Georg Simon Ohm: la ley de Ohm (1827)[editar]
Georg Simon Ohm (1789-1854) fue un físico y matemático alemán que estudió la relación entre el voltaje V aplicado a una resistencia R y la intensidad de corriente I que circula por ella. En 1827 formuló la ley que lleva su nombre (la ley de Ohm), cuya expresión matemática es V = I · R. También se interesó por la acústica, la polarización de las pilas y las interferencias luminosas. En su honor se ha bautizado a la unidad de resistencia eléctrica con el nombre de Ohm (símbolo Ω), castellanizado a Ohmio.21
Véase también: Georg Simon Ohm
Joseph Henry: inducción electromagnética (1830)[editar]
El estadounidense Joseph Henry (1797-1878) fue un físico que investigó el electromagnetismo y sus aplicaciones en electroimanes yrelés. Descubrió la inducción electromagnética, simultánea e independientemente de Faraday, cuando observó que un campo magnético variable puede inducir una fuerza electromotriz en un circuito cerrado. En su versión más simple, el experimento de Henry consiste en desplazar un segmento de conductorperpendicularmente a un campo magnético, lo que produce una diferencia de potencial entre sus extremos. Esta fuerza electromotriz inducida se explica por la fuerza de Lorentz que ejerce el campo magnético sobre los electrones libres del conductor. En su honor se denominó Henry (símbolo H) a la unidad de inductancia, castellanizada como Henrio.22
Véase también: Joseph Henry
Johann Carl Friedrich Gauss: Teorema de Gauss de la electrostática[editar]
1832-1835. El matemático, astrónomo y físico alemán Johann Carl Friedrich Gauss (1777-1855), hizo importantes contribuciones en campos como la teoría de números, el análisis matemático, la geometría diferencial, la geodesia, la electricidad, el magnetismo y la óptica. Considerado uno de los matemáticos de mayor y más duradera influencia, se contó entre los primeros en extender el concepto de divisibilidad a conjuntos diferentes de los numéricos. En 1831 se asoció al físico Wilhelm Weber durante seis fructíferos años durante los cuales investigaron importantes problemas como las Leyes de Kirchhoff y delmagnetismo, construyendo un primitivo telégrafo eléctrico. Su contribución más importante a la electricidad es la denominada Ley de Gauss, que relaciona la carga eléctrica q contenida en un volumen V con el flujo del campo eléctrico sobre la cerrada superficie S que encierra el volumen V, cuya expresión matemática es:
sobre la cerrada superficie S que encierra el volumen V, cuya expresión matemática es:
.
En su honor se dio el nombre de Gauss (símbolo G) a la unidad de intensidad de campo magnético del Sistema Cegesimal de Unidades (CGS). Su relación con la correspondiente unidad del Sistema Internacional de Unidades (SI), el Tesla (símbolo T), es 1 G = 10-4 T.23
Véase también: Johann Carl Friedrich Gauss
Michael Faraday: inducción (1831), generador (1831-1832), leyes y jaula de Faraday[editar]
El físico y químico inglés Michael Faraday (1791-1867), discípulo de Humphry Davy, es conocido principalmente por su descubrimiento de la inducción electromagnética, que ha permitido la construcción de generadores y motores eléctricos, y de las leyes de la electrólisis por lo que es considerado como el verdadero fundador del electromagnetismo y de la electroquímica. En 1831 trazó el campo magnético alrededor de un conductor por el que circula una corriente eléctrica, ya descubierto por Oersted, y ese mismo año descubrió la inducción electromagnética, demostró la inducción de una corriente eléctrica por otra, e introdujo el concepto de líneas de fuerza para representar los campos magnéticos. Durante este mismo periodo, investigó sobre la electrólisis y descubrió las dos leyes fundamentales que llevan su nombre: 1ª). La masa de sustancia liberada en una electrólisis es directamente proporcional a la cantidad de electricidad que ha pasado a través del electrólito [masa = equivalente electroquímico, por la intensidad y por el tiempo (m = c I t)]; 2ª) Las masas de distintas sustancia liberadas por la misma cantidad de electricidad son directamente proporcionales a sus pesos equivalentes. Con sus investigaciones se dio un paso fundamental en el desarrollo de la electricidad al establecer que el magnetismo produce electricidad a través del movimiento. En su honor se denominó Farad (símbolo F), castellanizado como Faradio, a la unidad de capacidad del SI de unidades. El Faradio se define como la capacidad de un condensador tal que cuando su carga es un Culombio, adquiere una diferencia de potencial electrostático de un voltio.24
Véase también: Michael Faraday
Heinrich Friedrich Lenz: ley de Lenz (1834)[editar]
El físico estonio Heinrich Friedrich Lenz (1804-1865) formuló en 1834 la ley de la oposición de las corrientes inducidas, conocida como Ley de Lenz, cuyo enunciado es el siguiente: El sentido de las corrientes, o fuerza electromotriz inducida, es tal que siempre se opone a la variación del flujo que la produce. También realizó investigaciones significativas sobre la conductividad de los cuerpos, en relación con su temperatura, descubriendo en 1843 la relación entre ambas; lo que luego fue ampliado y desarrollado por James Prescott Joule, por lo que pasaría a llamarse Ley de Joule.25
Jean Peltier: efecto Peltier (1834), inducción electrostática (1840)[editar]
Jean Peltier (1785-1845) descubrió el efecto Peltier en 1834 y definió la inducción electrostática en 1840.
Samuel Morse: telégrafo (1833-1837)[editar]
El inventor estadounidense Samuel Finley Breese Morse (1791-1872) es principalmente conocido por la invención del telégrafo eléctrico y la invención del código Morse. El 6 de enero de 1833, Morse realizó su primera demostración pública con su telégrafo mecánico óptico y efectuó con éxito las primeras pruebas en febrero de 1837 en un concurso convocado por el Congreso de los Estados Unidos. También inventó un alfabeto, que representa las letras y números por una serie de puntos y rayas, conocido actualmente como código Morse, para poder utilizar su telégrafo. En el año 1843, el Congreso de los Estados Unidos le asignó 30 000 dólares para que construyera la primera línea de telégrafo entre Washington y Baltimore, en colaboración con Joseph Henry. El 24 de mayo de 1844 Morse envió su famoso primer mensaje: «¿Que nos ha traído Dios?». Fue objeto de muchos honores y en sus últimos años se dedicó a experimentar con la telegrafía submarina por cable.26
Véase también: Samuel Finley Breese Morse
Ernst Werner M. von Siemens: Locomotora eléctrica (1879)[editar]
El ingeniero alemán, Ernst Werner von Siemens (1816-1892) construyó en 1847 un nuevo tipo de telégrafo, poniendo así la primera piedra en la construcción de la empresa Siemens AG junto a Johann Georg Halske. En 1841 desarrolló un proceso de galvanización, en 1846 un telégrafo de aguja y presión y un sistema de aislamiento de cables eléctricos mediante gutapercha, lo que permitió, en la práctica, la construcción y tendido de cables submarinos. Fue uno de los pioneros de las grandes líneas telegráficas transoceánicas, responsable de la línea Irlanda-EE.UU (comenzada en 1874 a bordo del buque Faraday) y Gran Bretaña-India (1870). Aunque probablemente no fue el inventor de la dínamo, la perfeccionó hasta hacerla confiable y la base de la generación de la corriente alterna en las primeras grandes usinas. Fue pionero en otras invenciones, como el telégrafo con puntero/teclado para hacer transparente al usuario el código Morse o la primera locomotora eléctrica, presentada por su empresa en 1879. Dentro de sus muchos inventos y descubrimientos eléctricos se destacan la dinamo y el uso de la gutapercha, sustancia plástica extraída del látex, usada como aislador eléctrico en el recubrimiento de cables conductores. En homenaje a sus contribuciones en el SI se denomina siemens (símbolo S) a la unidad de conductancia eléctrica (inversa de la resistencia), previamente llamada mho.27
Véase también: Ernst Werner von Siemens
Charles Wheatstone: puente de Wheatstone (1843)[editar]
El físico e inventor inglés Charles Wheatstone (1802-1875) es especialmente conocido por ser el primero en aplicar el circuito eléctrico que lleva su nombre (puente de Wheatstone) para medir resistencias eléctricas. En realidad había sido diseñado previamente por Samuel Hunter Christie en 1832, con lo que el papel de Wheatstone fue la mejora y popularización, a partir de 1843. Se utiliza para medir resistencias desconocidas mediante el equilibrio de los brazos de un puente en H formado por cuatro resistencias, una de las cuales es la resistencia a medir. Wheatstone fue un autodidacta que llegó a convertirse en profesor de filosofía experimental de la Universidad de Londres, en 1834. En colaboración con el ingeniero William Fothergill Cooke, patentó en 1837 el primer telégrafo eléctrico británico, simultáneamente con el inventado por Morse. Charles Wheatstone inventó también un instrumento óptico para la fotografía en tres dimensiones (estereoscopio), un telégrafo automático y un péndulo electromagnético.28
Véase también: Charles Wheatstone
James Prescott Joule: relaciones entre electricidad, calor y trabajo (1840-1843)[editar]
James Prescott Joule (1818-1889), físico inglés, es conocido por sus estudios sobre la energía y sus aplicaciones técnicas. Su principal contribución a la electricidad es la cuantificación de la generación de calor producido por una corriente eléctrica que atraviesa una resistencia, ley que lleva su nombre (Ley de Joule): Todo cuerpo conductor recorrido por una corriente eléctrica, desprende una cantidad de calor equivalente al trabajo realizado por el campo eléctrico para transportar las cargas de un extremo a otro del conductor durante ese tiempo, formulada como: . También descubrió la equivalencia entre el trabajo mecánico y la cantidad de calor (cuya unidad histórica es la caloría). Junto con su compatriota, el físico William Thomson(conocido posteriormente como lord Kelvin), Joule descubrió que la temperatura de un gas desciende cuando se expande sin realizar trabajo. Este fenómeno, que se conoce como efecto Joule-Thomson, es el principio constructivo de los refrigeradores. Alrededor de 1841, junto con el científico alemánHermann von Helmholtz, demostró que la electricidad es una forma de energía y que los circuitos eléctricos cumplen la ley de la conservación de la energía. El Joule (símbolo J), castellanizado a Julio, es la unidad del Sistema Internacional para la energía y el trabajo mecánico. Se define como el trabajo realizado por una fuerza de 1 Newton cuando se desplaza paralelamente a sí misma en un 1 metro.29
. También descubrió la equivalencia entre el
Véase también: James Prescott Joule
Gustav Robert Kirchhoff: leyes de Kirchhoff (1845)[editar]
