Historia de la electricidad

Un fragmento de ámbar como el que pudo utilizar Tales de Mileto en su experimentación del efecto triboeléctrico. El nombre en griegode este material (ελεκτρον, elektron) se utilizó para nombrar al fenómeno y la ciencia que lo estudia, a partir del libro De Magnete, Magneticisque Corporibus, et de Magno Magnete Tellure, de William Gilbert (1600).

Grabado mostrando la teoría delgalvanismo según los experimentos de Luigi Galvani. De viribus electricitatis in motu musculari commentarius, 1792.

La historia de la electricidad se refiere al estudio y uso humano de la electricidad, al descubrimiento de sus leyes como fenómeno físico y a la invención de artefactos para su uso práctico.

El fenómeno en sí, fuera de su relación con el observador humano, no tiene historia; y si se la considerase como parte de la historia natural, tendría tanta como el tiempo, el espacio, la materia y la energía. Como también se denomina electricidad a la rama de la ciencia que estudia el fenómeno y a la rama de la tecnología que lo aplica, la historia de la electricidad es la rama de la historia de la ciencia y de la historia de la tecnología que se ocupa de su surgimiento y evolución.

Uno de sus hitos iniciales puede situarse hacia el año 600 a. C., cuando el filósofo griego Tales de Mileto observó que frotando una varilla deámbar con una lana o piel, se obtenían pequeñas cargas (efecto triboeléctrico) que atraían pequeños objetos, y frotando mucho tiempo podía causar la aparición de una chispa. Cerca de la antigua ciudad griega de Magnesia se encontraban las denominadas piedras de Magnesia, que incluían magnetita. Los antiguos griegos observaron que los trozos de este material se atraían entre sí, y también a pequeños objetos de hierro. Las palabras magneto (equivalente en español a imán) y magnetismo derivan de ese topónimo.

La electricidad evolucionó históricamente desde la simple percepción del fenómeno, a su tratamiento científico, que no se haría sistemático hasta el siglo XVIII. Se registraron a lo largo de la Edad Antigua y Media otras observaciones aisladas y simples especulaciones, así como intuiciones médicas (uso de peces eléctricos en enfermedades como la gota y el dolor de cabeza) referidas por autores como Plinio el Viejoy Escribonio Largo,¹ u objetos arqueológicos de interpretación discutible, como la Batería de Bagdad,² un objeto encontrado en Irak en1938, fechado alrededor de 250 a. C., que se asemeja a una celda electroquímica. No se han encontrado documentos que evidencien su utilización, aunque hay otras descripciones anacrónicas de dispositivos eléctricos en muros egipcios y escritos antiguos.

Esas especulaciones y registros fragmentarios son el tratamiento casi exclusivo (con la notable excepción del uso del magnetismo para labrújula) que hay desde la Antigüedad hasta la Revolución científica del siglo XVII; aunque todavía entonces pasa a ser poco más que un espectáculo para exhibir en los salones. Las primeras aportaciones que pueden entenderse como aproximaciones sucesivas al fenómeno eléctrico fueron realizadas por investigadores sistemáticos como William Gilbert, Otto von Guericke, Du Fay, Pieter van Musschenbroek(botella de Leyden) o William Watson. Las observaciones sometidas a método científico empiezan a dar sus frutos con Luigi Galvani,Alessandro Volta, Charles-Augustin de Coulomb o Benjamin Franklin, proseguidas a comienzos del siglo XIX por André-Marie Ampère,Michael Faraday o Georg Ohm. Los nombres de estos pioneros terminaron bautizando las unidades hoy utilizadas en la medida de las distintas magnitudes del fenómeno. La comprensión final de la electricidad se logró recién con su unificación con el magnetismo en un únicofenómeno electromagnético descrito por las ecuaciones de Maxwell (1861-1865).

