Electricidad

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La palabra Electricidad viene de la palabra Griega “Electrón” que era el nombre de una substancian resinosa de color amarillo conocida por nosotros como “Ámbar”. El ámbar tiene una característica que cuando se frota atrae pequeñas partículas hacia si. Esta propiedad la tiene algunos plásticos, por ejemplo la “peinilla” usada para peinarnos después de pasar por el pelo tiene la propiedad de atraer por ejemplo pequeños pedacitos de papel.

Es difícil entender hoy en día como este pequeño efecto observado por los Griegos es hoy la energía más usada y la que nos ha dado tantos dispositivos que hacen nuestra vida actual más placentera.
Las inquietudes de los humanos por conocer la razón por la cual el ámbar atrae partículas después de ser frotado ha sido la causa de entender mejor esta forma de energía y su utilización para beneficio de la humanidad.
Cuando frotamos el ámbar, el adquiere carga eléctrica que produce un campo eléctrico alrededor del ámbar y que es el responsable de atracción de pequeñas partículas. La electricidad generada se llama “electricidad estática” porque aparentemente no se mueve.

El cuerpo humano puede trabajar igual al ámbar y adquirir electricidad estática especialmente si esta vestido con materiales susceptibles de generar corriente estática como son los vestidos de lana y muy abrigados. En los países donde existen las cuatro estaciones, durante los meses de invierno las personas generan mucha electricidad estática y cuando una persona se acerca a otra persona o a una superficie metálica grande se produce una descarga eléctrica muy molesta y puede aparecer una chispa similar a un rayo en forma reducida.

En Colombia que es un país de la zona ecuatorial, el aire tiene mucha humedad lo que impide que el cuerpo humano almacene electricidad estática por lo cual el fenómeno de descargas por estática no se presente. Excepto en Bogotá, en días muy secos, es posible que nos carguemos con estática y se presentas descargas cuando vamos a saludar a otra persona o tocamos un automóvil.

En el siglo 18, con el interés por estudiar las ciencias naturales algunos físicos empezaron a usar un dispositivo construidos con una botella de vidrio la cual recubrían el interior con una capa de estaño. Lo mismo se hizo con la pared exterior de la botella. Este dispositivo se conoce como una “botella de Leiden” porque aparentemente fue inventada en la ciudad de Leiden en Holanda alrededor de 1746.

Los físicos frotaban un trozo de Ámbar y luego tocaban la pared exterior de la botella. Después de frotar y tocar el ámbar varias veces la botella, la cual, acumulaba más y más energía estática que aumentaba el potencial entre la pared interior y exterior de la botella que era posible hacer saltar una chispa entre las dos capas de estaño que constituía el dispositivo. Hoy podemos decir que la Botella de Leiden no es otra cosa que un condensador con un dieléctrico que era el vidrio de la botella.

Al observar la chispa que se producía entre los extremos de la botella de Leiden esta se parecía mucho a los relámpagos que acompañan a una tormenta por lo cual los científicos del siglo 18 pensaron que los dos efectos eran lo mismo, es decir una presencia de electricidad estática en las nubes.
En 1752 el científico y político norteamericano Benjamín Franklin realizo un famoso experimento. Elevo una cometa cerca de nubes de tormenta, el hilo de bajada de la cometa era de seda y este hilo lo conecto a una botella de Leiden. El resultado fue que la botella de Leiden se cargó de electricidad. Este experimento demostró que los relámpagos de las tempestades y las pequeñas chispas logradas con las botellas de Leiden eran demostraciones de una misma fuente de energía llamada Electricidad.

En el idioma Chino y Japonés que utilizan Kanjis para representar palabras, el Kanji de electricidad es un derivado del kanji de lluvia.