Las principales contribuciones a la ciencia del físico alemán Gustav Robert Kirchhoff (1824-1887), estuvieron en el campo de los circuitos eléctricos, la teoría de placas, la óptica, la espectroscopia y la emisión de radiación de cuerpo negro. Kirchhoff propuso el nombre de radiación de cuerpo negro en 1862. Es responsable de dos conjuntos de leyes fundamentales en la teoría clásica de circuitos eléctricos y en la emisión térmica. Aunque ambas se denominanLeyes de Kirchhoff, probablemente esta denominación es más común en el caso de las Leyes de Kirchhoff de la ingeniería eléctrica. Estas leyes permiten calcular la distribución de corrientes y tensiones en las redes eléctricas con derivaciones y establecen lo siguiente: 1ª) La suma algebraica de las intensidades que concurren en un punto es igual a cero. 2ª) La suma algebraica de los productos parciales de intensidad por resistencia, en una malla, es igual a la suma algebraica de las fuerzas electromotrices en ella existentes, cuando la intensidad de corriente es constante. Junto con los químicos alemanes Robert Wilhelm Bunsen y Joseph von Fraunhofer, fue de los primeros en desarrollar las bases teóricas y experimentales de la espectroscopia, desarrollando el espectroscopio moderno para el análisis químico. En 1860 Kirchhoff y Bunsen descubrieron el cesio y el rubidio mediante la espectroscopia. Kirchhoff también estudio el espectro solar y realizó importantes investigaciones sobre la transferencia de calor.30
Véase también: Gustav Robert Kirchhoff
William Thomson (Lord Kelvin): relación entre los efectos Seebeck y Peltier (1851), cable flexible (1858)[editar]
El matemático inglés William Thomson (Lord Kelvin) (1824-1907), realizó muchos trabajos de investigación física, por ejemplo, el análisis teórico sobre transmisión por cable, que hizo posible el desarrollo del cable transatlántico. En 1851 definió la Segunda Ley de la Termodinámica. En 1858 inventó el cable flexible. Kelvin destacó por sus importantes trabajos en el campo de la termodinámica y la electrónica gracias a sus profundos conocimientos de análisis matemático. Es uno de los científicos que más hizo por llevar a la física a su forma moderna. Es especialmente famoso por haber desarrollado la escala de temperatura Kelvin. También descubrió en 1851 el llamado efecto Thomson, por el que logró demostrar que el efecto Seebeck y el efecto Peltier están relacionados. Así, un material sometido a un gradiente térmico y recorrido por una intensidad intercambia calor con el medio exterior. Recíprocamente, una corriente eléctrica es generada por el material sometido a un gradiente térmico y recorrido por un flujo de calor. La diferencia fundamental entre los efectos Seebeck y Peltier con respecto al efecto Thomson es que éste último existe para un solo material y no necesita la existencia de una soldadura. Recibió el título de barón Kelvin en honor a los logros alcanzados a lo largo de su carrera. El Kelvin es la unidad de medida de temperatura absoluta.31
Véase también: Lord Kelvin
Heinrich Daniel Ruhmkorff: la bobina de Ruhmkorff genera chispas de alto voltaje (1851)[editar]
El físico alemán Heinrich Daniel Ruhmkorff o Rühmkorff (1803-1877) se dedicó principalmente a la construcción de aparatos e instrumentos eléctricos de gran calidad y precisión. Ideó en 1851 la bobina de inducción o bobina de Ruhmkorff, popular instrumento del siglo XIX. De invención anterior a la de los transformadores de corriente alterna, es un verdadero transformador polimorfo y elevador en el que se obtiene, a partir de una corriente primaria continua y de poca fuerza electromotriz suministrada por una pila o batería, otra de alta tensión y alterna. Las elevadas diferentes de potencial producidas podían ser aplicadas sobre los extremos de un tubo de Crookes para provocar la emisión de unos rayos que, por su carácter desconocido, fueron denominados rayos X y que empezaron a ser empleados para realizar fotografías a través de los cuerpos opacos. Estas bobinas fueron las precursoras de las que se instalan en los automóviles para elevar la tensión en la bujía de los motores de gasolina para realizar el encendido de la mezcla de combustible.32
Véase también: Heinrich Daniel Ruhmkorff
Léon Foucault: corrientes de Foucault (1851)[editar]
El físico francés Léon Foucault (1819-1868) inventó el giroscopio, demostró la rotación de la tierra mediante un péndulo que creó al efecto y midió lavelocidad de la luz mediante espejos giratorios. En el campo de la electricidad, se dedicó al estudio del electromagnetismo y descubrió las corrientes que llevan su nombre. En septiembre de 1855 descubrió que la fuerza requerida para la rotación de un disco de cobre aumenta cuando se lo hace rotar entre los polos de un imán. Al mismo tiempo el disco comienza a calentarse por las corrientes (llamadas "de Foucault") inducidas en el metal.33
Véase también: Jean Bernard Léon Foucault
Zénobe-Théophile Gramme: la primera dinamo (1870)[editar]
El científico belga Zénobe-Théophile Gramme (1826-1901) construyó la primera máquina de corriente continua denominada dinamoque fue un punto de partida de la nueva industria eléctrica. Una dinamo es una máquina destinada a la transformación de energía mecánica en eléctricamediante el fenómeno de la inducción electromagnética. La corriente generada es producida cuando el campo magnético creado por un imán o unelectroimán fijo (inductor) atraviesa una bobina rotatoria (inducido) colocada en su seno. La corriente inducida en esta bobina giratoria, en principio alternaes transformada en continua mediante la acción de un conmutador giratorio, solidario con el inducido, denominado colector, constituido por unos electrodos denominados delgas. De aquí es conducida al exterior mediante otros contactos fijos llamados escobillas que hacen contacto por frotamiento con las delgas del colector. La dinamo fue el primer generador eléctrico apto para uso industrial. Zénobe Gramme perfeccionó los inventos de dinamos que existían y reinventó el diseño al proyectar los primeros generadores comerciales a gran escala, que operaban en París en torno a 1870. Su diseño se conoce como la dinamo de Gramme.34
Véase también: Zénobe Gramme
Johann Wilhelm Hittorf: el primer tubo de rayos catódicos (1872)[editar]
El catedrático de física y química alemán Johann Wilhelm Hittorf (1824-1914) contribuyó poderosamente al desarrollo de la electroquímica con innumerables inventos. Por uno de sus trabajos (tubo de Hittorf, 1872) es considerado precursor del tubo de Crookes con el que William Crookes dedujo la existencia de los rayos catódicos (1878). Estudió también las variaciones del espectro al variar la atmósfera. Determinó la íntima dependencia entre la conductividad eléctrica y la acción química y la división de las sales complejas por la vía de la corriente. Estudió la alotropía del selenio y del fósforo, describió el comportamiento electroquímico del cromo y registró la velocidad de emigración de los iones sometidos a la acción de la corriente eléctrica. Es autor de Über die Wanderung der Ionen während der Elektrolyse.35
Véase también: Johann Wilhelm Hittorf
James Clerk Maxwell: las cuatro ecuaciones de Maxwell (1875)[editar]
El físico y matemático escocés James Clerk Maxwell (1831-1879) es conocido principalmente por haber desarrollado un conjunto de ecuaciones que expresan las leyes fundamentales de la electricidad y el magnetismo así como por la estadística de Maxwell-Boltzmann en la teoría cinética de gases. También se dedicó a la investigación de la visión de los colores y los principios de la termodinámica. Formuló teóricamente que los anillos de Saturnoestaban formados por materia disgregada. Maxwell amplió las investigaciones que Michael Faraday había realizado sobre los campos electromagnéticos, formulando la relación matemática entre los campos eléctricos y magnéticos por medio de cuatro ecuaciones diferenciales (llamadas hoy "las ecuaciones de Maxwell")36 que relacionan el campo eléctrico y el magnético para una distribución espacial de cargas y corrientes. También demostró que la naturaleza de los fenómenos luminosos y electromagnéticos era la misma y que ambos se propagan a la velocidad de la luz. Su obra más importante es el Treatise on Electricity and Magnetism (Tratado de electricidad y magnetismo, 1873), en el que publicó sus famosas ecuaciones. También escribió: Matter and motion(Materia y movimiento, 1876) y Theory of Heat (Teoría del calor, 1877). La teoría de Maxwell obtuvo su comprobación definitiva cuando Heinrich Rudolf Hertz obtuvo en 1888 las ondas electromagnéticas de radio. Sus investigaciones posibilitaron la invención del telégrafo sin cables y la radio. La unidad de flujo magnético en el sistema cegesimal, el maxwell, recibe este nombre en su honor.37
Véase también: James Clerk Maxwell
Finales del siglo XIX: el tiempo de los ingenieros[editar]
Los años centrales del siglo XIX habían presenciado extraordinarios avances en la aplicación de la electricidad a las comunicaciones y en 1881 se organizó en París unaExposición Internacional de Electricidad y un Congrès international des électriciens (Congreso internacional de electricistas).38 Aunque para todo ello el conocimiento científico de la electricidad y el magnetismo había sido imprescindible, los técnicos o inventores adquirieron un sentimiento de superioridad, e incluso de reticencia hacia los científicospuros. Incluso la teoría de Maxwell era ignorada por la mayoría de los ingenieros eléctricos, que en su práctica tecnológica no la necesitaban. Esto no pudo mantenerse a partir de la demostración experimental de la radiación electromagnética (Heinrich Hertz, 1888), y en la década de los noventa las nuevas generaciones de ingenieros incorporaron con mayor confianza las aportaciones teóricas y estuvieron mejor preparados para las nuevas tecnologías eléctricas que aplicaban los efectos del campo electromagnético, como lacorriente alterna.15
Dos invenciones que aplicaban el motor eléctrico a la tracción de vehículos revolucionaron particularmente la vida urbana, permitiendo una movilidad en el espacio que se convirtió en movilidad social: el ascensor eléctrico y el tranvía eléctrico (ambas con participación de Frank J. Sprague). Hasta entonces era habitual que pobres y ricos compartieran la misma casa en los ensanches burgueses (unos en la planta principal y otros en las buhardillas), con alturas que no solían superar las cinco o seis plantas. El urbanismo del siglo XX permitió el crecimiento de megaciudades, con nítidas diferencias entre barrios de ricos y pobres, y con desplazamientos horizontales kilométricos y de decenas de plantas en vertical (los rascacielos). El Metro de Londres, que funcionaba con locomotoras de vapor desde 1863, aplicó la tracción eléctrica para permitir líneas a más profundidad sin tantos requisitos de ventilación (llamadas deep-level) desde 1890, y el sistema se difundió por otras ciudades europeas y americanas (Budapest y Glasgow,1886; Boston, 1897; subte de Buenos Aires, 1913; metro de Madrid, 1919). La electrificación de los ferrocarriles fue posterior (véase sección Electrificación de los ferrocarriles).
