Electricidad

ELECTRICIDAD

Evolución de la electricidad desde su descubrimiento hasta nuestros días…

Ya en el siglo VI antes de Cristo, el griego Tales de Mileto observó que, si frotaba un trozo de ámbar, éste atraía trocitos de paja. Todos nosotros debemos haber hecho un experimento muy sencillo y parecido: frotando un bolígrafo con la ropa, éste atrae pequeños trozos de papel. Se trata de un fenómeno de atracción eléctrica. Tales también conocía los fenómenos magnéticos. Sabía que había un cierto tipo de material -la magnetita- que atraía el hierro.

Sin embargo, tuvo que pasar mucho tiempo, un siglo, en el 1660, hasta que estos fenómenos comenzaran a estudiarse seriamente. William Gilbert , médico personal de la reina Isabel I de Inglaterra, escribió en el siglo XVI, un libro titulado “De magnete”, donde hablaba de las propiedades curativas de los imanes. Además propuso el nombre electricidad, que deriva del griego elektro, que significa ámbar.

Después de Gilbert, el físico alemán Otto Von Guericke (1602-1686) inventó, en el año 1672, la primera máquina para producir una carga eléctrica. Estaba formada por una esfera de azufre movida por una manivela, sobre la que se inducía una carga cuando se apoyaba la mano sobre ella.

Stephen Gray (1666-1736), físico inglés, estudió principalmente la conductibilidad de los cuerpos y, después de muchos experimentos, fue el primero en transmitir electricidad a través de un conductor en 1729. En sus experimentos también descubrieron que para que la electricidad, o los efluvios o virtud eléctrica, como ellos lo llamaron, pudiera circular por el conductor, éste tenía que estar aislado de tierra. Posteriormente se dedicó también al estudio de otras formas de transmisión de la electricidad, que él seguía denominando efluvios eléctricos.

El científico francés Charles François de Cisternay Du Fay (1698-1739) fue el primero en distinguir claramente los dos tipos diferentes de carga eléctrica: positiva y negativa. Vio que mientras el ámbar, una vez frotado, era capaz de atraer trocitos de papel, dos trozos de ámbar se repelían entre si.

En el siglo XVII, la electricidad ya mereció la atención de muchos investigadores. De aquella época proviene la llamada botella de Leiden, que se inventó en la ciudad holandesa de ese nombre en 1745. Estaba formada por una botella de vidrio recubierta por dos láminas de papel de estaño, una en el interior y otra en el exterior. Si se cargaba una de las láminas con una máquina electrostática, se producía una descarga violenta si se tocaban ambas láminas a la vez.

De la botella de Leiden derivan los condensadores, que permiten guardar ingentes cantidades de electricidad.

Algunos científicos también pretendían explicar los movimientos de los planetas por atracciones y repulsiones eléctricas, pero Newton mostró que en realidad la responsable era la fuerza gravitatoria -la atracción entre los cuerpos-.

Benjamín Franklin (1706-1790) político, impresor, editor y físico norteamericano , dedicó mucho tiempo a la investigación de la electricidad, investigó los fenómenos eléctricos e inventó el pararrayos en 1752. Su famoso experimento con una cometa o papalote demostró que la electricidad atmosférica que provoca los fenómenos del relámpago y el trueno es de la misma naturaleza que la carga electrostática de una botella de Leiden. Confirmó también que las tormentas eran fenómenos de tipo eléctrico.

La ley de que la fuerza entre cargas eléctricas es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre las cargas fue demostrada experimentalmente por el químico británico Joseph Priestley (1733-1804) alrededor de 1766. Priestley también demostró que una carga eléctrica se distribuye uniformemente sobre la superficie de una esfera metálica hueca, y que en el interior de una esfera así no existen cargas ni campos eléctricos. Charles de Coulomb (1736-1806) inventó una balanza de torsión para medir con precisión la fuerza que se ejerce entre las cargas eléctricas. Con ese aparato confirmó las observaciones de Priestley y demostró que la fuerza entre dos cargas también es proporcional al producto de las cargas individuales.

En los siglos XVIII y XIX se produjeron varios descubrimientos que posibilitarían, más adelante, el uso de la electricidad. Así, a finales del siglo XVIII, un anatomista italiano llamado Luigi Galvani (1737-1798) estaba observando la contracción de dos músculos de una rana muerta cuando eran tocados por dos hilos -uno de hierro y otro de cobre- que estaban en contacto entre ellos. Su compatriota Alessandro G. Volta (1745-1827) interpreto correctamente el fenómeno: se crea una corriente eléctrica siempre que tomamos un hilo formado por dos metales diferentes y lo ponemos en una solución salina. El músculo hace de solución salina y la corriente eléctrica lo contrae. En honor a su amigo Luigi , Volta llamo a este fenómeno galvanismo.

