¿Cómo funciona una pila?
Generadores y pilas, diferencia de potencial y voltio
El generador o fuente de energía eléctrica es el elemento encargado de suministrar tensión eléctrica al circuito. Esta tensión motiva el desplazamiento de electrones que, al atravesar la bombilla, provocan su iluminación. El voltio (V), que debe su nombre a que la pila anteriormente mencinada fue una invención del físico Alessandro Volta, es la unidad de medida de la diferencia de potencial o tensión eléctrica, y representa la energía que suministra el generador a una carga eléctrica para que pueda desplazarse por un circuito eléctrico.
En cuanto al funcionamiento de la pila, puede decirse que al cerrar el circuito eléctrico de la misma mediante la conexión de un receptor externo, se produce una reacción química que permite que los electrones casi libres del conductor salgan por el polo negativo, circulen por el conductor atravesando el receptor, la bombilla en este caso, donde se produce la transformación energética en luz y calor y, finalmente, regresen a la pila por el polo positivo, con apenas energía para desarrollar un trabajo. En la pila, debido a la reacción química, reciben nueva energía y circulan siguiendo el ciclo una y otra vez. Como consecuencia de este proceso, las sustancias iniciales de la pila se transforman paulatinamente en productos que no permiten seguir produciendo la reacción química. Estas pilas, una vez descargadas, no pueden ser utilizadas de nuevo, pues la reacción química que produce la diferencia de potencial degrada los electrodos y agota el proceso.
¿Cómo funciona una batería?
De la misma forma que una pila, la batería produce corriente eléctrica a partir de la reacción química entre dos sustancias. Una de ellas produce un desplazamiento de cargas eléctricas, que son recogidas por la otra. A la primera se la denomina cátodo o polo negativo, y a la receptora, ánodo o polo positivo. La circulación de cargas eléctricas permite obtener un trabajo útil. Las baterías o acumuladores almacenan energía eléctrica como consecuencia de las reacciones químicas que se producen en sus electrodos.
En las pilas, las sustancias que constituyen el ánodo y el cátodo sufren un proceso de envejecimiento, tras el cual la capacidad de producción de cargas eléctricas es nula. En una batería o acumulador, por el contrario, este agotamiento de los electrodos puede contrarrestarse por un proceso de regeneración, basado en la circulación forzada de la corriente eléctrica a través de la batería. Cuando la pila está conectada a un receptor externo, la energía química almacenada en ella se transfiere a él en forma de corriente eléctrica, proceso denominado de descarga, y permite la obtención de un trabajo útil, como el encendido de una lámpara, la conexión de un motor, o la activación de un señalizador acústico.
Una vez agotada la batería, su conexión a una fuente externa de tensión continua permite desarrollar una reacción química opuesta a la de la descarga, mediante la cual la energía eléctrica aportada se convierte en energía química, que se almacena en el interior de la batería. La posibilidad de este proceso de carga, que implica una reversibilidad de la reacción química producida en la batería, es la principal diferencia con las pilas.
Las tensiones eléctricas normalizadas en un acumulador de plomo son las siguientes:
a) Tensión nominal: normalizada a 2 V.
b) Tensión en vacío: la que existe entre los polos de una batería en circuito abierto.
c) Tensión en reposo: la que se obtiene con posterioridad a un proceso de carga o descarga.
d) Tensión final de carga: la medida antes de desconectar la fuente externa, cuando la batería ya está cargada.