Alexander Graham Bell: el teléfono (1876)[editar]
El escocés-estadounidense Alexander Graham Bell, científico, inventor y logopeda (1847-1922), se disputó con otros investigadores la invención del teléfonoy consiguió la patente oficial en los Estados Unidos en 1876.39 Previamente habían sido desarrollados dispositivos similares por otros investigadores, entre quienes destacó Antonio Meucci (1871), que entabló pleitos fallidos con Bell hasta su muerte, y a quien suele reconocerse actualmente la prelación en el invento.
Bell contribuyó de un modo decisivo al desarrollo de las telecomunicaciones a través de su empresa comercial (Bell Telephone Company, 1877, posteriormente AT&T). También fundó en la ciudad de Washington el Laboratorio Volta, donde, junto con sus socios, inventó un aparato que transmitía sonidos mediante rayos de luz (el fotófono, 1880); y desarrolló el primer cilindro de cera para grabar (1886), lo que sentó las bases del gramófono. Participó en la fundación de la National Geographic Society y de la revista Science.40
Véase también: Alexander Graham Bell
Thomas Alva Edison: desarrollo de la lámpara incandescente (1879), Menlo Park y comercialización[editar]
El inventor norteamericano Thomas Alva Edison (1847-1931) ha sido considerado como el mayor inventor de todos los tiempos. Aunque se le atribuye la invención de la lámpara incandescente, su intervención es más bien el perfeccionamiento de modelos anteriores (Heinrich Göbel, relojero alemán, había fabricado lámparas funcionales tres décadas antes). Edison logró, tras muchos intentos, un filamento que alcanzaba la incandescencia sin fundirse: no era de metal, sino de bambú carbonizado. El 21 de octubre de 1879 consiguió que su primera bombilla luciera durante 48 horas ininterrumpidas, con 1,7lúmenes por vatio. La primera lámpara incandescente con un filamento de algodón carbonizado construida por Edison fue presentada, con mucho éxito, en la Primera Exposición de Electricidad de París (1881) como una instalación completa de iluminación eléctrica de corriente continua; sistema que inmediatamente fue adoptado tanto en Europa como en Estados Unidos. En 1882 desarrolló e instaló la primera gran central eléctrica del mundo en Nueva York. Sin embargo, más tarde, su uso de la corriente continua se vio desplazado por el sistema de corriente alterna desarrollado por Nikola Tesla y George Westinghouse.
Su visión comercial de la investigación científico-técnica le llevó a fundar el laboratorio de Menlo Park, donde consiguió un eficaz trabajo en equipo de un gran número de colaboradores. Gracias a ello llegó a registrar 1093 patentes de inventos desarrollados por él y sus ayudantes, inventos cuyo desarrollo y mejora posterior han marcado profundamente la evolución de la sociedad moderna, entre ellos: el fonógrafo, un sistema generador de electricidad, un aparato para grabar sonidos y un proyector de películas (el kinetoscopio), uno de los primeros ferrocarriles eléctricos, unas máquinas que hacían posible la transmisión simultánea de diversos mensajes telegráficos por una misma línea (lo que aumentó enormemente la utilidad de las líneas telegráficas existentes), el emisor telefónico de carbón (muy importante para el desarrollo del teléfono, que había sido inventado recientemente por Alexander Graham Bell), etc. Al sincronizar el fonógrafo con el kinetoscopio, produjo en 1913 la primera película sonora.
En el ámbito científico descubrió el efecto Edison, patentado en 1883, que consistía en el paso de electricidad desde un filamento a una placa metálica dentro de un globo de lámpara incandescente. Aunque ni él ni los científicos de su época le dieron importancia, este efecto sería uno de los fundamentos de la válvula de la radio y de la electrónica. En 1880 se asoció con el empresario J. P. Morgan para fundar la General Electric.41
Véase también: Thomas Alva Edison
John Hopkinson: el sistema trifásico (1882)[editar]
El ingeniero y físico inglés John Hopkinson (1849-1898) contribuyó al desarrollo de la electricidad con el descubrimiento del sistema trifásico para la generación y distribución de la corriente eléctrica, sistema que patentó en 1882. Un sistema de corrientes trifásicas es el conjunto de tres corrientes alternas monofásicas de igual frecuencia y amplitud (y por consiguiente, valor eficaz) que presentan un desfase entre ellas de 120° (un tercio de ciclo). Cada una de las corrientes monofásicas que forman el sistema se designa con el nombre de fase. También trabajó en muchas áreas del electromagnetismo y la electrostática. De sus investigaciones estableció que "el flujo de inducción magnética es directamente proporcional a la fuerza magnetomotriz e inversamente proporcional a la reluctancia", expresión muy parecida a la establecida en la Ley de Ohm para la electricidad, y que se conoce con el nombre de Ley de Hopkinson42 También se dedicó al estudio de los sistemas de iluminación, mejorando su eficiencia, así como al estudio de los condensadores. Profundizó en los problemas de la teoría electromagnética, propuestos por James Clerk Maxwell. En 1883 dio a conocer el principio de los motores síncronos.43
Véase también: John Hopkinson
Heinrich Rudolf Hertz: demostración de las ecuaciones de Maxwell y la teoría electromagnética de la luz (1887)[editar]
El físico alemán Heinrich Rudolf Hertz (1857-1894) demostró la existencia de las ondas electromagnéticas predichas por las ecuaciones de Maxwell. Fue el primer investigador que creó dispositivos que emitían ondas radioeléctricas y también dispositivos que permitía detectarlas. Hizo numerosos experimentos sobre su modo y velocidad de propagación (hoy conocida como velocidad de la luz), en los que se fundamentan la radio y la telegrafía sin hilos, que él mismo descubrió. En 1887 descubrió el efecto fotoeléctrico. La unidad de medida de la frecuencia fue llamada Hertz (símbolo Hz) en su honor, castellanizada como Hercio.44
Véase también: Heinrich Rudolf Hertz
George Westinghouse: el suministro de corriente alterna (1886)[editar]
El inventor e industrial norteamericano George Westinghouse (1846-1914) se interesó inicialmente por los ferrocarriles (freno automático de aire, sistema de señales ferroviarias, aguja de cruce). Posteriormente dedicó sus investigaciones hacia la electricidad, siendo el principal responsable de la adopción de lacorriente alterna para el suministro de energía eléctrica en Estados Unidos. En ese empeño tecnológico y comercial hubo de vencer la oposición del popular inventor Thomas Alva Edison, que basaba sus investigaciones y expansión comercial en la corriente continua y llegaría a sugerir la invención de la silla eléctrica de corriente alterna como estrategia en esa competencia.
Westinghouse compró al científico croata Nikola Tesla su patente para la producción y transporte de corriente alterna, que impulsó y desarrolló. Posteriormente perfeccionó el transformador, desarrolló un alternador y adaptó para su utilización práctica el motor de corriente alterna inventado por Tesla. En 1886 fundó la compañía eléctrica Westinghouse Electric & Manufacturing Company, que contó en los primeros años con la decisiva colaboración de Tesla, con quien logró desarrollar la tecnología necesaria para desarrollar un sistema de suministro de corriente alterna. Westinghouse también desarrolló un sistema para transportar gas natural, y a lo largo de su vida obtuvo más de 400 patentes, muchas de ellas de maquinaria de corriente alterna.45
Nikola Tesla: desarrollo de máquinas eléctricas, la bobina de Tesla (1884-1891) y el radiotransmisor (1893)[editar]
El ingeniero e inventor de origen croata Nikola Tesla (1856-1943) emigró en 1884 a los Estados Unidos. Es reconocido como uno de los investigadores más destacados en el campo de la energía eléctrica. El Gobierno de Estados Unidos lo consideró una amenaza por sus opiniones pacifistas y sufrió el maltrato de otros investigadores mejor reconocidos como Marconi o Edison.46
Desarrolló la teoría de campos rotantes, base de los generadores y motores polifásicos de corriente alterna. En 1887 logra construir el motor de inducción de corriente alterna y trabaja en los laboratorios Westinghouse, donde concibe el sistema polifásico para transmitir la electricidad a largas distancias. En 1893 consigue transmitir energía electromagnética sin cables, construyendo el primer radiotransmisor (adelantándose a Guglielmo Marconi). Ese mismo año en Chicago hizo una exhibición pública de la corriente alterna, demostrando su superioridad sobre la corriente continua de Edison. Los derechos de estos inventos le fueron comprados por George Westinghouse, que mostró el sistema de generación y transmisión por primera vez en la World's Columbian Exposition de Chicago de 1893. Dos años más tarde los generadores de corriente alterna de Tesla se instalaron en la central experimental de energía eléctrica de las cataratas del Niágara. Entre los muchos inventos de Tesla se encuentran los circuitos resonantes de condensador más inductancia, los generadores de alta frecuencia y la llamada bobina de Tesla, utilizada en el campo de las comunicaciones por radio.