Las botellas de Leiden permitió a los científicos tener una fuente de electricidad que se almacenaba internamente en la botella y cuando se descargaba se hacía produciendo una chispa que es una liberación de la energía en forma de luz y calor. Entonces los científicos empezaron a descargar la botella de Leiden no en forma violenta como era una chispa, si no utilizando delgados hilos metálicos. Con esto lograron hacer circular “una corriente” por los hilos y empezaron a observar comportamientos extraños que nos han conducido a tener la “corriente eléctrica” que llamamos “electricidad dinámica”. Estática y dinámica son expresiones opuestas del mismo fenómeno conocido como electricidad. La gran mayoría de aplicaciones de la electricidad se consiguen con electricidad dinámica.
En 1820 el matemático y físico Frances Andre-Marie Ampere observo que cuando un alambre que conduce electricidad (desde una botella de Leiden) causaba el desvió de la aguja de una brújula que se encontraba cerca. Ampere también calculo las fórmulas matemáticas que relacionaban el desvió demostrando que habían relaciones entre las fuerzan observadas de la electricidad y el magnetismo.

Las observaciones y formulaciones de Ampere llevaron a los científicos de pensar en dos posibles usos prácticos del fenómeno.

Primero, la aguja de una brújula podía usarse como un detector de electricidad y su mayor o menor desviación indicaba la magnitud de la corriente circulando con lo cual se consiguió tener un medidor de la magnitud de la electricidad. Los primeros medidores de electricidad se llamaban Galvanómetros.

Segundo, si la electricidad producía la desviación de una aguja magnética se podía pensar en un dispositivo que fuera aplicando electricidad en forma adecuada a la aguja hasta lograr que esta girara 360 grados. Esta aplicación se logró al poco tiempo y es la base de los motores eléctricos que ahora tenemos.

En 1824 el físico Ingles Michael Farady estaba experimentando en construir un motor eléctrico de acuerdo a las observaciones de Ampere cuando descubrió que si un imán se movía en inmediaciones de un alambre, sobre el alambre aparecía una corriente eléctrica detectada por un galvanómetro. Un imán moviéndose cerca de un alambre genera electricidad pero si el imán está quieto con respecto al alambre no hay producción de electricidad.

Los experimentos de Ampere y Faraday demostraron que había una relación muy estrecha entre electricidad y magnetismo: Una corriente eléctrica genera un campo magnético que afecta a la aguja de una brújula que no es otra cosa que una aguja imantada. Y también que un campo magnético variable (un imán moviéndose) genera electricidad.
Hacia 1850, el matemático Ingles Jame Clark Maxwell emprendió la tarea de poner las formulaciones de Ampere y Faraday en un contexto matemático, el resultado fue la formulación de 4 ecuaciones matemáticas conocidas como las Leyes de Maxwell que explican las observaciones de Ampere y Faraday.

Las leyes de Maxwell permiten derivar cálculos que han ayudado a la fabricación de dispositivos electrónicos que combinan la electricidad y el magnetismo como son motores, generadores, electroimanes, etc. Pero había mucho más, al analizar las fórmulas matemáticas se podía deducir que si un campo eléctrico y otro magnético oscilaran simultáneamente la energía de este fenómeno debería desplazarse en el espacio. Pero lo más sorprendente es que de la misma fórmula se podía deducir la velocidad de este desplazamiento. Para sorpresa esta velocidad resulto ser 300.000 kilómetros por segundo que era la misma que se había medido para la Luz.

Esta deducción condujo a pensar que la luz no era otra cosa que un campo eléctrico magnético oscilante a las frecuencias que ya se conocía de la luz porque se tenía evidencia que la luz era un fenómeno ondulatorio. Los científicos se movieron con la idea de crear ondas electro-magnéticas de frecuencias menores a la luz lo que condujo a la “radio” y su utilización de la cual nosotros como radioaficionados somos uno fanáticos usuarios.

Como podemos ver una serie de descubrimientos en el siglo 19 fueron ampliados y utilizados durante el siglo 20 llevando un fenómeno observado en piedritas de ámbar a lo que es hoy el uso de la electricidad.
La electricidad no es otra cosa que una forma de energía. La gran ventaja de la electricidad es que su energía puede ser transformada a cualquier otra forma de energía y viceversa casi todas la forma de energía puede ser transformada en energía eléctrica. Otra ventaja es que la energía eléctrica se puede almacenar y liberar en forma controlada. Esto hace de la electricidad el intermediario en transferencia de energía preferido.

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