El telégrafo eléctrico (Samuel Morse, 1833, precedido por Gauss y Weber, 1822) puede considerarse como la primera gran aplicación en el campo de las telecomunicaciones, pero no será en la primera revolución industrial, sino a partir del cuarto final del siglo XIX cuando las aplicaciones económicas de la electricidad la convertirán en una de las fuerzas motrices de la segunda revolución industrial. Más que de grandes teóricos como Lord Kelvin, fue el momento de ingenieros, como Zénobe Gramme, Nikola Tesla, Frank Sprague, George Westinghouse, Ernst Werner von Siemens, Alexander Graham Bell y sobre todo Thomas Alva Edison y su revolucionaria manera de entender la relación entre investigacióncientífico-técnica y mercado capitalista. Los sucesivos cambios de paradigma de la primera mitad del siglo XX (relativista y cuántico) estudiarán la función de la electricidad en una nueva dimensión: atómica y subatómica.

Multiplicador de tensión Cockcroft-Walton utilizado en unacelerador de partículas de 1937, que alcanzaba un millón de voltios.

La electrificación no sólo fue un proceso técnico, sino un verdadero cambio social de implicaciones extraordinarias, comenzando por elalumbrado y siguiendo por todo tipo de procesos industriales (motor eléctrico, metalurgia, refrigeración...) y de comunicaciones (telefonía,radio). Lenin, durante la Revolución bolchevique, definió el socialismo como la suma de la electrificación y el poder de los soviets,³ pero fue sobre todo la sociedad de consumo que nació en los países capitalistas, la que dependió en mayor medida de la utilización doméstica de la electricidad en los electrodomésticos, y fue en estos países donde la retroalimentación entre ciencia, tecnología y sociedad desarrolló las complejas estructuras que permitieron los actuales sistemas de I+D e I+D+I, en que la iniciativa pública y privada se interpenetran, y las figuras individuales se difuminan en los equipos de investigación.

La energía eléctrica es esencial para la sociedad de la información de la tercera revolución industrial que se viene produciendo desde la segunda mitad del siglo XX (transistor, televisión, computación, robótica, internet...). Únicamente puede comparársele en importancia lamotorización dependiente del petróleo (que también es ampliamente utilizado, como los demás combustibles fósiles, en la generación de electricidad). Ambos procesos exigieron cantidades cada vez mayores de energía, lo que está en el origen de la crisis energética ymedioambiental y de la búsqueda de nuevas fuentes de energía, la mayoría con inmediata utilización eléctrica (energía nuclear y energías alternativas, dadas las limitaciones de la tradicional hidroelectricidad). Los problemas que tiene la electricidad para su almacenamiento y transporte a largas distancias, y para la autonomía de los aparatos móviles, son retos técnicos aún no resueltos de forma suficientemente eficaz.

El impacto cultural de lo que Marshall McLuhan denominó Edad de la Electricidad, que seguiría a la Edad de la Mecanización (por comparación a cómo la Edad de los Metales siguió a la Edad de Piedra), radica en la altísima velocidad de propagación de la radiación electromagnética (300 000 km/s) que hace que se perciba de forma casi instantánea. Este hecho conlleva posibilidades antes inimaginables, como la simultaneidad y la división de cada proceso en una secuencia. Se impuso un cambio cultural que provenía del enfoque en "segmentos especializados de atención" (la adopción de una perspectiva particular) y la idea de la "conciencia sensitiva instantánea de la totalidad", una atención al "campo total", un "sentido de la estructura total". Se hizo evidente y prevalente el sentido de "forma y función como una unidad", una "idea integral de la estructura y configuración". Estas nuevas concepciones mentales tuvieron gran impacto en todo tipo de ámbitos científicos, educativos e incluso artísticos (por ejemplo, el cubismo). En el ámbito de lo espacial y político, "la electricidad no centraliza, sino que descentraliza... mientras que el ferrocarril requiere un espacio político uniforme, el avión y la radio permiten la mayor discontinuidad y diversidad en la organización espacial".⁴

Índice

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Siglo XVII[editar]

La Revolución científica que se venía produciendo desde Copérnico en la astronomía y Galileo en la física no va a encontrar aplicaciones muy tempranas al campo de la electricidad, limitándose la actividad de los pocos autores que tratan sobre ella a la recopilación baconiana de datos experimentales, que por el momento no alcanzan a inducir modelos explicativos también en la era de la electricidad se produjeron grandes cambios importantes.