Véase también: Nikola Tesla
Charles Proteus Steinmetz: la histéresis magnética (1892)[editar]
El ingeniero e inventor de origen alemán Charles Proteus Steinmetz (1865-1923) es conocido principalmente por sus investigaciones sobre la corriente alterna y por el desarrollo del sistema trifásico de corrientes alternas. También inventó la lámpara de arco con electrodo metálico. Sus trabajos contribuyeron en gran medida al impulso y utilización de la electricidad como fuente de energía en la industria. En 1902 fue designado profesor de la Universidad de Schenectady, Nueva York, donde permaneció hasta su muerte. Trabajó para la empresa General Electric.48
Véase también: Charles Proteus Steinmetz
Wilhelm Conrad Röntgen: los rayos X (1895)[editar]
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El físico alemán Wilhelm Conrad Röntgen (1845-1923). Utilizando un tubo de Crookes, fue quien produjo en 1895 la primera radiación electromagnética en las longitudes de onda correspondientes a los actualmente llamados Rayos X. Gracias a su descubrimiento fue galardonado con el primer Premio Nobel de Física en 1901. El premio se concedió oficialmente: "en reconocimiento de los extraordinarios servicios que ha brindado para el descubrimiento de los notables rayos que llevan su nombre." Sin embargo, Röntgen no quiso que los rayos llevaran su nombre aunque en Alemania el procedimiento de la radiografía se llama "röntgen" debido al hecho de que los verbos alemanes tienen la desinencia "en". Los rayos X se comienzan a aplicar en todos los campos de la medicina entre ellos el urológico. Posteriormente otros investigadores utilizaron la radiología para el diagnóstico de la enfermedad litiásica. Es uno de los puntos culminantes de la medicina de finales del siglo XIX, sobre el cual se basaron numerosos diagnósticos de entidades nosológicas, hasta ese momento difíciles de diagnosticar, y siguieron dándose desarrollos posteriores en el siglo XX y hasta nuestros días (Véase la sección Electromedicina).
En su honor recibe su nombre la unidad de medida de la exposición a la radiación, establecida en 1928: Roentgen (unidad).49
Véase también: Wilhelm Conrad Röntgen
Michael Idvorsky Pupin: la bobina de Pupin (1894) y las imágenes de rayos X (1896)[editar]
El físico y electrotécnico serbio Michael Idvorsky Pupin (1854-1935) desarrolló en 1896 un procedimiento para obtener la fotografía rápida de una imagen obtenida medianterayos X, que solamente requería una exposición de una fracción de segundo en lugar de una hora o más que se empleaba anteriormente. Entre sus numerosos inventos destaca la pantalla fluorescente que facilitaba la exploración y registro de las imágenes radiológicas obtenidas con los rayos X. También desarrolló en 1894 un sistema para aumentar en gran medida el alcance de las comunicaciones telefónicas a través de líneas de hilo de cobre, mediante la inserción a intervalos regulares a lo largo de la línea de transmisión de unas denominadas bobinas de carga. Estas bobinas reciben en su honor el nombre de bobina de Pupin y el método también se denomina pupinización.50
Véase también: Michael Pupin
Joseph John Thomson: los rayos catódicos (1897)[editar]
El físico inglés Joseph John Thomson (1856-1940) descubrió que los rayos catódicos podían desviarse aplicando un campo magnético perpendicular a su dirección de propagación y calculó las leyes de dicha desviación. Demostró que estos rayos estaban constituidos por partículas atómicas de carga negativa que llamó corpúsculos y hoy en día conocemos como electrones. Demostró que la nueva partícula que había descubierto era aproximadamente mil veces más ligera que el hidrógeno. Esta fue la primera identificación de partículas subatómicas, con las grandes consecuencias que esto tuvo en el consiguiente desarrollo de la ciencia y de la técnica. Posteriormente, midiendo la desviación en campos magnéticos, obtuvo la relación entre la carga y la masa del electrón. También examinó los rayos positivos y, en 1912, descubrió la manera de utilizarlos para separar átomos de diferente masa. El objetivo se consiguió desviando los rayos positivos con campos electromagnéticos (espectrometría de masa). Así descubrió que el neón tiene dos isótopos (el neón-20 y el neón-22). Todos estos trabajos sirvieron a Thomson para proponer una estructura del átomo, que más tarde se demostró incorrecta, ya que suponía que las partículas positivas estaban mezcladas homogéneamente con las negativas. Thomson también estudió y experimentó sobre las propiedades eléctricas de los gases y la conducción eléctrica a través de los mismos, y fue justamente por esa investigación que recibió el Premio Nobel de Física en 1906.51
Véase también: Joseph John Thomson
Hermanos Lumière: el inicio del cine (1895)[editar]
A finales del siglo XIX varios inventores estuvieron trabajando en varios sistemas que tenían un objetivo común: el visionado y proyección de imágenes en movimiento. Entre 1890 y 1895, son numerosas las patentes que se registran con el fin de ofrecer al público las primeras "tomas de vistas" animadas. Entre los pioneros se encuentran los alemanes Max y Emil Skladanowski, los estadounidenses Charles F. Jenkins, Thomas Armat y Thomas Alva Edison(kinetoscopio), y los franceses hermanos Lumière (cinematógrafo). Sin embargo, aunque ya existían películas no era posible proyectarlas en una sala cinematográfica. El cine fue oficialmente inaugurado con la primera exhibición pública, en París, el 28 de diciembre de 1895. La conexión del nuevo invento con la electricidad no fue inmediata, porque los movimientos mecánicos se producían manualmente (lo que producía problemas de variación de la velocidad, pero también era utilizado como parte de los efectos especiales); mientras que la luz de las primeras linternas provenía de una llama generada por la combustión de éter y oxígeno. Pero usar una llama junto al celuloide (que era empleado como soporte para las películas, y que es muy inflamable) constituía una fuente constante de graves peligros para proyeccionistas y espectadores, por lo que se buscaron sustitutos a la fuente luminosa. Al extenderse las redes eléctricas se empleó el arco eléctrico incandescente. Inicialmente se usaban dos electrodos de carbón alimentados con una corriente continua, uno con carga positiva y otra con carga negativa. En la actualidad se realiza el paso de la corriente continua a través de dos conductores, encerrados en una cápsula de gas, normalmente xenón. Estas lámparas de xenón llevan en su interior dos electrodos entre los que salta el arco voltaico que produce la luz. En cuanto a la motorización eléctrica del funcionamiento de la cámara y del proyector se hizo ineludible con el tiempo, sobre todo tras el paso al cine sonoro (primera proyección experimental en París, 1900, y de un modo eficaz en Nueva York, 1923, siendo la primera película El cantante de jazz, 1927), lo que implicaba también a las tecnologías del registro y reproducción del sonido, inicialmente obtenido a partir de una banda lateral de opacidad variable detectada por una celda fotoeléctrica (la banda sonora). A partir de entonces surgió el concepto de medio audiovisual.
La tecnología del cine ha evolucionado mucho hasta el cine digital del siglo XXI y simultáneamente ha evolucionado el lenguaje cinematográfico, incluyendo las convenciones del género y los géneros cinematográficos. Más trascendente aún ha sido la evolución conjunta de cine y sociedad, y el surgimiento de distintos movimientos cinematográficos, cinematografías nacionales, etc. En Estados Unidos, Edison fue el máximo impulsor del cine, consolidando una industria en la que deseaba ser el protagonista indiscutible al considerarse como el único inventor y propietario del nuevo espectáculo. En España, la primera proyección la ofreció un enviado de los Lumière a Madrid, el 15 de mayo de1896.52
Véase también: Hermanos Lumière
Guglielmo Marconi: la telegrafía inalámbrica (1899)[editar]
El ingeniero y físico italiano Guglielmo Marconi (1874-1937), es conocido, principalmente, como el inventor del primer sistema práctico de señales telegráficas sin hilos, que dio origen a la radio actual. En 1899 logró establecer comunicación telegráfica sin hilos a través del canal de la Mancha entreInglaterra y Francia, y en 1903 a través del océano Atlántico entre Cornualles, y Saint John's en Terranova, Canadá. En 1903 estableció en los Estados Unidos la estación WCC, en cuya inauguración cruzaron mensajes de salutación el presidente Theodore Roosevelt y el rey Eduardo VIII de Inglaterra. En1904 llegó a un acuerdo con el Servicio de Correos británico para la transmisión comercial de mensajes por radio. Las marinas italiana y británica pronto adoptaron su sistema y hacia 1907 había alcanzado tal perfeccionamiento que se estableció un servicio trasatlántico de telegrafía sin hilos para uso público. Para la telegrafía fue un gran impulso el poder usar el código Morse sin necesidad de cables conductores.
