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HISTORIA DE LA ELECTRICIDAD
ORÍGENES DE LA CIENCIA MODERNA
ELABORADO POR
LUIS ARTURO VALENCIA VILLADA
DOCENTE
ALONSO SEPÚLVEDA SOTO
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
SEDE MEDELLÍN
2012
Dedico este trabajo, porqué no a mi perrito Pegasso,
su fiel compañía que no falla en todo momento y me
dan ánimos para entender hasta en lo más mínimo el
sentido de la vida.
CONTENIDO
PRÓLOGO…... ………………………………………………………………………
1. LA ELECTRICIDAD…………………………………………………………..…..
2. CONCEPTOS.…………………………………………………….………………..
2.1 Campo eléctrico.………………………………………………………………...
2.2 Potencial eléctrico.………………………………………………………………
2.3 Electromagnetismo.………………………………………………………………
2.4 Circuitos.………………………………………………………………………….
2.5 Propiedades eléctricas de los materiales.………………………………………….
3. EDAD ANTIGUA…………………………………………………………………
4. EDAD MEDIA…………………………………………………………………….
5. EDAD MODERNA………………………………………………………………..
6. EDAD CONTEMPORÁNEA……………………………………………………...
7. HISTORIA DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA EN COLOMBIA…………………..
LISTA DE FIGURAS…………………………………………………………………
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS………………………………………………..
iv
PRÓLOGO
En este documento haremos un viaje por los diferentes periodos de la electricidad,
comenzando primero por su definición y los diferentes tipos de electricidad, y luego el
desarrollo desde sus inicios hasta la época moderna en donde alcanzó su mayor desarrollo.
La historia de la electricidad como rama de la física comenzó con observaciones aisladas y
simples especulaciones o intuiciones médicas, como el uso de peces eléctricos en
enfermedades como la gota y el dolor de cabeza, u objetos arqueológicos de interpretación
discutible, como la batería de Bagdad. Tales de Mileto fue el primero en observar los
fenómenos eléctricos cuando, al frotar una barra de ámbar con un paño, notó que la barra
podía atraer objetos livianos.
Mientras la electricidad era todavía considerada poco más que un espectáculo de salón, las
primeras aproximaciones científicas al fenómeno fueron hechas en los siglos XVII y XVIII
por investigadores sistemáticos como Gilbert, von Guericke, Henry Cavendish, Du Fay,
van Musschenbroek y Watson. Estas observaciones empiezan a dar sus frutos con Galvani,
Volta, Coulomb y Franklin, y, ya a comienzos del siglo XIX, con Ampère, Faraday y Ohm.
No obstante, el desarrollo de una teoría que unificara la electricidad con el magnetismo
como dos manifestaciones de un mismo fenómeno no se alcanzó hasta la formulación de las
ecuaciones de Maxwell en 1865.
Los desarrollos tecnológicos que produjeron la primera revolución industrial no hicieron
uso de la electricidad. Su primera aplicación práctica generalizada fue el telégrafo eléctrico
de Samuel Morse (1833), que revolucionó las telecomunicaciones. La generación masiva
de electricidad comenzó cuando, a fines del siglo XIX, se extendió la iluminación eléctrica
de las calles y las casas. La creciente sucesión de aplicaciones que esta forma de la energía
produjo hizo de la electricidad una de las principales fuerzas motrices de la segunda
revolución industrial. Fue éste el momento de grandes inventores como Gramme,
Westinghouse, von Siemens y Alexander Graham Bell. Entre ellos destacaron Nikola Tesla
y Thomas Alva Edison, cuya revolucionaria manera de entender la relación entre
investigación y mercado capitalista convirtió la innovación tecnológica en una actividad
industrial.
En este trabajo entonces se pretende realizar una revisión bibliográfica lo mejor posible al
tema en cuestión, procurando rescatar lo más importante de la historia de la electricidad
universal, la historia de la electricidad en Colombia y ampliar algunos conceptos básicos
que allí se mencionan. Se seleccionan y se extraen textos literales que dan una explicación
lo mas completa posible y se complementan con figuras para ambientar el contexto.
1. LA ELECTRICIDAD
La electricidad (del griego ήλεκτρον elektron, cuyo significado es ámbar) es el conjunto de
fenómenos físicos relacionados con la atracción de cargas negativas o positivas. Se
manifiesta en una gran variedad de fenómenos conocidos como la iluminación, electricidad
estática, inducción electromagnética y el flujo de corriente eléctrica.
La electricidad es tan versátil que tiene un sinnúmero de
aplicaciones que incluyen el transporte, climatización,
iluminación y computación. La electricidad es la
columna de la industria moderna, y se espera que se
mantenga así en un futuro cercano.
El primer tipo de electricidad identificado por el
hombre fue la electricidad estática o electroestática, la
cual tiene como base la carga eléctrica que no está en
Figura 1.1: Piedra de ámbar
movimiento. Este tipo de fenómeno cumple una ley llamada “Ley de las cargas eléctricas”.
La Ley de cargas enuncia que las cargas de igual signo se repelen, mientras que las de
diferente signo se atraen; es decir que las fuerzas electrostáticas entre cargas de igual signo
(por ejemplo dos cargas positivas) son de repulsión, mientras que las fuerzas electrostáticas
entre cargas de signos opuestos (una carga positiva y otra negativa), son de atracción. La
carga eléctrica es una propiedad de la materia que produce una fuerza cuando tiene cerca
otra materia cargada eléctricamente. La carga se origina en el átomo, el cual tiene
portadores muy comunes que son el electrón y el protón. Es una cantidad conservadora, es
decir, la carga neta de un sistema aislado se mantendrá constante, a menos que una carga
externa se desplace a ese sistema. En el sistema, la carga puede transferirse entre los
cuerpos por contacto directo, o al pasar por un material conductor, como un cable. El
término electricidad estática hace referencia a la presencia de carga en un cuerpo, por lo
general causado por que dos materiales distintos se frotan entre sí, transfiriéndose carga uno
al otro. La presencia de carga da lugar a la fuerza electromagnética: una carga ejerce una
fuerza sobre las otras, un efecto que era conocido en la antigüedad, pero no comprendido.
Una bola liviana, suspendida de un hilo, podía
cargarse al contacto con una barra de vidrio cargada
previamente por fricción con un tejido. Se encontró
que si una bola similar se cargaba con la misma
barra de vidrio, se repelían entre sí. Este fenómeno
fue investigado a finales del siglo XVIII por
Figura 1.2: Ley de las cargas eléctricas
Charles-Augustin de Coulomb, que dedujo que la carga se manifiesta de dos formas
opuestas. Este descubrimiento trajo el conocido axioma "objetos con la misma polaridad se
repelen y con diferente polaridad se atraen".
La fuerza actúa en las partículas cargadas entre sí, y además la carga tiene una tendencia a
extenderse sobre una superficie conductora. La magnitud de la fuerza electromagnética, ya
sea atractiva o repulsiva, se expresa por la ley de Coulomb, que relaciona la fuerza con el
producto de las cargas y tiene una relación inversa al cuadrado de la distancia entre ellas.