Este descubrimiento permitió a Volta inventar la pila que lleva su nombre. Consistía en un gran numero de discos de cobre y de hierro o zinc, alternados y separados por trozos de ropa mojados en una solución salina. Todos los discos se amontonan o apilan -de aquí el nombre de “pila”- y entonces tenemos una batería, que crea corriente eléctrica. También obtuvo por primera vez en la historia una corriente continua y suficientemente estable. Ya no se dependía de la estática.

Con la pila de Volta, los científicos ya tenían una fuente de electricidad para sus experimentos. La casualidad hizo que se produjeran otros avances:

En 1836, la pila fue mejorada por el británico John Daniell (1790-1845 ), quien logró mayor estabilidad y duración. Antes de esto, en 1819, el danés Hans Christian Oersted (1777-1851) hacía pruebas con un circuito eléctrico generado por una pila. Para su sorpresa, observó que la aguja de una brújula que tenía cerca del circuito se movía.

Como la brújula se basta de una aguja magnetizada, este movimiento debía indicar que electricidad y magnetismo estaban relacionados. A finales de 1820, Oersted explicaba en una revista científica sus trabajos. Había nacido el electromagnetismo. Ya no se podía hablar de dos fenómenos independientes, sino de dos manifestaciones diferentes del mismo fenómeno.

La explicación del descubrimiento de Oersted es que una corriente eléctrica crea un campo magnético, es decir, un espacio a su alrededor donde se observan los fenómenos magnéticos. Alrededor de 1840, James Prescott Joule (1818-1889) y el científico alemán Hermann von Helmholtz (1821-1894) demostraron que los circuitos eléctricos cumplen la ley de conservación de la energía, y que la electricidad es una forma de energía.

Siguiendo el descubrimiento de Oersted, André-Marié Ampère (1775-1836) demostró que un solenoide ( cable enrollado en forme de resorte) aumentaba considerablemente el campo magnético generado, en proporción directa con la cantidad de vueltas que se le diera al cable. Esta idea de campo magnético se debe al científico inglés Michel Faraday (1791-1867).

Vale la pena explicar unas cuantas cosas sobre Faraday. Hijo de una familia muy pobre y numerosa, tuvo que dejar los estudios y trabajó como encuadernador. Este trabajo le permitía leer los libros científicos que la gente traía a encuadernar. En una ocasión fue a unas conferencias del químico Humphry Davy (1778-1829). Faraday tomó nota de las conferencias y luego las encuaderno para regalárselas a Davy.

Éste quedo tan impresionado que contrató a Faraday como ayudante. A partir de entonces las cualidades de Faraday le llevaron a ser uno de los científicos más importantes de la historia.

En 1873, el escocés, James Clerck Maxwell (1831-1879), discípulo de Faraday elaboró las ecuaciones que rigen los campos electromagnéticos. Y en 1888, el alemán Heinrich Hertz (1857-1894), al diseñar un experimento para comprobar si tales ecuaciones eran correctas, detectó las ondas que llevan su nombre: las ondas hertzianes.

Faraday hizo otros descubrimientos. Uno de ellos se produjo porque razonó de la siguiente forma: si una corriente eléctrica creaba un campo magnético, tal vez un campo magnético crearía una corriente eléctrica. El razonamiento de Faraday era correcto, pero necesitaba una condición: que el campo magnético estuviese en movimiento.

Así, si tenemos un imán que se mueve, se producirá una corriente eléctrica que se podrá recoger en un hilo conductor. En 1831, Faraday lo observó con una bobina de hilo de cobre, en la cual introducía y sacaba un imán. Así, se producía una corriente eléctrica en el hilo.

Obviamente, no podemos estar introduciendo y sacando un imán en una bobina para crear electricidad. Pero el resultado es el mismo tanto si movemos el imán como si movemos la bobina de hilos. El caso es que el imán y el hilo estén en movimiento uno en relación al otro. Entonces, Faraday ideó una gran rueda cubierta de hilo de cobre, situada entre los polos de un potente imán de herradura. Sólo hacia falta tener la rueda en movimiento para que se produjese electricidad en el hilo.

Gracias a la energía mecánica- por ejemplo, de los saltos de agua, de animales o, incluso, de seres humanos- el movimiento de la rueda era fácil de conseguir. De aquí obtenemos grandes cantidades de electricidad.

En cuestión, Faraday había desarrollado el transformador y el generador eléctrico e había inventado el motor eléctrico.

En 1823, William Sturgeon, aprovechando el efecto de los solenoides, inventó el electroimán. El primero de ellos pudo levantar un peso de 4 Kg.

En 1827, Georg Simon Ohm definió la resistencia eléctrica y propuso

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