Aunque se le atribuyó la invención de la radio, ésta fue posible gracias a una de las patentes de Nikola Tesla, tal y como fue reconocido por la alta corte de los Estados Unidos, seis meses después de la muerte de Tesla, hacia el año 1943. También inventó la antena Marconi. En 1909 Marconi recibió, junto con el físico alemán Karl Ferdinand Braun, el Premio Nobel de Física por su trabajo.53
Véase también: Guglielmo Marconi
Peter Cooper Hewitt: la lámpara de vapor de mercurio (1901-1912)[editar]
El ingeniero eléctrico e inventor estadounidense Peter Cooper Hewitt (1861-1921) se hizo célebre por la introducción de la lámpara de vapor de mercurio, uno de los más importantes avances en iluminación eléctrica. En la década de 1890 trabajó sobre las experimentaciones realizadas por los alemanes Julius Plücker y Heinrich Geissler sobre el fenómeno fluorescente, es decir, las radiaciones visibles producidas por una corriente eléctrica que pasa a través de un tubo de cristal relleno de gas. Los esfuerzos de Hewitt se encaminaron a hallar el gas que resultase más apropiado para la producción de luz, y lo encontró en el mercurio. La luz obtenida, por este método, no era apta para uso doméstico, pero encontró aplicación en otros campos de la industria, como en medicina, en la esterilización de agua potable y en el revelado de películas. En 1901 inventó el primer modelo de lámpara de mercurio (aunque no registró la patente hasta 1912). En 1903 fabricó un modelo mejorado que emitía una luz de mejor calidad y que encontró mayor utilidad en el mercado. El desarrollo de las lámparas incandescentes de filamento de tungsteno, a partir de la década de 1910, supuso una dura competencia para la lámpara de Hewitt, ya que, a pesar de ser ocho veces menos eficientes que esta, poseían una luminosidad mucho más atractiva.54
Gottlob Honold: el magneto de alta tensión, la bujía (1902) y los faros parabólicos (1913)[editar]
El ingeniero alemán Gottlob Honold (1876-1923), que trabajaba en la empresa Robert Bosch, fue el primero que fabricó una bujía económicamente viable que, conectada a una magneto de alta tensión, hizo posible el desarrollo de los motores de combustión interna de ciclo Otto con velocidades de giro de varios miles de revoluciones por minuto y potencias específicas. Una bujía es el elemento donde se produce una chispa provocando el encendido de la mezcla de combustible y aire en los cilindros de un motor de ciclo Otto. Las primeras patentes para la bujía datan de Nikola Tesla (Patente USPTO nº 609,250 en el que se diseña un sistema temporizado de ignición repetida, en el año 1898), casi al mismo tiempo que Frederik Richard Simms (GB 24859/1898, 1898) y Robert Bosch (GB 26907/1898). Karl Benz también inventó su propia versión de bujía. Sin embargo, la bujía de Honold de 1902 era comercialmente viable, de alta tensión y podía realizar un mayor número de chispas por minuto, razón por la que Daimler. La bujía tiene dos funciones primarias: producir la ignición de la mezcla de aire y combustible y disipar parte del calor de la cámara de combustión hacia el bloque motor por conducción térmica. Las bujías se clasifican por lo que se conoce como rango térmico en función de su conductancia térmica. Las bujías transmiten energía eléctrica que convierten al combustible en un sistema de energía. Una cantidad suficiente de voltaje se debe de proveer al sistema de ignición para que pueda generar la chispa a través de la calibración de la bujía.55
En 1913, Honold participó en el desarrollo de los faros parabólicos. Aunque se habían utilizado anteriormente algunos sistemas de alumbrado para la conducción nocturna, los primeros faros apenas alumbraban y servían poco más que como sistema de señalización. Honold concibió la idea de colocar espejos parabólicos detrás de las lámparas para concentrar el haz luminoso, lo que mejoraba la iluminación del camino sin necesidad de usar un sistema eléctrico más potente.
Véase también: Gottlob Honold
Los cambios de paradigma del siglo XX[editar]
El efecto fotoeléctrico ya había sido descubierto y descrito por Heinrich Hertz en 1887. No obstante, carecía de explicación teórica y parecía ser incompatible con las concepciones de la física clásica. Esa explicación teórica solo fue posible con la obra de Albert Einstein (entre los famosos artículos de 1905) quien basó su formulación de la fotoelectricidad en una extensión del trabajo sobre los cuantos de Max Planck. Más tarde Robert Andrews Millikan pasó diez años experimentando para demostrar que la teoría de Einstein no era correcta pero terminó demostrando que sí lo era. Eso permitió que tanto Einstein como Millikan recibiesen el premio Nobel en 1921 y 1923 respectivamente.
En 1893 Wilhelm Weber logró combinar la formulación de Maxwell con las leyes de la termodinámica para tratar de explicar la emisividad del llamado cuerpo negro, un modelo de estudio de la radiación electromagnética que tendrá importantes aplicaciones en astronomía y cosmología.
En 1911 se prueba experimentalmente el modelo atómico de Ernest Rutherford (núcleo con masa y carga positiva y corona de carga negativa), aunque tal configuración había sido predicha en 1904 por el japonés Hantarō Nagaoka, cuya contribución había pasado desapercibida.56
La llamada Gran Ciencia ligada a la investigación atómica necesitó superar retos tecnológicos cuantitativamente impresionantes, pues era necesario hacer chocar partículas con el núcleo atómico con cada vez mayor energía. Esta fue una de las primeras carreras tecnológicas del siglo XX y que, independientemente del origen nacional de las ideas o procesos puestos en práctica (muchos de ellos europeos: alemanes, austrohúngaros, italianos, franceses , belgas o británicos), fueron ganadas por el eficaz e inquietantecomplejo científico-técnico-productivo-militar de los Estados Unidos. En 1928 Merle Tuve utilizó un transformador Tesla para alcanzar los tres millones de voltios. En 1932 John Cockcroft y Ernest Walton observaron la desintegración de átomos de litio con un multiplicador voltaico que alcanzaba los 125 000 voltios. En 1937 Robert van de Graaffconstruyó generadores de cinco metros de altura para generar corrientes de 5 millones de voltios. Ernest Lawrence, inspirado por el noruego Rolf Wideröe, construyó entre1932 y 1940 sucesivos y cada vez mayores ciclotrones, confinadores magnéticos circulares, para averiguar la estructura de las partículas elementales a base de someterlas a choques a enormes velocidades.57
Los quarks (bautizados así en 1963 y descubiertos sucesivamente en los años 1970 y hasta fechas tan próximas como 1996), así como las particularidades de su carga eléctrica aún son una incógnita de la física de hoy en día.
La industria eléctrica crece con la sociedad de consumo de masas y pasa a la fase del capitalismo monopolista de las grandes corporaciones multinacionales de tipo holding, como las norteamericanas General Electric (derivada de la compañía de Edison) y Westinghouse Electric (derivada de la de Westinghouse y Tesla), la Marconi Company (más puramente multinacional que italiana), las alemanas AEG, Telefunken, Siemens AG y Braun (esta última, más tardía, debe su nombre a Max Braun, no al físico Carl Ferdinand Braun) o las japonesas Mitsubishi, Matsushita (Panasonic) Sanyo o Sony (éstas últimas posteriores a la segunda guerra mundial). Incluso en países pequeños, pero desarrollados, el sector eléctrico y la electrónica de consumo tuvo presencia temprana y destacada en los procesos de concentración industrial, como son los casos de la holandesa Philips y la finlandesa Nokia.
Hendrik Antoon Lorentz: Las transformaciones de Lorentz (1900) y el efecto Zeeman (1902)[editar]
El físico holandés Hendrik Antoon Lorentz (1853-1928) realizó un gran número de investigaciones en los campos de la termodinámica, la radiación, elmagnetismo, la electricidad y la refracción de la luz, entre las que destaca el estudio de la expresión de las ecuaciones de Maxwell en sistemas inerciales y sus consecuencias sobre la propagación de las ondas electromagnéticas. Formuló, conjuntamente con George Francis FitzGerald, una explicación delexperimento de Michelson y Morley sobre la constancia de la velocidad de la luz, atribuyéndola a la contracción de los cuerpos en la dirección de su movimiento. Este efecto, conocido como contracción de Lorentz-FitzGerald, sería luego expresado como las transformaciones de Lorentz, las que dejan invariantes las ecuaciones de Maxwell, posterior base del desarrollo de la teoría de la relatividad. Nombró a Pieter Zeeman su asistente personal, estimulándolo a investigar el efecto de los campos magnéticos sobre las transiciones de spin, lo que lo llevó a descubrir lo que hoy en día se conoce con el nombre de efecto Zeeman, base de la tomografía por resonancia magnética nuclear. Por este descubrimiento y su explicación, Lorentz compartió en 1902 el Premio Nobel de Física con Pieter Zeeman58
Véase también: Hendrik Antoon Lorentz
Albert Einstein: El efecto fotoeléctrico (1905)[editar]
Al alemán nacionalizado norteamericano Albert Einstein (1879 – 1955) se le considera el científico más conocido e importante del siglo XX. El resultado de sus investigaciones sobre la electricidad llegó en 1905 (fecha trascendental que se conmemoró en el Año mundial de la física 2005), cuando escribió cuatro artículos fundamentales sobre la física de pequeña y gran escala. En ellos explicaba el movimiento browniano, el efecto fotoeléctrico y desarrollaba larelatividad especial y la equivalencia entre masa y energía.