La fuerza electromagnética es muy fuerte, la segunda después de la interacción nuclear
fuerte, con la diferencia que esa fuerza opera sobre todas las distancias. En comparación
con la débil fuerza gravitacional, la fuerza electromagnética que aleja a dos electrones es 10
a la 42 veces más grande que la atracción gravitatoria que los une.
Las cargas de los electrones y de los protones tienen signos contrarios, además una carga
puede ser expresada como positiva o negativa. Por convención, la carga que tiene
electrones se asume negativa y la de los protones positiva, una
costumbre que empezó con el trabajo de Benjamín Franklin.
La cantidad de carga esta dada por el símbolo Q y se expresa
en Culombios. Los electrones tiene la misma carga de
aproximadamente -1.6022×10 a la-19 culombios. El protón
tiene una carga que es igual y opuesta +1.6022×10 a la-19
coulombios. La carga no sólo está presente en la materia, sino
también por la antimateria, cada antipartícula tiene una carga
igual y opuesta a su correspondiente partícula.
Figura 1.3: Electroscopio
La carga puede medirse de diferentes maneras, un instrumento muy antiguo es el
electroscopio, que aunque todavía se usa para demostraciones en los salones de clase, ha
sido superado por el electrómetro electrónico.
La segunda forma en que se identificó y estudió la electricidad fue la electricidad dinámica
o electrodinámica, también conocida como el estudio de la corriente eléctrica. Se conoce
como corriente eléctrica al movimiento de cargas eléctricas. La corriente puede estar
producida por cualquier partícula cargada eléctricamente en movimiento; lo más frecuente
es que sean electrones, pero cualquier otra carga en movimiento produce una corriente. La
intensidad de una corriente eléctrica se mide en amperios, cuyo símbolo es A.
Históricamente, la corriente eléctrica se definió como un flujo de cargas positivas y se fijó
como sentido convencional de circulación de la corriente el flujo de cargas desde el polo
positivo al negativo. Más adelante se observó, que en los metales los portadores de carga
son electrones, con carga negativa, y que se desplazan en sentido contrario al convencional.
Lo cierto es que, dependiendo de las condiciones, una corriente eléctrica puede consistir de
un flujo de partículas cargadas en una dirección, o incluso en ambas direcciones al mismo
tiempo. La convención positivo-negativo es ampliamente usada para simplificar esta
situación.
El proceso por el cual la corriente eléctrica circula por un material se llama conducción
eléctrica, y su naturaleza varía dependiendo de las partículas cargadas y el material por el
cual están circulando. Son ejemplos de corrientes eléctricas la conducción metálica, donde
los electrones recorren un conductor eléctrico, como el metal, y la electrólisis, donde los
iones (átomos cargados) fluyen a través de líquidos. Mientras que las partículas pueden
moverse muy despacio, algunas veces con una velocidad media de deriva de sólo fracciones
de milímetro por segundo, el campo eléctrico que las controla se propaga cerca a la
velocidad de la luz, permitiendo que las señales eléctricas se transmitan rápidamente por los
cables.
2. CONCEPTOS
2.1 Campo eléctrico
El concepto de campo eléctrico fue introducido por Michael
Faraday. Un campo eléctrico se crea por un cuerpo cargado
en el espacio que lo rodea, y produce una fuerza que ejerce
sobre otras cargas que están ubicadas en el campo. Un
campo eléctrico actúa entre dos cargas de modo muy
parecido al campo gravitacional que actúa sobre dos masas,
y como tal, se extiende hasta el infinito y su valor es
inversamente proporcional al cuadrado de la distancia. Sin
embargo, hay una diferencia importante: así como la
Figura: 2.1 Líneas
campo eléctrico.
de
gravedad siempre actúa como atracción, que el campo eléctrico puede producir atracción o
repulsión. Si un cuerpo grande como un planeta no tiene carga neta, el campo eléctrico a
una distancia determinada es cero. Por ello la gravedad es la fuerza dominante en el
universo, a pesar de ser mucho más débil.
Un campo eléctrico varía en el espacio, y su fuerza en cualquier punto se define como la
fuerza (por unidad de carga) que se necesita para que una carga esté inmóvil en ese punto.
La carga de prueba debe de ser insignificante para evitar que su propio campo afecte el
campo principal y también debe ser estacionaria para evitar el efecto de los campos
magnéticos. Como el campo eléctrico se define en términos de fuerza, y una fuerza es un
vector, entonces el campo eléctrico también es un vector, con magnitud y dirección.
Específicamente, es un campo vectorial.
2.2 Potencial eléctrico
El concepto de potencial eléctrico tiene mucha relación con el campo eléctrico. Una carga
pequeña ubicada en un campo eléctrico experimenta una fuerza, y para haber llevado esa
carga a ese punto en contra de la fuerza se necesito trabajo. El potencial eléctrico en
cualquier punto se define como la energía requerida para mover una
carga de prueba ubicada en el infinito a ese punto. Por lo general se
mide en voltios, donde un voltio es el potencia en el que un julio
(unidad) de trabajo debe gastarse para traer una carga de un
culombio del infinito. Esta definición formal de potencial tiene una
aplicación práctica, aunque un concepto más útil es el de diferencia
de potencial, y es la energía requerida para mover una carga entre
dos puntos específicos. El campo eléctrico tiene la propiedad
especial de ser conservativo, es decir que no importa la trayectoria
realizada por la carga de prueba; todas las trayectorias de dos
puntos específicos consumen la misma energía, y además con un
Figura 2.2: Un par
de pilas AA. El signo
+ indica la polaridad
de la diferencia de
potencial entre las
terminales de la
batería.
único valor de diferencia de potencial. El voltio está tan
identificado como la unidad de elección de medida y descripción de la diferencia de
potencial que el término voltaje se usa frecuentemente en la vida diaria.
2.3 Electromagnetismo
Se denomina electromagnetismo a la teoría física que
unifica los fenómenos eléctricos y magnéticos en una
sola teoría, cuyos fundamentos son obra de Faraday,
pero fueron formulados por primera vez de modo
completo por Maxwell. La formulación consiste en
cuatro ecuaciones diferenciales vectoriales, conocidas
como ecuaciones de Maxwell, que relacionan el
campo eléctrico, el campo magnético y sus
respectivas fuentes materiales: densidad de carga
eléctrica, corriente eléctrica, desplazamiento eléctrico
y corriente de desplazamiento.
Figura 2.3: Motor eléctrico,
aprovecha un efecto importante
del
electromagnetismo:
una
corriente a través de un campo
magnético experimenta una fuerza
en el mismo ángulo del campo y la
corriente.
A principios del siglo XIX Ørsted encontró evidencia empírica de que los fenómenos
magnéticos y eléctricos estaban relacionados. A partir de esa base Maxwell unificó en 1861
los trabajos de físicos como Ampère, Sturgeon, Henry, Ohm y Faraday, en un conjunto de
ecuaciones
que
describían
ambos
fenómenos
como
uno
solo,
el
fenómeno
electromagnético.
Se trata de una teoría de campos; las explicaciones y predicciones que provee se basan en
magnitudes físicas vectoriales y son dependientes de la posición en el espacio y del tiempo.
