion

Conclusions

Bibliography