El efecto fotoeléctrico consiste en la emisión de electrones por un material cuando se le ilumina con radiación electromagnética (luz visible o ultravioleta, en general). Ya había sido descubierto y descrito por Heinrich Hertz en 1887, pero la explicación teórica no llegó hasta que Albert Einstein le aplicó una extensión del trabajo sobre los cuantos de Max Planck. En el artículo dedicado a explicar el efecto fotoeléctrico, Einstein exponía un punto de vista heurístico sobre la producción y transformación de luz, donde proponía la idea de quanto de radiación (ahora llamados fotones) y mostraba cómo se podía utilizar este concepto para explicar el efecto fotoeléctrico. Una explicación completa del efecto fotoeléctrico solamente pudo ser elaborada cuando la teoría cuánticaestuvo más avanzada. A Albert Einstein se le concedió el Premio Nobel de Física en 1921.59
El efecto fotoeléctrico es la base de la producción de energía eléctrica por radiación solar y de su aprovechamiento energético. Se aplica también para la fabricación de células utilizadas en los detectores de llama de las calderas de las grandes usinas termoeléctricas. También se utiliza en diodos fotosensibles tales como los que se utilizan en las células fotovoltaicas y en electroscopios o electrómetros. En la actualidad (2008) los materiales fotosensibles más utilizados son, aparte de los derivados delcobre (ahora en menor uso), el silicio, que produce corrientes eléctricas mayores.
Véase también: Albert Einstein
Robert Andrews Millikan: El experimento de Millikan (1909)[editar]
El físico estadounidense Robert Andrews Millikan (1868-1953) es conocido principalmente por haber medido la carga del electrón, ya descubierta por J. J. Thomson. Estudió en un principio la radioactividad de los minerales de uranio y la descarga en los gases. Luego realizó investigaciones sobre radiaciones ultravioletas.
Mediante su experimento de la gota de aceite, también conocido como experimento de Millikan, determinó la carga del electrón: 1,602 × 10-19 coulomb. Lacarga del electrón es la unidad básica de cantidad de electricidad y se considera la carga elemental porque todos los cuerpos cargados contienen un múltiplo entero de la misma. El electrón y el protón tienen la misma carga absoluta, pero de signos opuestos. Convencionalmente, la carga del protón se considera positiva y la del electrón negativa. Entre sus otras aportaciones a la ciencia destacan su importante investigación sobre los rayos cósmicos, como él los denominó, y sobre los rayos X, así como la determinación experimental de la constante de Planck, midiendo la frecuencia de la luz y la energía de los electrones liberados en el efecto fotoeléctrico. En 1923 fue galardonado con el Premio Nobel de Física por sus trabajos para determinar el valor de carga del electrón y el efecto fotoeléctrico.60
Véase también: Robert Andrews Millikan
Heike Kamerlingh Onnes: Superconductividad (1911)[editar]
El físico holandés Heike Kamerlingh Onnes (1853-1926) se dedicó principalmente al estudio de la física a bajas temperaturas, realizando importantes descubrimientos en el campo de la superconductividad eléctrica, fenómeno que sucede cuando algunos materiales están a temperaturas cercanas al cero absoluto. Ya en el siglo XIX se llevaron a cabo diversos experimentos para medir la resistencia eléctrica a bajas temperaturas, siendo James Dewar el primer pionero en este campo. Sin embargo, la superconductividad como tal no se descubriría hasta 1911, año en que Onnes observó que la resistencia eléctrica del mercurio desaparecía bruscamente al enfriarse a 4K (-269 °C), cuando lo que se esperaba era que disminuyera gradualmente. En 1913 fue galardonado con el Premio Nobel de Física por, en palabras del comité, "sus investigaciones en las características de la materia a bajas temperaturas que permitieron la producción del helio líquido".61
Véase también: Heike Kamerlingh Onnes
Vladimir Zworykin: La televisión (1923)[editar]
El ingeniero ruso Vladimir Zworykin (1889-1982) dedicó su vida al desarrollo de la televisión, la electrónica y la óptica. Desde muy joven estaba persuadido de que la solución práctica de la televisión no sería aportada por un sistema mecánico, sino por la puesta a punto de un procedimiento que utilizara los tubos de rayos catódicos. Emigró a Estados Unidos y empezó a trabajar en los laboratorios de la Westinghouse Electric and Manufacturing Company, enPittsburg. En la Westinghouse tuvo libertad para continuar con sus proyectos personales, es decir, sus trabajos sobre la televisión, especialmente sobre eliconoscopio (1923), un dispositivo que convertía imágenes ópticas en señales eléctricas. Otro de sus inventos, que posibilitó una televisión enteramente electrónica, fue el kinescopio que transformaba las señales eléctricas del iconoscopio en imágenes visibles, aunque de baja resolución. Los trabajos de investigación de Zworykin y de su grupo de colaboradores no se limitaron sólo a la televisión, abarcaron muchos otros aspectos de la electrónica, sobre todo los relacionados con la óptica. Su actividad en este campo permitió el desarrollo de dispositivos tan importantes como los tubos de imágenes y multiplicadores secundarios de emisión de distintos tipos. Un gran número de aparatos electrónicos militares utilizados en la segunda guerra mundial son resultado directo de las investigaciones de Zworykin y de sus colaboradores, quien también participó en la invención del microscopio electrónico.62
Véase también: Vladimir Zworykin
Edwin Howard Armstrong: Frecuencia modulada (FM) (1935)[editar]
El ingeniero eléctrico estadounidense Edwin Howard Armstrong (1890-1954) fue uno de los inventores más prolíficos de la era de la radio, al desarrollar una serie de circuitos y sistemas fundamentales para el avance de este sistema de comunicaciones. En 1912 desarrolló el circuito regenerativo, que permitía laamplificación de las débiles señales de radio con poca distorsión, mejorando mucho la eficiencia de los circuitos empleados hasta el momento. En 1918 desarrolló el circuito superheterodino, que dio un gran impulso a los receptores de amplitud modulada (AM). En 1920 desarrolló el circuito super-regenerador, muy importante en las comunicaciones con dos canales. En 1935 desarrolló el sistema de radiodifusión de frecuencia modulada (FM) que, además de mejorar la calidad de sonido, disminuyó el efecto de las interferencias externas sobre las emisiones de radio, haciéndolo muy inferior al del sistema de amplitud modulada (AM). El sistema de frecuencia modulada (FM), que es hoy el más empleado en radio y televisión, no se empezó a emplear comercialmente hasta después de su muerte. Muchas invenciones de Armstrong fueron reclamadas por otros en pleitos de patente.63
Véase también: Edwin Howard Armstrong
Robert Watson-Watt: El radar (1935)[editar]
El radar (acrónimo de radio detection and ranging, detección y medición de distancias por radio) fue creado en 1935 y desarrollado principalmente en Inglaterra durante la Segunda Guerra Mundial. Su mayor impulsor fue el físico Robert Watson-Watt (1892-1973), director del Laboratorio de Investigación de Radio. Ya en 1932, la Oficina Postal Británica publicó un informe en el que sus científicos documentaron fenómenos naturales que afectaban la intensidad de la señal electromagnética recibida: tormentas eléctricas, vientos, lluvia y el paso de un aeroplano en la vecindad del laboratorio. Arnold Wilkins (1907-1985), físico ayudante de Watson-Watts, conoció este informe de manera accidental, conversando con la gente de la Oficina Postal, que se quejaba por la interferencia. Cuando Wilkins sugirió la posibilidad de utilizar el fenómeno de interferencia de ondas de radio para detectar aviones enemigos, Watson-Watt lo comisionó inmediatamente para trabajar en el cálculo de los aspectos cuantitativos.
El radar dio a la aviación británica una notable ventaja táctica sobre la alemana durante la Batalla de Inglaterra, cuando aún era denominado RDF (Radio Direction Finding). En la actualidad es una de las principales ayudas a la navegación con que cuenta el control de tráfico aéreo de todo tipo, militar y civil.64
Véase también: Robert Watson-Watt
La segunda mitad del siglo XX: Era Espacial o Edad de la Electricidad[editar]
Después de la segunda guerra mundial, el mundo bipolar enfrentado a la guerra fría entre los Estados Unidos y la Unión Soviética presenció la frenética carrera de armamentosy la carrera espacial que impulsó de modo extraordinario la competencia científica y tecnológica entre ambos países- En la sociedad de consumo capitalista, orientada al mercado, algunos de estos logros encontraron aplicación a la vida cotidiana como retorno tecnológico de lo invertido en las áreas de investigación puntera; caso de algunos rubros de la industria ligera y los servicios (terciarización), mientras que en el bloque soviético la planificación estatal privilegiaba la industria pesada. La reconstrucción de Europa Occidental y Japón permitió que en ambos espacios se pudiera continuar a la vanguardia de la ciencia y la tecnología, además de contribuir con la fuga de cerebros a los espacios centrales.
Al científico y el inventor individual, ahora reemplazados en prestigio por el empresario schumpeteriano, le sucedieron los equipos científicos vinculados a instituciones públicas o privadas, cada vez más interconectadas y retroalimentadas en lo que se denomina investigación y desarrollo (I+D) o incluso I+D+I (investigación, desarrollo e innovación). Losprogramas de investigación se han hecho tan costosos, con tantas implicaciones y a tan largo plazo que las decisiones que les afectan han de ser tomadas por instancias políticas y empresariales de alto nivel, y su publicidad o su mantenimiento en secreto (con fines estratégicos o económicos) constituyen un problema serio de control social (con principios democráticos o sin ellos).
La segunda mitad del siglo XX se caracterizó, entre otras cosas, por la denominada Revolución científico-técnica de la tercera revolución industrial, con avances de lastecnologías (especialmente la electrónica y la medicina) y las ciencias, que ha dado lugar al desarrollo de una numerosísima serie de inventos -dependientes de la electricidad y la electrónica en su diseño y funcionamiento- que transformaron la vida social, primero en las clases medias de los países desarrollados, y posteriormente en todo el mundo con el proceso de globalización. El desarrollo de las telecomunicaciones e internet permite hablar de una sociedad de la información en la que, en los países industrialmente más desarrollados las decisiones económicas (como consumir, producir y distribuir), sociales (como el establecimiento de todo tipo de relaciones personales, redes sociales y redes ciudadanas) y políticas (como informarse y opinar, aunque la democracia electrónica sólo está esbozada) se transmiten instantáneamente, lo que permitió a Marshall McLuhanhablar de la Edad de la Electricidad.