El electromagnetismo describe los fenómenos físicos macroscópicos en los que intervienen
cargas eléctricas en reposo y en movimiento, usando para ello campos eléctricos y
magnéticos y sus efectos sobre la materia. Para la descripción de fenómenos a nivel
molecular, atómico o corpuscular, es necesario emplear las expresiones clásicas de la
energía electromagnética conjuntamente con las de la mecánica cuántica.
2.4 Circuitos
Un circuito eléctrico es una interconexión de
componentes eléctricos tales que la carga eléctrica
fluye en un camino cerrado, por lo general para
ejecutar alguna tarea útil.
Los componentes en un circuito eléctrico pueden ser
muy
variados,
puede
tener
resistores,
capacitores,
transformadores
y
elementos
electrónicos.
como
interruptores,
Los
circuitos
Figura 2.4: Un circuito eléctrico
básico. La fuente de tensión V en la
izquierda provee una corriente I al
circuito, entregándole energía
eléctrica al resistor R. Del resistor,
la corriente regresa a la fuente,
completando el circuito.
electrónicos contienen componentes activos, normalmente semiconductores, exhibiendo un
comportamiento no lineal, necesitando análisis complejos. Los componentes eléctricos más
simples son los pasivos y lineales.
El comportamiento de los circuitos eléctricos que contienen solamente resistencias y
fuentes electromotrices de corriente continua está gobernado por las Leyes de Corriente de
Kirchoff.
2.5 Propiedades eléctricas de los materiales
La posibilidad de generar corrientes eléctricas en los materiales depende de la estructura e
interacción de los átomos que los componen. Los átomos están constituidos por partículas
cargadas positivamente (los protones), negativamente (los electrones) y neutras (los
neutrones). La conducción eléctrica de los materiales sólidos, cuando existe, se debe a los
electrones de la órbita exterior, ya que tanto los electrones interiores como los protones de
los núcleos atómicos no pueden desplazarse con facilidad. Los materiales conductores por
excelencia son metales, como el cobre, que usualmente tienen un único electrón en la
última capa electrónica. Estos electrones pueden pasar con facilidad a átomos contiguos,
constituyendo los electrones libres responsables del
flujo de corriente eléctrica. En otros materiales
sólidos los electrones se liberan con dificultad
constituyendo
semiconductores,
cuando
la
liberación puede ser producida por excitación
térmica, o aisladores, cuando no se logra esta
liberación.
Los mecanismos microscópicos de conducción
eléctrica
son
diferentes
en
los
materiales
superconductores y en los líquidos. En los
primeros, a muy bajas temperaturas y como
consecuencia
de
fenómenos
cuánticos,
los
Figura 2.5: Configuración electrónica
del átomo de cobre. Sus propiedades
conductoras se deben a la facilidad
de circulación que tiene su electrón
más exterior (4s).
electrones no interaccionan con los átomos desplazándose con total libertad (resistividad
nula). En los segundos, como en los electrólitos de las baterías eléctricas, la conducción de
corriente es producida por el desplazamiento de átomos o moléculas completas ionizadas de
modo positivo o negativo. Los materiales superconductores se usan en imanes
superconductores para la generación de elevadísimos campos magnéticos.
En todos los materiales sometidos a campos eléctricos se modifican, en mayor o menor
grado, las distribuciones espaciales relativas de las cargas negativas (electrones) y positivas
(núcleos atómicos). Este fenómeno se denomina polarización eléctrica y es más notorio en
los aisladores eléctricos debido a la ausencia de apantallamiento del campo eléctrico
aplicado por los electrones libres.
Entre las propiedades a destacar se tienen: la conductividad eléctrica y la resistividad. La
conductividad eléctrica es la propiedad de los materiales que cuantifica la facilidad con que
las cargas pueden moverse cuando un material es sometido a un campo eléctrico. La
resistividad es una magnitud inversa a la conductividad, aludiendo al grado de dificultad
que encuentran los electrones en sus desplazamientos, dando una idea de lo buen o mal
conductor que es. Un valor alto de resistividad indica que el material es mal conductor
mientras que uno bajo indicará que es un buen conductor. Generalmente la resistividad de
los metales aumenta con la temperatura, mientras que la de los semiconductores disminuye
ante el aumento de la temperatura.
Los materiales se clasifican según su conductividad eléctrica o
resistividad en conductores, dieléctricos, semiconductores y
superconductores.
Los conductores eléctricos son los materiales que, puestos en
contacto con un cuerpo cargado de electricidad, transmiten ésta
a todos los puntos de su superficie. Los mejores conductores
eléctricos son los metales y sus aleaciones. Existen otros
materiales, no metálicos, que también poseen la propiedad de
conducir la electricidad, como son el grafito, las soluciones
salinas (por ejemplo, el agua de mar) y cualquier material en
Figura 2.6: Conductor
eléctrico de cobre.
estado de plasma. Para el transporte de la energía eléctrica, así como para cualquier
instalación de uso doméstico o industrial, el metal más empleado es el cobre en forma de
cables de uno o varios hilos. Alternativamente se emplea el aluminio, metal que si bien
tiene una conductividad eléctrica del orden del 60% de la del cobre es, sin embargo, un
material mucho menos denso, lo que favorece su empleo en líneas de transmisión de
energía eléctrica en las redes de alta tensión. Para aplicaciones especiales se utiliza como
conductor el oro.
Los dieléctricos son los materiales que no conducen la electricidad, por lo que pueden ser
utilizados como aislantes. Algunos ejemplos de este tipo de materiales son vidrio, cerámica,
plásticos, goma, mica, cera, papel, madera seca, porcelana, algunas grasas para uso
industrial y electrónico y la baquelita. Aunque no existen materiales absolutamente
aislantes o conductores, sino mejores o peores conductores, son materiales muy utilizados
para evitar cortocircuitos (forrando con ellos los conductores eléctricos, para mantener
alejadas del usuario determinadas partes de los sistemas eléctricos que, de tocarse
accidentalmente cuando se encuentran en tensión, pueden producir una descarga) y para
confeccionar aisladores (elementos utilizados en las redes de distribución eléctrica para
fijar los conductores a sus soportes sin que haya contacto eléctrico). Algunos materiales,
como el aire o el agua, son aislantes bajo ciertas condiciones pero no para otras. El aire, por
ejemplo, es aislante a temperatura ambiente pero, bajo condiciones de frecuencia de la
señal y potencia relativamente bajas, puede convertirse en conductor.
La conductividad se designa por la letra griega sigma minúscula ( ) y se mide en siemens
por metro, mientras que la resistividad se designa por la letra griega rho minúscula (ρ) y se
mide en ohms por metro (Ω•m, a veces también en Ω•mm²/m).
3. EDAD ANTIGUA
Se dice que la primera observación sobre la electricidad la realizó
Tales de Mileto el año 600 antes de Cristo. Observó que unas
briznas de hierba seca eran atraídas por un trozo de ámbar que
antes había frotado con su túnica (efecto tribo-eléctrico) y
frotando mucho tiempo podía causar la aparición de una chispa.
No sabemos si esto era fruto de una experiencia o de la
casualidad, pero es la primera referencia que se tiene del
conocimiento de la electricidad. Se dice también que en Siria, las
mujeres utilizaban la rara propiedad del ámbar para quitar las
Figura 3.1: Tales de
Mileto.
hojas y briznas de paja que se enganchaban a la ropa. 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.