William Gilbert: materiales eléctricos y materiales aneléctricos (1600)[editar]

Artículo principal: De Magnete

William Gilbert

El científico inglés William Gilbert (1544-1603) publicó su libro De Magnete, en donde utiliza la palabra latina electricus, derivada del griego elektron, que significa ámbar, para describir los fenómenos descubiertos por los griegos.⁵ Previamente, el italiano Gerolamo Cardano había ya distinguido, quizá por primera vez, entre las fuerzas magnéticas y las eléctricas (De Subtilitate 1550). Gilbert estableció las diferencias entre ambos fenómenos a raíz de que la reina Isabel I de Inglaterra le ordenara estudiar los imanes para mejorar la exactitud de las brújulas usadas en la navegación, consiguiendo con este trabajo la base principal para la definición de los fundamentos de la electrostática y magnetismo. A través de sus experiencias clasificó los materiales en eléctricos(conductores) y aneléctricos (aislantes) e ideó el primer electroscopio. Descubrió la imantación por influencia, y observó que la imantación del hierro se pierde cuando se calienta al rojo. Estudió la inclinación de una aguja magnética concluyendo que la Tierra se comporta como un gran imán. El Gilbert es la unidad de medida de la fuerza magnetomotriz.⁶

Véase también: William Gilbert

Otto von Guericke: las cargas eléctricas (1660)[editar]

Artículo principal: Electrostática

Otto von Guericke

Las investigaciones de Gilbert fueron continuadas por el físico alemán Otto von Guericke (1602-1686). En las investigaciones que realizó sobreelectrostática observó que se producía una repulsión entre cuerpos electrizados luego de haber sido atraídos. Ideó la primera máquina electrostática y sacó chispas de un globo hecho de azufre, lo cual le llevó a especular sobre la naturaleza eléctrica de los relámpagos. Fue la primera persona que estudió laluminiscencia.⁷

Véase también: Otto von Guericke

Siglo XVIII: la Revolución industrial[editar]

La crisis de la conciencia europea renueva el panorama intelectual de finales del siglo XVII a principios del siglo XVIII y abre las puertas al llamado Siglo de las luces o de la Ilustración. Instituciones científicas de nuevo cuño, como la Royal Academy inglesa, y el espíritu crítico que los enciclopedistas franceses extienden por todo el continente, conviven con el inicio de la Revolución industrial. No obstante, la retroalimentación entre ciencia, tecnología y sociedad, aún no se había producido. Aparte del pararrayos, ninguna de las innovaciones técnicas del siglo tuvo que ver con las investigaciones científicas sobre la electricidad, hecho que no es exclusivo de este campo: la mismísima máquina de vapor precedió en cien años a la definición de la termodinámica por Sadi Carnot.⁸

Stephen Gray: los efluvios (1729)[editar]

Artículo principal: Conductividad eléctrica

El físico inglés Stephen Gray (1666-1736) estudió principalmente la conductividad eléctrica de los cuerpos y, después de muchos experimentos, fue el primero en 1729 en transmitir electricidad a través de un conductor. En sus experimentos descubrió que para que la electricidad, o los "efluvios" o "virtud eléctrica", como él la llamó, pudiera circular por el conductor, éste tenía que estar aislado de tierra. Posteriormente estudió otras formas de transmisión y, junto con los científicos G. Wheler y J. Godfrey, clasificó los materiales en conductores y aislantes de la electricidad.

Véase también: Stephen Gray

Charles François de Cisternay Du Fay: carga vítrea y carga resinosa (1733)[editar]

Artículo principal: Carga eléctrica

Charles François du Fay

El científico francés Charles François de Cisternay Du Fay (1698-1739) al enterarse de los trabajos de Stephen Gray, dedicó su vida al estudio de los fenómenos eléctricos. Du Fay, entre otros muchos experimentos, observó que una lámina de oro siempre era repelida por una barra de vidrio electrificada. Publicó sus trabajos en 1733 siendo el primero en identificar la existencia de dos tipos de cargas eléctricas (denominadas hoy en día positiva y negativa), que él denominó carga vítrea y carga resinosa, debido a que ambas se manifestaban de una forma al frotar, con un paño de seda, el vidrio (carga positiva) y de forma distinta al frotar, con una piel, algunas substancias resinosas como el ámbar o la goma (carga negativa).