La automatización (en estadios más avanzados la robótica, que aún no se ha desarrollado plenamente) transformó radicalmente los procesos de trabajo industrial. Es posible hablar ya no de una sociedad industrial opuesta a la sociedad preindustrial, sino incluso una sociedad postindustrial basada en parámetros completamente nuevos. Entre los inventos que han contribuido a la base material de esa nueva forma de vida caben destacar: electrodomésticos, electrónica digital, ordenadores, robótica, satélites artificiales de comunicación, energía nuclear, trenes eléctricos, refrigeración y congelación de alimentos, electromedicina, etc.
Ordenadores[editar]
Véase también: Microprocesador
1941 La primera computadora electrónica funcional de que se tiene noticia fue la alemana Z3 de Konrad Zuse, construida en 1941 y destruida en los bombardeos aliados de 1943. La utilización comercial de este tipo de aparatos, que revolucionaron la gestión de la información y toda la vida social, económica y científica, tuvo que esperar a los años cincuenta, tras su desarrollo en Estados Unidos.
La británica Colossus (diseñada por Tommy Flowers en la Estación de Investigación de la Oficina Postal) y la estadounidense Harvard Mark I(construida por Howard H. Aiken en la Universidad de Harvard con subvención de IBM entre 1939 y 1943), llegaron a tiempo de usarse en la fase final de la Segunda Guerra Mundial; la primera en el descifrado de mensajes alemanes y la segunda para el cálculo de tablas de balística.
Inmediatamente después de la guerra, el Electronic Numerical Integrator And Computer (Computador e Integrador Numérico Electrónico, ENIAC)65utilizado por el Laboratorio de Investigación Balística del Ejército de los Estados Unidos fue construido en 1946 en la Universidad de Pensilvania porJohn Presper Eckert y John William Mauchly. Consumía una potencia eléctrica suficiente para abastecer una pequeña ciudad, ocupaba una superficie de 167 m² y operaba con un total de 17 468 válvulas electrónicas o tubos de vacío, 7200 diodos de cristal, 1500 relés, 70 000 resistencias, 10 000 condensadores y 5 millones de soldaduras. Pesaba 27 tn, medía 2,4 m x 0,9 m x 30 m; utilizaba 1500 conmutadores electromagnéticos y relés; requería la operación manual de unos 6000 interruptores, y su programa o software, cuando requería modificaciones, tardaba semanas de instalación manual. La ENIAC podía resolver 5000 sumas y 360 multiplicaciones en un segundo. Se desactivó en 1955.
Le sustituyó en la misma institución la Electronic Discrete Variable Automatic Computer (EDVAC),66 en 1949. A diferencia de la ENIAC, no era decimal, sino binaria y tuvo el primer programa diseñado para ser almacenado. Este diseño se convirtió en el estándar de arquitectura para la mayoría de las computadoras modernas y un hito en la historia de la informática. A los diseñadores anteriores se les había unido el gran matemático John von Neumann. La EDVAC recibió varias actualizaciones, incluyendo un dispositivo de entrada/salida de tarjetas perforadas en 1953, memoria adicional en un tambor magnético en 1954 y una unidad de aritmética de punto flotante en 1958. Dejó de estar en activo en 1961.
La UNIVAC I (UNIVersal Automatic Computer I, computadora automática universal I), también debida a J. Presper Eckert y John William Mauchly, fue la primera computadora comercial y la primera diseñada desde el principio para su uso en administración y negocios. El primer UNIVAC fue entregado a la Oficina de Censos de los Estados Unidos(United States Census Bureau) en 1951 y fue puesto en servicio ese mismo año. Competía directamente con las máquinas de tarjeta perforada hechas principalmente por IBM. Para facilitar la compatibilidad de ambos tipos de máquina se construyó un equipo de procesamiento de tarjetas fuera de línea, el convertidor UNIVAC de tarjeta a cinta y el convertidor UNIVAC de cinta a tarjeta, para la transferencia de datos entre las tarjetas y las cintas magnéticas que empleaba alternativamente.
IBM anunció en 1953 la primera producción a gran escala de una computadora, el IBM 650: 2000 unidades desde 1954 hasta 1962. Era un diseño orientado hacia los usuarios de máquinas contables anteriores, como las tabuladoras electromecánicas (con tarjetas perforadas) o el modelo IBM 604. Pesaba alrededor de 900 kg, y su unidad de alimentación unos 1350. Cada unidad estaba en un armario separado, de 1,5 x 0,9 x 1,8 metros. Costaba 500 000 dólares, pero podía alquilarse por 3500 al mes.
La tercera generación de este tipo de máquinas se inició con IBM 360, la primera en la historia en ser atacada con un virus informático. Comercializada a partir de 1964, fue la primera que usaba el término byte para referirse a 8 bits (con cuatro bytes creaba una palabra de 32-bits). Su arquitectura de computación fue la que a partir de este modelo siguieron todos los ordenadores de IBM. El sistema también hizo popular la computación remota, con terminales conectadas a un servidor, por medio de una línea telefónica. Fue una de las primeras computadoras comerciales que usó circuitos integrados, y podía realizar tanto análisis numéricos como administración o procesamiento de archivos.
El Intel 4004 (i4004, primero de Intel), un CPU de 4 bits, fue lanzado en un paquete de 16 pines CERDIP en 1971, siendo el primer microprocesador en un simple chip, así como el primero disponible comercialmente. Daría paso a la construcción de los ordenadores personales. El circuito 4004 fue construido con 2300 transistores, y fue seguido el año siguiente por el primer microprocesador de 8 bits, el 8008, que contenía 3300 transistores, y el 4040, versión revisada del 4004. El CPU que comenzó la revolución delmicrocomputador, sería el 8080, usado en el Altair 880. El microprocesador es un circuito integrado que contiene todos los elementos necesarios para conformar una "unidad central de procesamiento" (UCP o CPU: Central Process Unit). En la actualidad este tipo de componente electrónico se compone de millones de transistores, integrados en una misma placa de silicio.
Transistor, Electrónica digital y Superconductividad[editar]
1948 La electrónica, que estudia y emplea sistemas cuyo funcionamiento se basa en la conducción y el control del flujo microscópico de los electrones u otras partículas cargadas eléctricamente, comenzó con el diodo de vacío inventado por John Ambrose Fleming en 1904, dispositivo basado en el efecto Edison. Con el tiempo las válvulas de vacío se fueron perfeccionando y mejorando, apareciendo otros tipos y miniaturizándose. El paso esencial lo dio el físico estadounidense Walter Houser Brattain (1902-1987), incorporado en 1929 a los laboratorios Bell, donde fue partícipe junto con John Bardeen (1908-1991) -incorporado en 1945- y William Bradford Shockley del invento de un pequeño dispositivo electrónico semiconductor que cumplía funciones deamplificador, oscilador, conmutador o rectificador: el transistor. La palabra elegida para denominarlo es la contracción en inglés de transfer resistor("resistencia de transferencia"). Sustituto de la válvula termoiónica de tres electrodos o triodo, el primer transistor de puntas de contacto funcionó en diciembre de 1947; se anunció por primera vez en 1948 pero no se terminó de fabricar hasta 1952, tras lograr construir un dispositivo con germanio el 4 de julio de 1951, culminando así su desarrollo. El transistor de unión bipolar apareció algo más tarde, en 1949, y es el dispositivo utilizado actualmente para la mayoría de las aplicaciones electrónicas. Sus ventajas respecto a las válvulas son entre otras menor tamaño y fragilidad, mayor rendimiento energético, menores tensiones de alimentación y consumo de energía. El transistor no funciona en vacío como las válvulas, sino en un estado sólido semiconductor (silicio), razón por la que no necesitan centenares de voltios de tensión para funcionar.
El transistor ha contribuido, como ninguna otra invención, al gran desarrollo actual de la electrónica y la informática, empleándose comercialmente en todo tipo de aparatos electrónicos, tanto domésticos como industriales. La primera aplicación de estos dispositivos se hizo en los audífonos. Por su trabajo con los semiconductores y por el descubrimiento del transistor, Walter Houser Brattain compartió con Shockley y Bardeen en 1956 el Premio Nóbel de Física.67
La construcción de circuitos electrónicos permitió resolver muchos problemas prácticos (control, procesado y distribución de información, conversión y distribución de la energía eléctrica, etc.). En 1958 se desarrolló el primer circuito integrado, que integraba seis transistores en un único chip, y en 1970 se desarrolló el primer microprocesador (Intel 4004).
En la actualidad, los campos de desarrollo de la electrónica son tan vastos que se ha dividido en varias ciencias especializadas, partiendo de la distinción entre electrónica analógica y electrónica digital; y en los campos de la ingeniería electrónica, la electromecánica, la informática (diseño de software para su control), la electrónica de control, lastelecomunicaciones y la electrónica de potencia.68
En 1951 Bardeen, uno de los diseñadores del transistor, ingresó en la Universidad de Illinois, nombrando asistente personal al físico Nick Holonyak, el cual posteriormente diseñaría el primer Diodo LED en 1962. Trabajó junto a Leon N. Cooper y John Robert Schrieffer para crear la teoría estándar de la superconductividad, es decir, la desaparición de la resistencia eléctrica en ciertos metales y aleaciones a temperaturas cercanas al cero absoluto. Por estos trabajos compartió nuevamente, en 1972, el Premio Nobel de Física con los físicos estadounidenses Leon N. Cooper y John R. Schrieffer. Esto hizo que él fuera el primer científico que ganó dos premios Nobel en la misma disciplina.69 Las aplicaciones de la superconductividad están todavía en las primeras fases de su desarrollo, pero ya han permitido los electroimanes más poderosos (que se usan en los trenesmaglev, resonancia magnética nuclear y aceleradores de partículas); circuitos digitales y filtros de radiofrecuencia y microondas para estaciones base de telefonía móvil; o losmagnetómetros más sensibles (uniones Josephson, de los SQUIDs -dispositivos superconductores de interferencia cuántica-).