Tuvieron que transcurrir tres siglos hasta que el filósofo Theophrastus (374-287 AC)
escribiese estas observaciones y otras que hizo con otras sustancias, dejando de esta manera
el primer estudio científico sobre la electricidad.
El romano Plinio (23-79 DC), conocido viajero y naturalista clásico experimentó también
con el ámbar y lo comparó a la piedra imán. En su obra habla también de un pez del que
salían chispas, pero no relaciona entre si estos fenómenos y los cita sencillamente como
curiosidades naturales.
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 Viejo y Escribonio Largo, u objetos
arqueológicos de interpretación discutible, como la Batería de Bagdad, un objeto
encontrado en Irak en 1938, 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.
4. EDAD MEDIA
Al cabo de mil quinientos años, el médico y físico inglés William Gilbert (1544-1603)
debió leer o saber de estas experiencias y las repitió... estudió los efectos producidos, es
decir, la atracción del ámbar sobre unas finas partículas y llamó electricidad a este
fenómeno, de la palabra elektron que es el nombre griego del ámbar. Experimentó con otras
sustancias y observó el mismo fenómeno en el azufre, lacre y
algunas piedras preciosas. La Reina Elizabeth I le pidió también un
estudio sobre los imanes para mejorar la exactitud de las brújulas de
navegación. Este trabajo fue la base de estudios posteriores de
electrostática y magnetismo. Gilbert escribió un libro que tituló "De
Magnete", donde hacia referencia a Tales y a Theophrastus. Años
después de la muerte de Gilbert, el irlandés Boyle demostró que la
electricidad perdura un cierto tiempo en los cuerpos después de
haberlos frotado.
Figura 4.1: William
Gilbert.
5. EDAD MODERNA
A partir de estos estudios, la electricidad despertó la curiosidad y fue objeto de múltiples
investigaciones, favorecidas por el ambiente científico de finales del siglo XVII. El año
1672, el alemán Otto von Guericke (1602-1686) desarrolló la primera máquina
electrostática para producir cargas eléctricas. También descubrió que cuerpos que no habían
sido electrizados por frotamiento, lo eran cuando se ponían en contacto con otros que si lo
estaban.
El año 1733, el francés François de Cisternay du Fay descubrió que dos esferas de corcho,
frotadas con una varilla de resina, se repelían si se ponían en contacto una con otra. Pero, si
se cargaban por separado y de diferente manera, una con una
varilla de vidrio y la otra con una varilla de resina, se atraían en
lugar de separarse. Se tenía el convencimiento de que la
electricidad tenía una naturaleza fluida y dijo que había dos tipos:
resinosa y vítrea.
El año 1745, en la Universidad de Leyden se ideó un sistema para
almacenar electricidad estática, la "botella de Leyden" que mas
tarde seria el primer condensador. El ingenio se hizo popular y se
Figura 5.1: Botella
de Leyden.
utilizó para hacer demostraciones de las maravillas de la electricidad. La botella fue
mejorada, pero mantuvo su estructura original. Durante muchos años fue objeto de
experiencias y un ingenio fundamental para detectar el comportamiento de muchas otras
experiencias sobre electricidad. En el año 1795 se publicó una historia de la electricidad en
tres volúmenes que decía que con la botella de Leyden se iniciaba una nueva era de la
electricidad y que era improbable que se pudiese esperar algo más de este fenómeno. Dos
años más tarde, el físico inglés William Watson, mediante un cable transmitió
instantáneamente una carga eléctrica a una distancia de mas de tres kilómetros... ¿Se podía
utilizar este fenómeno para la comunicación instantánea? La respuesta tardó aun unos años.
Benjamín Franklin, también conocido como uno de los políticos
de la independencia de los EEUU, fue un notable investigador de
la electricidad. Un amigo que venia de Europa le llevó una botella
de Leyden, con la que pudo llevar a cabo gran cantidad de
investigaciones. La invención del pararrayos fue el resultado de
sus experiencias con la electricidad atmosférica. El año 1747
afirmó, en contra de lo que se había dicho antes, que no había dos
tipos de electricidad, sino uno solo que se podía presentar por
exceso o por defecto y llamó a estos efectos "electricidad
Figura 5.2: Benjamín
Franklin.
positiva" o "electricidad negativa". Esta idea de dos electricidades era incorrecta, pero los
nombres de positivo y negativo todavía se siguen utilizando.
El año 1750 se ideó una máquina de inducción de cargas eléctricas que mejoró las primeras
ideadas 75 años antes.
El año 1766 el químico Joseph Priestley (1733-1804) afirmó que la fuerza entre cargas
eléctricas es inversamente proporcional a la distancia que las separa. A esté químico
también se le debe el descubrimiento del oxígeno.
El año 1776, Charles Agustin de Coulomb (1736-1806) inventó la balanza horizontal con la
que calculó exactamente la fuerza de atracción entre cargas eléctricas y confirmó
experimentalmente las teorías de Priestley de diez años atrás.
Un anatomista italiano, Luigi Galvani, observó por
primera vez que una descarga eléctrica entre las
patas de una rana muerta producía contracciones
de sus músculos. Se dice que este descubrimiento
inspiró la novela "El doctor Frankenstein" escrita
en aquella época. Galvani colgó las patas de rana
en una reja metálica durante una tormenta. Las
patas de rana se contraían y ello duro incluso
Figura 5.3: Grabado mostrando la
teoría del galvanismo según los
experimentos de Luigi Galvani.
pasada la tempestad. Descubrió que la contracción se producía cuando el músculo tocaba
dos metales diferentes de la reja, posiblemente hierro y cobre. Galvani creyó que la
electricidad se generaba en el músculo, observación errónea que descubrieron
posteriormente otros investigadores. Galvani hizo su descubrimiento el año 1786, pero
continuó investigando y publicó sus resultados el año 1791.
Alessandro G. Volta, unos años mas tarde (1796) supuso lo contrario, es decir, que el
contacto entre metales diferentes era el que generaba electricidad. Esta hipótesis le permitió
construir el primer dispositivo generador de electricidad. Era la transformación de la
energía de una reacción química en energía eléctrica. Esta fue la primera vez en la historia
que se generaba electricidad continua y estable. Comunicó las conclusiones de sus
investigaciones a la "Royal Society" de Londres el 28 de junio de 1800. Este día se
considera que comienza el segundo periodo de la electricidad. Ya no se dependía de la
electricidad estática y puede afirmarse que se entró en la historia de la electricidad aplicada
o de la industria eléctrica.
A las primeras pilas de Volta se deben los avances teóricos y
prácticos que se sucedieron posteriormente. Esta pila fue fruto
de la intuición y se hizo funcionar sin saber exactamente cual
era la causa de la energía eléctrica producida. Fue al cabo de
cuarenta años que Faraday descubrió la fuente química de la
electricidad.
Figura 5.4: Alessandro
Volta.