Véase también: C.F.Du Fay

Pieter van Musschenbroek: la botella de Leyden (1745)[editar]

Artículo principal: Botella de Leyden

Pieter van Musschenbroek

El físico holandés Pieter van Musschenbroek (1692-1761), que trabajaba en la Universidad de Leiden, efectuó una experiencia para comprobar si una botella llena de agua podía conservar cargas eléctricas. Esta botella consistía en un recipiente con un tapón al cual se le atraviesa una varilla metálica sumergida en el líquido. La varilla tiene una forma de gancho en la parte superior al cual se le acerca un conductor cargado eléctricamente. Durante la experiencia un asistente separó el conductor y recibió una fuerte descarga al aproximar su mano a la varilla, debida a la electricidad estática que se había almacenado en la botella. De esta manera fue descubierta la botella de Leyden y la base de los actuales condensadores eléctricos, llamados incorrectamente capacitores por anglicismo.⁹

Véase también: Pieter van Musschenbroek

William Watson: la corriente eléctrica (1747)[editar]

Artículo principal: Corriente eléctrica

William Watson

Sir William Watson (1715-1787), médico y físico inglés, estudió los fenómenos eléctricos. Realizó reformas en la botella de Leyden agregándole una cobertura de metal, descubriendo que de esta forma se incrementaba la descarga eléctrica. En 1747 demostró que una descarga de electricidad estática es una corriente eléctrica. Fue el primero en estudiar la propagación de corrientes en gases enrarecidos.¹⁰

Véase también: William Watson

Benjamin Franklin: el pararrayos (1752)[editar]

Artículo principal: Pararrayos

Retrato deBenjamin Franklin

1752 El polifacético estadounidense Benjamin Franklin (1706-1790) investigó los fenómenos eléctricos naturales. Es particularmente famoso su experimento en el que, haciendo volar una cometa durante una tormenta, demostró que los rayos eran descargas eléctricas de tipo electrostático. Como consecuencia de estas experimentaciones inventó el pararrayos. También formuló una teoría según la cual la electricidad era un fluido único existente en toda materia y calificó a las substancias en eléctricamente positivas y eléctricamente negativas, de acuerdo con el exceso o defecto de ese fluido.¹¹

Véase también: Benjamin Franklin

Charles-Augustin de Coulomb: fuerza entre dos cargas (1777)[editar]

Artículo principal: Ley de Coulomb

Charles-Augustin de Coulomb

El físico e ingeniero francés Charles-Augustin de Coulomb (1736 - 1806) fue el primero en establecer las leyes cuantitativas de la electrostática, además de realizar muchas investigaciones sobre magnetismo, rozamiento y electricidad. Sus investigaciones científicas están recogidas en siete memorias, en las que expone teóricamente los fundamentos del magnetismo y de la electrostática. En 1777 inventó la balanza de torsión para medir la fuerza de atracción o repulsión que ejercen entre sí dos cargas eléctricas y estableció la función que liga esta fuerza con la distancia. Con este invento, culminado en 1785, Coulomb pudo establecer la expresión de la fuerza entre dos cargas eléctricas q y Q en función de la distancia d que las separa, actualmente conocida como Ley de Coulomb: F = k (q Q) / d². Coulomb también estudió la electrización por frotamiento y la polarización e introdujo el concepto de momento magnético. El Coulomb (símbolo C), castellanizado a Culombio, es la unidad del SI para la medida de la cantidad de carga eléctrica.¹²

Véase también: Charles-Augustin de Coulomb

Luigi Galvani: el impulso nervioso (1780)[editar]

Artículos principales: Impulso nervioso y Galvanismo.

Luigi Galvani.