El reto de la generación de electricidad[editar]
Centrales nucleares[editar]
1951 Una central nuclear es una instalación industrial empleada para la generación de energía eléctrica a partir de energía nuclear, que se caracteriza por el empleo de materiales fisionables que mediante reacciones nucleares proporcionan calor. Este calor es empleado por un ciclo termodinámicoconvencional para mover un alternador y producir energía eléctrica. Las centrales nucleares constan de uno o varios reactores.
Se llama energía nuclear a aquella que se obtiene al aprovechar las reacciones nucleares espontáneas o provocadas por el hombre. Estas reacciones se dan en algunos isótopos de ciertos elementos químicos, siendo el más conocido de este tipo de energía la fisión del uranio-235 (235U), con la que funcionan los reactores nucleares. Sin embargo, para producir este tipo de energía aprovechando reacciones nucleares pueden ser utilizados muchos otros isótopos de varios elementos químicos, como el torio, el plutonio, el estroncio o el polonio. Los dos sistemas con los que puede obtenerse energía nuclear de forma masiva son la fisión nuclear y la fusión nuclear.
El 2 de diciembre de 1942, como parte del proyecto Manhattan dirigido por J. Robert Oppenheimer, se construyó el Chicago Pile-1 (CP-1), primer reactor nuclear hecho por el hombre (existió un reactor natural en Oklo). El Departamento de Defensa de los Estados Unidos propuso el diseño y construcción de un reactor nuclear utilizable para lageneración eléctrica y propulsión en los submarinos a dos empresas distintas norteamericanas: General Electric y Westinghouse. Estas empresas desarrollaron los reactores de agua ligera tipo BWR y PWR respectivamente. Los mismos diseños de reactores de fisión se trasladaron a diseños comerciales para la generación de electricidad. Los únicos cambios producidos en el diseño con el transcurso del tiempo fueron un aumento de las medidas de seguridad, una mayor eficiencia termodinámica, un aumento de potencia y el uso de las nuevas tecnologías que fueron apareciendo.
El 20 de diciembre de 1951 fue el primer día que se consiguió generar electricidad con un reactor nuclear (en el reactor americano EBR-I, con una potencia de unos 100 kW), pero no fue hasta 1954 cuando se conectó a la red eléctrica una central nuclear (fue la central nuclear rusa de Obninsk, generando 5 MW con solo un 17 % de rendimiento térmico). La primera central nuclear con un rendimiento comercial fue la británica de Calder Hall, en Sellafield, abierta en 1956 con una capacidad de 50 MW (ampliada posteriormente a 200 MW).70 El desarrollo de la energía nuclear en todo el mundo experimentó a partir de ese momento un gran crecimiento, de forma muy particular enFrancia y Japón, donde la crisis del petróleo de 1973 influyó definitivamente, ya que su dependencia en el petróleo para la generación eléctrica era muy marcada. En 1986 elaccidente de Chernóbil, en un reactor RBMK de diseño ruso que no cumplía los requisitos de seguridad que se exigían en occidente, acabó radicalmente con ese crecimiento. A partir de entonces, con la caída del bloque del este desde 1989, el movimiento antinuclear, que se opone por un lado al arma nuclear y por otra parte a la utilización de la energía nuclear, se ha visto desplazado de la vanguardia del movimiento ecologista por otras cuestiones, como el cambio climático.
En octubre de 2007 existían 439 centrales nucleares en todo el mundo que generaron 2,7 millones de MWh en 2006. La potencia instalada en 2007 era de 370.721 MWe. Aunque solo 30 países en el mundo poseen centrales nucleares, aproximadamente el 15 % de la energía eléctrica generada en el mundo se produce a partir de energía nuclear, aunque el porcentaje está actualmente en disminución.71 La mayoría de los países con centrales nucleares han suspendido nuevas construcciones debido a los problemas de disposición final de los combustibles nucleares, cuya actividad (y riesgos para la vida humana) perdura durante muchos miles de años. Algunos científicos, como el galardonado físico Freeman Dyson, sostienen que la exageración de los beneficios de la energía nuclear provienen de una combinación de factores económicos y del sentido de culpa por los bombardeos atómicos sobre Hiroshima y Nagasaki.
Véase también: Controversia sobre la energía nuclear
Combustibles fósiles y fuentes renovables[editar]
El primer uso industrial de la energía hidráulica para la generación de electricidad alimentaba mediante una turbina fueron dieciséis lámparas de arco de la fábrica Wolverine enGrand Rapids (Estados Unidos, 1880).72 La primera central hidroeléctrica entró en funcionamiento ese mismo año en Northumberland, Gran Bretaña,73 y la primera ciudad en tener un suministro eléctrico fue Godalming, en Surrey (Inglaterra), ese mismo año, a corriente alterna con un alternador Siemens y una dinamo conectada a una rueda hidráulica, que funcionó sólo tres años.74
Dos años más tarde se abrió la primera central hidráulica estadounidense (río Fox, Appleton, Wisconsin). El mismo año (1882), Edison abría la primera central eléctrica urbana comercial. No utilizaba fuentes renovables, sino la generación térmica a petróleo (con tres veces mayor eficiencia que los modelos anteriores, no comerciales), en Pearl Street (Nueva York), de 30 kW de potencia a 220-110 V de corriente continua. En 1895, su competidor, Westinghouse, abre la primera central de corriente alterna en el Niágara.75 La desconfianza de Edison hacia la corriente alterna se mantuvo hasta 1892 y hasta finales del siglo XIX se usaba principalmente corriente continua para la iluminación.76 El desarrollo del generador eléctrico y el perfeccionamiento de la turbina hidráulica respondieron al aumento de la demanda de electricidad del siglo XX, de modo que desde 1920 el porcentaje la hidroelectricidad en la producción total de electricidad era ya muy significativo. Desde entonces la tecnología de las principales instalaciones no ha variado sustancialmente. Una central hidroeléctrica es aquella que se utiliza para la generación de energía eléctrica mediante el aprovechamiento de la energía potencial del agua embalsada en una presa situada a más alto nivel que la central. El agua se lleva por una tubería de descarga a la sala de máquinas de la central, donde mediante enormesturbinas hidráulicas se produce la generación de energía eléctrica en alternadores.
Las dos características principales de una central hidroeléctrica, desde el punto de vista de su capacidad de generación de electricidad son:
- La potencia, que es función del desnivel existente entre el nivel medio del embalse y el nivel medio de las aguas debajo de la central, y del caudal máximo turbinable, además de las características de la turbina y del generador.
- La energía garantizada en un lapso de tiempo determinado, generalmente un año, que está en función del volumen útil del embalse, de la pluviometría anual y de la potencia instalada.
Esta forma de obtener energía eléctrica no está libre problemas medioambientales al necesitar la construcción de grandes embalses en los que acumular el agua, modificando el paisaje y los anteriores usos, tanto naturales como humanos, del agua y el entorno afectado. Proyectos gigantescos (presa de Asuán en Egipto, de Itaipú entre Brasil y Paraguay, o de las Tres Gargantas en China) tienen repercusiones de todo tipo, e incluso su viabilidad a largo plazo es cuestionada. Las minicentrales hidráulicas suelen ser mejor consideradas desde ese punto de vista, aunque su capacidad de generación es mucho más limitada.
Actualmente se encuentra en desarrollo la explotación comercial de la conversión en electricidad del potencial energético que tiene el oleaje del mar, en las llamadas Centrales mareomotrices. Estas utilizan el flujo y reflujo de las mareas. En general pueden ser útiles en zonas costeras donde la amplitud de la marea sea amplia, y las condiciones morfológicas de la costa permitan la construcción de una presa que corte la entrada y salida de la marea en una bahía. Se genera energía tanto en el momento del llenado como en el momento del vaciado de la bahía.
Otras energías renovables, como la energía solar;77 tienen una historia muy anterior a su utilización como generadoras de electricidad, e incluso en este campo surgieron tecnologías ya en el siglo XIX: solar con Edmund Becquerel en 1839 y Augustin Mouchet en 1861; eólica desde 1881, aunque el desarrollo de rotores verticales eficaces llegó con Klemin, Savoius y Darrieus, diseñados en 1925,1929 y 1931).
El impulso actual de las energías renovables proviene de las necesidades energéticas de la crisis del petróleo de 1973 y, más recientemente, del hecho de que no emitan gases causantes de efecto invernadero, contrariamente a los combustibles fósiles (carbón, petróleo o gas natural). La producción de electricidad solar y, sobre todo, eólica está en fuerte auge aunque aún no ha desarrollado todo su potencial.
Las tecnologías utilizadas en las centrales termoeléctricas que utilizan combustibles fósiles se han perfeccionado, tanto para obtener una mayor eficiencia energética (ciclo combinado) como para reducir su impacto contaminante (lluvia ácida). Sin embargo, la supresión de las emisiones de gases de efecto invernadero mediante la captura y almacenamiento de carbono) aún no ha sido desarrollada industrialmente y constituye un tema controvertido.78
La pila de combustible79 ligada a las tecnologías del hidrógeno es uno de los últimos diseños propuestos para la sustitución de las energías tradicionales.
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