6. EDAD CONTEMPORÁNEA
Uno de los investigadores que se aprovechó de la invención de la pila fue Sir Humphry
Davy (1778-1829) que desarrolló la electroquímica. Hizo investigaciones sobre la pila de
Volta e intentó explicar científicamente su funcionamiento. El año 1801 observó el "arco
eléctrico" entre dos puntas intercaladas en el circuito de una pila. También se deben a él las
primeras observaciones sobre la incandescencia de un conductor por el que pasaba la
energía eléctrica de una batería. Entre los años 1806 y 1808 publicó los resultados de sus
investigaciones sobre la electrólisis. Con este método consiguió la separación del magnesio,
bario, estroncio, calcio, sodio, potasio y boro. El año 1807 fabricó una batería con más de
dos mil placas, con las que descubrió el cloro y demostró que es un elemento y no un ácido
como se creía. Entre sus descubrimientos prácticos hay que destacar una lámpara de
seguridad para los mineros. Se dice que uno de sus descubrimientos mas importantes fue
conocer a Faraday cuando éste era joven y trabajaba como encuadernador en una imprenta
y lo contrató como ayudante para su laboratorio.
Un empuje a la teoría de la electricidad lo dio el matemático francés Siméon-Denis Poisson
(1781-1849) que en el año 1812 publicó un trabajo relacionado en el que definió
matemáticamente las leyes de la electrostática y las primeras que hacían referencia a la
electricidad y al magnetismo.
El año 1820, el físico danés Hans Christian Oersted demostró que una corriente eléctrica
generaba un campo magnético. Lo descubrió cuando hacia una experiencia con sus
estudiantes y una aguja de brújula, colocada accidentalmente cerca de un conductor en un
circuito eléctrico, se movió. Este descubrimiento tuvo una gran importancia en la historia
de la electricidad. Se puso en evidencia la relación entre electricidad y magnetismo y se
avanzó rápidamente en la comprensión de la relación entre los dos fenómenos. Este mismo
año, André Marie Ampere demostró que un solenoide (cable enrollado en espiral)
aumentaba considerablemente el campo magnético generado, en proporción directa a la
cantidad de vueltas.
Al año siguiente del descubrimiento de Oersted, Michael Faraday introdujo una idea
fundamental para la física moderna. Habló de "campo" para
describir una fuerza electromagnética. En 1820 Jean-Baptiste
Biot (1774-1862) y Felix Savart (1791-1841) calcularon la
fuerza ejercida por un campo magnético sobre una carga
eléctrica y demostraron que es inversamente proporcional al
cuadrado de la distancia. A esta fuerza la definieron como
"intensidad de campo".
Figura 6.1: Michel Faraday
El año 1823, el inglés William Sturgeon (1753-1850), aprovechando el efecto de los
solenoides, inventó el electroimán. Con el primero que construyó, levantó un peso de cuatro
kilos.
Andre-Marie Ampere (1775-1836) llegó aquel mismo año a la conclusión que la fuerza
electromotriz es el producto de la tensión eléctrica y de la cantidad de corriente que
atraviesa un conductor. Experimentó con conductores y observó que se atraen si las
corrientes fluyen en la misma dirección y se repelen si las corrientes fluyen en dirección
contraria. A Ampere se debe la formulación Matemática de los fenómenos estudiados por
Oersted.
El americano Joseph Henry (1799-1878) perfeccionó los electroimanes y construyó uno
que levantaba una tonelada de peso. También observo que la polaridad cambiaba en
función de la dirección del flujo de la corriente. Una de las aplicaciones mas importantes de
este hecho fue el motor eléctrico, inventado por el mismo Joseph Henry en el año 1826.
A pesar de la invención de los primeros generadores electromagnéticos, la electricidad se
seguía generando mayoritariamente a partir de la energía química de las pilas. Una mejora
notable se hizo en el año 1836 y fue debida a John Daniell (1790-1845) que consiguió
fabricarlas con una mayor estabilidad y duración.
La primera gran aplicación de la electricidad fuera del laboratorio y de reducidas
aplicaciones en el mundo de la electroquímica, fue en el campo de las telecomunicaciones.
El año 1835, Samuel F.B. Morse (1791-1867), mientras regresaba de un viaje, tuvo la idea
de utilizar un circuito electromagnético para transmitir información y lo construyó el
mismo año. El año 1837 intentó conseguir financiación para instalar el primer telégrafo
eléctrico comercial, cosa que no obtuvo hasta 1843, en que comenzó la construcción de una
línea telegráfica que iba de Baltimore hasta el Capitolio de Washington. En Europa se
desarrollaron otros sistemas telegráficos, pero eran extremadamente complicados y al final
se implantó el sistema Morse, con el código de signos inventado por el mismo Morse. En
cuestión de muy pocos años las líneas telegráficas se multiplicaron, coincidiendo con la
gran expansión del ferrocarril.
El año 1851, Ruhmkorff ideó y construyó la bobina de inducción que lleva su nombre, que
fue utilizada en numerosos inventos posteriores que necesitaban de una manera casi
instantánea disponer de un elevado voltaje. El timbre eléctrico, un ingenio más modesto se
inventó el año 1855.
Entre los años 1836 y 1840 se idearon diversos tipos de motores eléctricos, pero todos
tropezaban con el inconveniente de la generación de energía eléctrica necesaria para su
funcionamiento. La principal contribución de estos inventos fue la de abrir camino a una
máquina que funcionase a la inversa. Los motores transformaban la electricidad en
movimiento... solo hacia falta conseguir la operación inversa, generar electricidad a partir
del movimiento. Los primitivos motores eran parecidos a máquinas de vapor, con bobinas
en lugar de pistones. No fue hasta el año 1865 que se construyeron los primeros motores
rotatorios, parecidos a los que tenemos hoy en día.
El generador rotativo, al igual que los motores sufrieron muchos contratiempos antes de
poder competir con la generación de electricidad por procedimientos químicos. El
rendimiento de los generadores mecánicos era muy bajo, pero la corriente que garantizaban
era más constante y "duraba" más tiempo; todo el tiempo que funcionaba la máquina. Las
baterías funcionaban muy bien, pero al cabo de un tiempo su potencial disminuía
rápidamente y su recarga era complicada y molesta. No servían para mantener sistemas que
necesitaban corrientes de gran intensidad y larga duración. El año 1862, una llamada
"máquina de Alianza" produjo suficiente corriente para alimentar una luz de arco voltaico.
Esta máquina tenia cuarenta imanes colocados alrededor de un sistema de bobinas que
giraban en su centro... el generador eléctrico daba sus primeros pasos.
Un italiano, Antoni Paciotti, proporcionó un mejor rendimiento a un generador
sustituyendo los imanes permanentes por electroimanes. El problema era proporcionar la
electricidad necesaria para producir la imantación inicial de los electroimanes. El año 1866
fue el año de los generadores. Siemens en Berlín, Wheatstone en Inglaterra y Farmer en
América, construyeron generadores (dinamos) con buenos rendimientos y tecnología
relativamente sencilla y no excesivamente costosa. La abundancia de energía eléctrica
comenzaba a ser una realidad. La dinamo definitiva fue fabricada por el francés Zenobe
Gramme, inventor del núcleo circular base de los electroimanes.
En la exposición de electricidad de Viena del año 1873, una gran dinamo Gramme
funcionaba movida por una máquina de vapor. La corriente eléctrica producida hacia mover
otra máquina Gramme que actuaba como motor. El mundo se había producido otro
cambio... Había empezado el año 1836 con los primeros motores eléctricos, y ahora un
sistema nuevo marcaba el comienzo de la industria eléctrica motriz.