El médico y físico italiano Luigi Galvani (1737-1798) se hizo famoso por sus investigaciones sobre los efectos de la electricidad en los músculos de los animales. Mientras disecaba una rana halló accidentalmente que sus patas se contraían al tocarlas con un objeto cargado de electricidad. Por ello se le considera el iniciador de los estudios del papel que desempeña la electricidad en el funcionamiento de los organismos animales. De sus discusiones con otro gran científico italiano de su época, Alessandro Volta, sobre la naturaleza de los fenómenos observados, surgió la construcción de la primera pila, o aparato para producir corriente eléctrica continua, llamado pila de Volta. El nombre de Luigi Galvani sigue hoy asociado con la electricidad a través de términos como galvanismo y galvanización. Sus estudios preludiaron una ciencia que surgiría mucho después: la neurofisiología, estudio del funcionamiento del sistema nervioso en la que se basa la neurología.¹³

Véase también: Luigi Galvani

Alessandro Volta: la pila de Volta (1800)[editar]

Artículo principal: Pila de Volta

Alessandro Volta

El físico italiano Alessandro Volta (1745-1827) inventa la pila, precursora de la batería eléctrica. Con un apilamiento de discos de zinc y cobre, separados por discos de cartón humedecidos con un electrólito, y unidos en sus extremos por un circuito exterior, Volta logró, por primera vez, producir corriente eléctrica continua a voluntad.¹⁴ Dedicó la mayor parte de su vida al estudio de los fenómenos eléctricos, inventó el electrómetro y el eudiómetro y escribió numerosos tratados científicos. Por su trabajo en el campo de la electricidad, Napoleón le nombró conde en 1801. La unidad de tensión eléctrica o fuerza electromotriz, el Volt (símbolo V), castellanizado como Voltio, recibió ese nombre en su honor.¹⁴

Véase también: Alessandro Volta

Principios del siglo XIX: el tiempo de los teóricos[editar]

El propósito de la ciencia optimista surgida de la Ilustración era la comprensión total de la realidad. En el ámbito de la electricidad la clave sería describir estas fuerzas a distancia como en las ecuaciones de la mecánica newtoniana. Pero la realidad era mucho más compleja como para dar fácil cumplimiento a este programa. La capacidad de desviar agujas imantadas, descubierta por Oersted (1820), y la inducción electromagnética descubierta por Faraday (1821), acabaron por interrelacionar la electricidad con el magnetismo y los movimientos mecánicos. La teoría completa del campo electromagnético tuvo que esperar a Maxwell, e incluso entonces (1864), al comprobarse que una de las constantes que aparecían en su teoría tenía el mismo valor que la velocidad de la luz, se apuntó la necesidad de englobar también la óptica en el electromagnetismo.¹⁵

El romanticismo, con su gusto por lo tétrico y su desconfianza en la razón, añadió un lado oscuro a la consideración de la electricidad, que excitaba la imaginación de la forma más morbosa: ¿el dominio humano de tal fuerza de la naturaleza le pondría al nivel creador que hasta entonces sólo se imaginaba al alcance de seres divinos? Con cadáveres y electricidad Mary Wollstonecraft Shelley compuso la trama de Frankenstein o el moderno Prometeo (1818), novela precursora tanto del género de terror como de la ciencia ficción.

Humphry Davy: la electrólisis (1807) y el arco eléctrico (1808)[editar]

Artículo principal: Electroquímica

Humphry Davy

1807 Sir Humphry Davy (1778-1829). Químico británico. Se le considera el fundador de la electroquímica, junto con Volta y Faraday. Davy contribuyó a identificar experimentalmente por primera vez varios elementos químicos mediante la electrólisis y estudió la energía involucrada en el proceso. Entre 1806 y 1808 publica el resultado de sus investigaciones sobre la electrólisis, donde logra la separación del magnesio, bario, estroncio, calcio, sodio, potasio yboro. En 1807 fabrica una pila con más de 2000 placas dobles con la que descubre el cloro y demuestra que se trata de un elemento químico, dándole ese nombre debido a su color amarillo verdoso. Junto a W.T. Brande consigue aislar al litio de sus sales mediante electrólisis del óxido de litio (1818). Fue jefe y mentor de Michael Faraday. Creó además una lámpara de seguridad para las minas que lleva su nombre (1815) y fue pionero en el control de la corrosiónmediante la protección catódica. En 1805 le fue concedida la Medalla Copley.¹⁶

Véase también: Humphry Davy

Hans Christian Ørsted: el electromagnetismo (1819)[editar]