La iluminación eléctrica fue el tercer campo de aplicaciones de la electricidad. La luz de
arco había nacido el año 1809. El fundamento del arco es muy sencillo, pero poco práctico.
Davy, su inventor, había hecho también experiencias con metales calentados hasta la
incandescencia. Incluso los había colocado, sin éxito, en botellas de vidrio en las que hacia
el vacío para evitar su combustión. El año 1845, Starr y King fabricaron la primera lámpara
con un filamento de carbón dentro de una botella de vidrio en la que también habían hecho
el vacío. Estas "bombillas" funcionaron durante una demostración patriótica en los EE.UU.,
pero uno de sus inventores murió y el invento fue olvidado.
Fueron Edison en los EE.UU. y Swan en Inglaterra, los que
fabricaron la definitiva lámpara de incandescencia comercial
parecida a las que se utilizan actualmente. Desde 1848, Swan
había trabajado con filamentos carbonizados, parecidos a los
que mas tarde haría servir también Edison. El problema era
conseguir un vacío suficiente para evitar la combustión de los
filamentos utilizados. Esto no se consiguió hasta el año 1868
con unas bombillas de vidrio patentadas en Alemania. Aquel
Figura 6.2: Thomas Alva
Edison.
año salía al mercado la primera lámpara de incandescencia comercializable.
Mientras tanto, Edison trabajaba en una idea diferente... un sistema completo de energía
que quería que incluyese desde la producción hasta el consumo de todos los accesorios que
forman parte del sistema. Las primeras bombillas las hizo utilizando un filamento de
platino a 10 voltios, pero enseguida vio que la tensión tenía que ser más elevada si quería
reducir las pérdidas por transporte y por tanto aumentar el rendimiento del sistema. La
tensión elegida fue de 110 voltios. Experimentó el sistema el año 1879 en la fábrica de
electricidad de Menlo Park de Nueva Jersey. Dos años más tarde presentó sus productos en
la exposición de París, donde consiguió un gran éxito. Al año siguiente puso en
funcionamiento la instalación de Pearl Street de Nueva York, que serviría de modelo para
la mayor parte de sistemas de energía eléctrica que se instalarían posteriormente.
A partir de 1880, el desarrollo mas notable de la energía eléctrica fue el propio crecimiento
extraordinario
del
sistema.
Hablando
en
terminología
de
sistemas,
fue
una
retroalimentación positiva..., cada nueva instalación llevaba a otras. En este periodo
empezaron los sistemas de distribución de energía que tenemos hoy por todo el mundo.
El sistema de Edison marcó el camino, pero tenia un defecto, la incapacidad de transportar
la energía a grandes distancias. Esta idea de transporte a distancia no era muy antigua, Fue
el generador Gramme el que había permitido pensar en este transporte. Antes de su
invención, las distancias a las que se podía transportar la energía eléctrica se median en
metros (a excepción del "transporte" de las señales telegráficas que funcionaba bajo otros
parámetros). A partir de este momento ya se empezaba a pensar en kilómetros, pero se tenía
que resolver el problema de las pérdidas que generaba este transporte. Una línea de 14 km.
instalada en Francia tenia un rendimiento del 62% y e otra experiencia hecha sobre una
línea telegráfica de 57 km., solo llegaba a su destino el 32% de la energía generada. El
problema era la baja tensión de la corriente.
La corriente continua se generaba a la misma tensión con qué se utilizaba, y que
teóricamente se mantenía durante todo el proceso de transporte. Pero la realidad era que,
para tener el máximo rendimiento de este sistema, los conductores tenían que ser de mucha
sección y por tanto pesados, difíciles de soportar y extremadamente costosos. La solución
la ofreció la corriente alterna.
La inducción electromagnética ya se había experimentado y se habían hecho
investigaciones con transformadores, pero éstas no habían salido de los laboratorios o del
campo de la investigación científica. Gaulard y Gibbs, en el año 1882, habían patentado un
transformador industrial de corriente alterna, pero no tuvo excesivo éxito ante el empuje
que había adquirido la corriente continua impulsada por Edison con su sistema. George
Westinghouse, un industrial que quería ampliar su campo de acción, adquirió los derechos
de la patente de Gaulard y Gibbs en el año 1885. Un ingeniero de su empresa proyectó un
sistema completo de distribución de corriente alterna para hacer la competencia al de
Edison. El año 1886 realizaba su primera instalación comercial en la ciudad de Búffalo. La
electricidad se generaba a una determinada tensión, después se aumentaba la tensión para
su transporte y reducir de este modo las pérdidas y finalmente se volvía a reducir la tensión
para adecuarla a las necesidades del consumo.
Una corriente eléctrica fue transportada a mas de 160 km. de distancia a la tensión de
30.000 voltios... Hoy en día es normal el transporte a grandes distancias utilizando
tensiones de 300.000 voltios.
Con el sistema de la ciudad de Búffalo comenzó la gran guerra entre los dos tipos de
corriente. Los argumentos que daba Edison en contra de la corriente alterna era su peligro.
Estos mismos argumentos eran expuestos por sus seguidores y figuran en pequeñas obras
de divulgación de la electricidad de esta época. Uno de estos opúsculos fue editado por F.
Andreu el año 1892, con motivo de la inauguración de la fábrica de electricidad de Maó
(Menorca), la primera central de las islas Baleares.
El paso definitivo para la implantación de la corriente alterna se
debe a otro invento o descubrimiento realizado por Nikola Tesla,
que había trabajado en la empresa de Edison y que la había
dejado por "incompatibilidad personal con Edison". Tesla había
ideado un motor para corriente alterna el año 1883, pero su
sistema dependía de un sistema de generación de corriente del
mismo tipo o de la transformación de corriente continua en
alterna, y tuvo muy poco éxito en un momento en que parecía
Figura 6.3: Nikola Tesla
que la corriente continua tenia que dominar los mercados. Al cabo de unos años, Tesla ideó
un sistema de energía eléctrica "polifásica". Las corrientes eléctricas generadas hasta el
momento utilizaban un sistema de dos conductores, fuesen continua o alterna. La novedad
de Tesla fue, utilizando las propiedades de la corriente alterna, desarrollar un sistema que
permitiese la generación simultánea de diferentes corrientes desfasadas unas con las otras.
A partir de este momento se habló de fases cuando se hacia referencia a los conductores
eléctricos. La utilización práctica de este descubrimiento se decantó hacia un sistema con
tres conductores, la corriente alterna trifásica. De este tipo de corriente se podían utilizar
dos fases para las aplicaciones domésticas y tres fases para las aplicaciones industriales.
Tesla ideó también un motor eléctrico trifásico que podía invertir el sentido de giro con
mucha facilidad y no utilizaba escobillas, es decir, motores de mantenimiento mucho más
sencillo que los utilizados hasta entonces. El sistema de Tesla fue utilizado por el grupo
Westinghouse, que con el transformador que comercializaba, dispuso de un sistema
completo de generación, transporte y consumo, con un rendimiento superior al que había
comercializado Edison años atrás.
La primera instalación a gran escala utilizando la corriente alterna trifásica fue también la
primera gran instalación hidroeléctrica, aprovechando las cataratas del Niágara. A partir de
este momento la guerra de las corrientes estaba definitivamente ganada por la corriente
alterna... La corriente continua tendría muchas otras aplicaciones, pero no la de
proporcionar la energía eléctrica básica para el nuevo sistema que se acababa de estrenar.
Era el año 1896... las torres de alta tensión ya tenían el camino libre para ser los nuevos
elementos del paisaje como estandartes de una nueva era.
Citemos algunos de los aportes más importantes realizados por los protagonistas de la
historia de la electricidad.
1564 a 1603 William Gilbert redescubre los clásicos y experimenta con la atracción del
ambar. Llama "electricidad" (del griego elektron) al fenómeno observado.
1672 Otto von Guericke desarrolla la primera máquina electrostática para producir cargas
eléctricas.
1733 François Cisternay du Fay descubre la existencia de dos tipos de electricidad
1745 Se fabrica en la Universidad de Leyden el primer sistema para almacenar electricidad
estática.
1747 Benjamín Franklin afirma que hay un solo tipo de electricidad que será positiva o
negativa según se encuentre por exceso o por defecto.
1747 William Watson transmite instantáneamente una carga eléctrica a una distancia de tres
kilómetros.
1750 Se hacen mejoras en la máquina de inducción de Otto von Guericke.
1766 Joseph Priestley afirma que la fuerza entre cargas es inversamente proporcional a la
distancia que las separa.
1776 Charles Agustin de Coulomb mide la fuerza de atracción entre cargas y confirma la
teoria de Priestley.
1786 Luigi Galvani observa los efectos de las descargas eléctricas en los músculos de unas
ranas.
1796 Alessandro Volta construye el primer dispositivo para generar electricidad: la pila de
volta. Aun necesitará unos años para su comercialización.
1780 Presentación de la pila de Volta a la "Royal Society" de Londres.
1795 Tiberius Cavallo escribe una historia de la electricidad en tres volúmenes.
1801 Humphry Davy observa el arco eléctrico entre dos puntas intercaladas en un circuito
de una pila de volta.
1806 Davy empieza sus investigaciones en electroquímica.
1812 Siméon D. Poisson publica un trabajo donde define matemáticamente las leyes de la
electrostática y las primeras leyes que hacen referencia a la electricidad y al magnetismo.
1820 Hans Christian Oersted demuestra que una corriente eléctrica genera un campo
magnético.
1821 Faraday introduce el concepto de campo para describir una fuerza electromagnética.
1823 William Sturgeon construye y el primer electroimán.
1823 Ampere demuestra que la fuerza electromotriz es el producto de la tensión eléctrica
por la cantidad de corriente que atraviesa un conductor.
1826 George Simon Ohm define la resistencia eléctrica y propone la ley que lleva su
nombre.
1826 Joseph Henry perfecciona los electroimanes, hace las primeras investigaciones en
corriente alterna y construye un motor eléctrico.
1831 Faraday construye un transformador y un motor eléctrico.
1835 Samuel Morse construye el primer telégrafo eléctrico.
1851 Ruhmkorff idea y construye la bobina de inducción..
1855 Se inventa el timbre eléctrico.
1866 Siemens, Wheatstone y Farmer patentan diversos motores eléctricos.
1866 Zenobe Gramme inventa su dinamo con núcleo circular.
1873 Exposición de la electricidad en Viena. Se presenta una dinamo Gramme movida por
una máquina de vapor.
Ernst Werner M. von Siemens: Locomotora eléctrica (1879)
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.
Charles Wheatstone: puente de Wheatstone (1843)
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 resistencia 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.
James Prescott Joule: relaciones entre electricidad, calor y trabajo (1840-1843)
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: Q = 0,24•R•I 2•t.
Figura 6.4: James Joule.
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 alemán Hermann 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.
Gustav Robert Kirchhoff: leyes de Kirchhoff (1845)
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 espectroscopía 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 denominan Leyes 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.
William Thomson (Lord Kelvin): relación entre los efectos Seebeck y Peltier (1851), cable
flexible (1858)
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.
Heinrich Daniel Ruhmkorff: la bobina de Ruhmkorff genera chispas de alto voltaje (1851)
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.
Léon Foucault: corrientes de Foucault (1851)
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 la velocidad 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.
Zénobe-Théophile Gramme: la primera dinamo (1870)
El científico belga Zénobe-Théophile Gramme (1826-1901) construyó la primera máquina
de corriente continua denominada dinamo que fue un punto de partida de la nueva industria
eléctrica. Una dinamo es una máquina destinada a la transformación de energía mecánica
en eléctrica mediante el fenómeno de la inducción electromagnética. La corriente generada
es producida cuando el campo magnético creado por un imán o un electroimán fijo
(inductor) atraviesa una bobina rotatoria (inducido) colocada en su seno. La corriente
inducida en esta bobina giratoria, en principio alterna es 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.
Johann Wilhelm Hittorf: el primer tubo de rayos catódicos (1872)
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.
James Clerk Maxwell: las cuatro ecuaciones de Maxwell (1875)
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 MaxwellBoltzmann en la teoría cinética de gases. También se dedicó a la investigación de la visión
de los colores y los principios de la termodinámica y formuló,
teóricamente, que los anillos de Saturno estaban 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" que
relacionan el campo eléctrico y el magnético para una
Figura 6.5: James Clerk
Maxwell .
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.
Finales del siglo XIX: el tiempo de los ingenieros
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 una
Exposición Internacional de Electricidad y un Congrès international des électriciens
(Congreso internacional de electricistas).39 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
científicos puros. 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 la corriente alterna.
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.
Alexander Graham Bell: el teléfono (1876)
El escocés-estadounidense Alexander Graham Bell, científico, inventor y logopeda (18471922), se disputó con otros investigadores la invención del teléfono y consiguió la patente
oficial en los Estados Unidos en 1876. 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.
Thomas Alva Edison: desarrollo de la lámpara incandescente (1879), Menlo Park y
comercialización
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 1,7 lúmenes 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 Paris (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
John Hopkinson: el sistema trifásico (1882)
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 Hopkinson 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.
Heinrich Rudolf Hertz: demostración de las ecuaciones de Maxwell y la teoría
electromagnética de la luz (1887)
El físico alemán Heinrich Rudolf Hertz (1857-1894) demostró la existencia de las ondas
electromagnéticas predichas por las ecuaciones de Maxwell. 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.
George Westinghouse: el suministro de corriente alterna (1886)
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 la corriente 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.
Nikola Tesla: desarrollo de máquinas eléctricas, la bobina de Tesla (1884-1891) y el
radiotransmisor (1893)
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.
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 trasladar
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 generadores de alta frecuencia y la llamada bobina de Tesla, utilizada en el
campo de las comunicaciones por radio.
La unidad de inducción magnética del sistema MKS recibe el nombre de Tesla en su honor.
Charles Proteus Steinmetz: la histéresis magnética (1892)
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. En 1892 descubrió la histéresis magnética, un fenómeno en virtud
del cual los electroimanes cuyo núcleo es un material ferromagnético (como el hierro) no se
magnetizan al mismo ritmo que la corriente variable que pasa por sus espiras, sino que
existe un retardo. En 1893 desarrolló una teoría matemática aplicable al cálculo de circuitos
en corriente alterna (para lo que introdujo el uso de números complejos) lo que facilitó el
cambio de las nuevas líneas de energía eléctrica, que inicialmente eran de corriente
continua. 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.