Hans Christian Oersted

Artículo principal: Electromagnetismo

El físico y químico danés Hans Christian Ørsted (1777-1851) fue un gran estudioso del electromagnetismo. En 1813 predijo la existencia de los fenómenos electromagnéticos y en 1819 logró demostrar su teoría empíricamente al descubrir, junto con Ampère, que una aguja imantada se desvía al ser colocada en dirección perpendicular a un conductor por el que circula una corriente eléctrica. Este descubrimiento fue crucial en el desarrollo de la electricidad, ya que puso en evidencia la relación existente entre la electricidad y el magnetismo. En homenaje a sus contribuciones se denominó Oersted (símbolo Oe) a la unidad de intensidad de campo magnético en el sistema Gauss. Se cree que también fue el primero en aislar el aluminio, por electrólisis, en 1825. En 1844 publicó su Manual de Física Mecánica.¹⁷

Véase también: Hans Christian Ørsted

Thomas Johann Seebeck: la termoelectricidad (1821)[editar]

Artículo principal: Efecto Peltier-Seebeck

Thomas Johann Seebeck

El médico e investigador físico natural de Estonia, Thomas Johann Seebeck (1770-1831) descubrió el efecto termoeléctrico. En 1806 descubrió también los efectos de radiación visible e invisible sobre sustancias químicas como el cloruro de plata. En 1808, obtuvo la primera combinación química de amoníacocon óxido mercúrico. A principios de 1820, Seebeck realizó variados experimentos en la búsqueda de una relación entre la electricidad y calor. En 1821, soldando dos alambres de metales diferentes (cobre y bismuto) en un lazo, descubrió accidentalmente que al calentar uno a alta temperatura y mientras el otro se mantenía a baja temperatura, se producía un campo magnético. Seebeck no creyó, o no divulgó que una corriente eléctrica era generada cuando el calor se aplicaba a la soldadura de los dos metales. En cambio, utilizó el término termomagnetismo para referirse a su descubrimiento. Actualmente se lo conoce como efecto Peltier-Seebeck o efecto termoeléctrico y es la base del funcionamiento de los termopares.¹⁸

Véase también: Thomas Johann Seebeck

André-Marie Ampère: el solenoide (1822)[editar]

Artículo principal: Corriente eléctrica

André-Marie Ampère

El físico y matemático francés André-Marie Ampère (1775-1836) está considerado como uno de los descubridores del electromagnetismo. Es conocido por sus importantes aportaciones al estudio de la corriente eléctrica y el magnetismo que constituyeron, junto con los trabajos del danés Hans Chistian Oesterd, el desarrollo del electromagnetismo. Sus teorías e interpretaciones sobre la relación entre electricidad y magnetismo se publicaron en 1822, en su Colección de observaciones sobre electrodinámica y en 1826, en su Teoría de los fenómenos electrodinámicos. Ampère descubrió las leyes que determinan el desvío de una aguja magnética por una corriente eléctrica, lo que hizo posible el funcionamiento de los actuales aparatos de medida. Descubrió las acciones mutuas entre corrientes eléctricas, al demostrar que dos conductores paralelos por los que circula una corriente en el mismo sentido, se atraen, mientras que si los sentidos de la corriente son opuestos, se repelen. La unidad de intensidad de corriente eléctrica, el Ampère (símbolo A), castellanizada comoAmperio, recibe este nombre en su honor.¹⁹

Véase también: André-Marie Ampère

William Sturgeon: el electroimán (1825), el conmutador (1832) y el galvanómetro (1836)[editar]

William Sturgeon

Artículo principal: Electroimán

El físico británico William Sturgeon (1783-1850) inventó en 1825 el primer electroimán. Era un trozo de hierro con forma de herradura envuelto por unabobina enrollada sobre él mismo. Sturgeon demostró su potencia levantando 4 kg con un trozo de hierro de 200 g envuelto en cables por los que hizo circular la corriente de una batería. Sturgeon podía regular su electroimán, lo que supuso el principio del uso de la energía eléctrica en máquinas útiles y controlables, estableciendo los cimientos para las comunicaciones electrónicas a gran escala. Este dispositivo condujo a la invención del telégrafo, el motor eléctrico y muchos otros dispositivos que fueron base de la tecnología moderna. En 1832 inventó el conmutador para motores eléctricos y en 1836 inventó el primer galvanómetro de bobina giratoria.²⁰

la electricidad

lunes, 27 de junio de 2016