Wilhelm Conrad Röntgen: los rayos X (1895)
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 difícil de diagnosticar, y siguieron dándose desarrollos
posteriores en el siglo XX y hasta nuestros días.
En su honor recibe su nombre la unidad de medida de la exposición a la radiación,
establecida en 1928: Roentgen (unidad).
Michael Idvorsky Pupin: la bobina de Pupin (1894) y las imágenes de rayos X (1896)
El físico y electrotécnico serbio Michael Idvorsky Pupin (1854-1935) desarrolló en 1896 un
procedimiento para obtener la fotografía rápida de una imagen obtenida mediante rayos 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.
Joseph John Thomson: los rayos catódicos (1897)
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
Figura 6.6: Joseph John
Thomson.
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 Nóbel de Física en 1906.
Hermanos Lumière: el inicio del cine (1895)
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 de 1896.
7. HISTORIA DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA EN COLOMBIA
En Colombia la prestación del servicio de energía eléctrica se inició a finales del Siglo
XIX cuando miles de habitantes de la capital del país vieron cómo se esparcía la luz de un
centenar de lámparas que iluminaban las calles de Bogotá.
Este hecho fue el resultado de la iniciativa de inversionistas privados, quienes
constituyeron las primeras empresas que tenían como finalidad generar, distribuir y vender
electricidad.
Del uso inicial de la energía eléctrica para el alumbrado público y comercio se pasó al uso
residencial en los estratos más adinerados de la sociedad y posteriormente llegó a talleres,
fábricas y al tranvía.
Los particulares no realizaron las inversiones necesarias para hacer las ampliaciones
requeridas en el sector, lo cual produjo fuertes debates y una presión política que terminó
en que el Estado se convirtiera en dueño de las empresas.
Con el fin de impulsar la electrificación en el país, en 1946 se creó el Instituto de
Aprovechamiento de Aguas y fomento Eléctrico (Electraguas) que en 1968 se convirtió en
el Instituto Colombiano de Energía Eléctrica (ICEL).
En la década del 50 se empezó a hablar de la interconexión de los sistemas regionales, idea
que sólo se materializó con la creación de Interconexión Eléctrica S.A. (ISA) en 1967.
Durante las décadas de los 70’s y 80’s se produjeron varios hechos internacionales que
afectaron la situación financiera del sector: recesión mundial de la economía, aumento en el
precio del petróleo y crisis de la deuda internacional.
A comienzos de los años 90´s, un diagnóstico realizado a las empresas estatales de
electricidad mostró resultados altamente desfavorables en términos de la eficiencia
administrativa, operativa y financiera. Y entre 1991 y1992 se produjo un racionamiento de
energía, el más grade de la historia reciente del país.
Con este panorama, a partir de la Constitución de 1991 se admitió como principio clave
para el logro de la eficiencia en los servicios públicos la competencia para hacer posible la
libre entrada de cualquier agente interesado en prestar los servicios.
En diciembre de 1992 el Gobierno Nacional restructuró el Ministerio de Minas y Energía,
disolvió la Comisión Nacional de Energía y creó tres unidades administrativas especiales:
la Comisión de Regulación de Energía (CRE) convertida en 1994 en la actual Comisión de
Regulación de Energía y Gas (CREG), la Unidad de Información Minero Energética
(UIME) y la Comisión de Planeación Minero Energética (UPME).
Con base en la política de la nueva Constitución, según la cual el Estado debe cumplir una
función más de regulador, control y vigilancia que de administrador, se ha vendido buena
parte de los activos que se tenían en el sector. La capacidad efectiva neta instalada en el
sistema energético nacional al 31 de diciembre de 2010 fue 13,289.5 MW. Su distribución
por tipo de recurso se muestra en la tabla. Frente a diciembre 31 de 2009, la capacidad
efectiva de 2010 fue inferior en un 1.5%, debido principalmente a la disminución de la
capacidad térmica por el paso, al iniciar diciembre, de las plantas Flores 2 y Flores 3 (281
MW en total) al ciclo combinado Flores IV, que se encuentra en pruebas, cuya entrada en
explotación comercial está prevista para inicios de 2011 con una capacidad efectiva neta de
450 MW. Se destaca, en 2010 frente a 2009, el incremento en capacidad de los
cogeneradores en 56.9% y de las plantas menores en un 8.2%.Capacidad efectiva neta del
sistema energético nacional a diciembre 31 de 2010.
LISTA DE FIGURAS
Las figuras aquí mostradas se tomaron de fuentes de internet que mencionan de manera
expresa la posibilidad de reproducirlas par fines culturales o comerciales, por medio de
licencias de diferentes tipos (Creative Commons, GNU, etc) o que se encuentran en
dominio público.
Del sitio Wikipedia en español (http://es.wikipedia.org): Todas las imágenes puesto que las
web visitadas se encuentran directa o indirectamente vinculadas con Wikipedia. Las figuras
son:
Figura 1.1: Piedra de ámbar
Figura 1.2: Ley de las cargas eléctricas
Figura 1.3: Electroscopio
Figura: 2.1 Líneas de campo eléctrico.
Figura 2.2: Un par de pilas AA.
Figura 2.3: Motor eléctrico
Figura 2.4: Un circuito eléctrico básico.
Figura 2.5: Configuración electrónica del átomo de cobre.
Figura 2.6: Conductor eléctrico de cobre.
Figura 3.1: Tales de Mileto.
Figura 4.1: William Gilbert.
Figura 5.1: Botella de Leyden.
Figura 5.2: Benjamín Franklin.
Figura 5.3: La teoría del galvanismo.
Figura 5.4: Alessandro Volta.
Figura 6.1: Michel Faraday
Figura 6.2: Thomas Alva Edison.
Figura 6.3: Nikola Tesla
Figura 6.4: James Joule.
Figura 6.5: James Clerk Maxwell.
Figura 6.6: Joseph John Thomson.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] WIKIPEDIA,
Historia de la electricidad,
http://es.wikipedia.org/wiki/Historia_de_la_electricidad
http://es.wikipedia.org/wiki/Historia_de_la_electricidad#Johann_Carl_Friedrich_Gauss:_T
eorema_de_Gauss_de_la_electrost.C3.A1tica
Ley de cargas, http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_cargas
[2] HISTORIA DE LA ELECTRICIDAD. Página web con información sobre la historia
de la electricidad.
http://www.taringa.net/posts/info/3245452/historia-de-la-electricidad.html
http://www.taringa.net/posts/info/1659837/Historia-de-la-electricidad-_parte-2_.html
[3] HISTORIA DE LA ELECTRICIDAD EN COLOMBIA. Página web con información
sobre la historia de la electricidad en Colombia,
http://www.buenastareas.com/ensayos/Historia-De-La-Energia-Electrica-En/3448942.html
[4] MELGUZO BERMUDEZ, Samuel. Instalaciones Eléctricas, Centro de publicaciones
UNAL, Medellín, agosto, 1993.