HISTORIA DE LA ELECTRICIDADUn poco de historia

De la magia de la electricidad a los principios eléctricos

La electricidad forma parte de nuestro universo desde su origen. Una de sus manifestaciones más espectaculares son los rayos: en la antigua Grecia creían que los lanzaba el dios Zeus; según los vikingos, los provocaba el dios Thor cuando golpeaba un yunque con su martillo, y para la civilización inca el rayo era una de las formas de comunicación entre la divinidad de la tierra y la del cielo.

Según todas las fuentes bibliográficas el primero en observar los efectos de la electricidad, como fenómeno desligado de la religión, fue el griego Tales de Mileto hacia el año 600 A.C. Este matemático observó que si frotaba un trozo de ámbar en su ropa, atraía briznas de hierba seca y otros materiales ligeros. De ahí que el término electricidad provenga de la palabra griega elektron, que significa “ámbar”.

No fue hasta el Renacimiento, hacia el año 1600, que el médico y físico inglés William Gilbert determinó los fundamentos de la electrostática y del magnetismo. En 1672, el físico alemán Otto von Guericke desarrolló la primera máquina electrostática para producir cargas eléctricas, y en 1733, el francés Charles François de Cisternay du Fay descubrió que dos bolas de corcho cargadas de la misma manera se repelían, pero que si cargaba cada una de ellas por medios diferentes lograba que, a veces, se atrajeran.

En 1745, se estableció la distinción entre materiales aislantes y conductores, y en 1752 Benjamin Franklin, político, economista e inventor norteamericano, demostró la naturaleza eléctrica de los rayos mediante un célebre experimento en el que la chispa bajaba desde una cometa remontada a gran altura durante una tormenta hasta una llave que él tenía en la mano.

La electricidad, una ciencia en desarrollo

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En 1776, Charles Agustin de Coulomb inventó la balanza de torsión, con la que pudo medir con exactitud la fuerza entre las cargas eléctricas. Poco después, en el año 1800, el físico y conde italiano Alessandro Volta inventó la primera pila, gracias a los estudios realizados sobre la diferencia de potencial existente en la superficie de contacto de dos metales distintos.

En 1821, Michael Faraday, científico inglés, ideó un ingenio en el que un alambre por el que circulaba corriente eléctrica giraba alrededor de un imán. Con ello transformó la energía eléctrica en energía mecánica. Dicho ingenio fue un precursor de lo que sería el primer motor eléctrico.

En 1819 y 1820, se hizo un importante avance en la comprensión referente a la relación entre la electricidad y el magnetismo: el físico danés Hans Christian Oersted demostró que una corriente generaba un campo magnético al probar que una aguja magnética colgada de un hilo se apartaba de su posición inicial cuando pasaba cerca de ella corriente eléctrica. En 1823, siguiendo el descubrimiento de Oersted, el matemático y científico francés André-Marie Ampère demostró que un solenoide (bobina o cable enrollado en forma de resorte) aumentaba considerablemente el campo magnético generado en proporción directa con la cantidad de vueltas que se le diera al cable.

En 1827, Georg Simon Ohm definió la resistencia eléctrica y propuso la ley que lleva su nombre y que expresa que la corriente eléctrica que fluye por un conductor es directamente proporcional al voltaje e inversamente proporcional a la resistencia (ley de Ohm).

Entre 1840 y 1843 el físico inglés James Prescott Joule descubrió la equivalencia entre el trabajo mecánico y la caloría, y el científico alemán Hermann Ludwig von Helmholtz definió la primera ley de la termodinámica, de modo que demostraron que los circuitos eléctricos cumplían la ley de la conservación de la energía y que la electricidad era una forma de energía. En 1845, el físico alemán Gustav Robert Kirchhoff enunció, a los 21 años de edad, las leyes de Kirchhoff I y II, que permiten calcular las corrientes y tensiones en circuitos eléctricos.

Ya en el año 1868, el científico belga Zénobe-Théophile Gramme construyó la primera máquina de corriente continua, la dinamo, punto de partida de una nueva industria eléctrica.

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Los experimentos de Faraday fueron expresados matemáticamente por James Maxwell, quien en 1873 formuló las cuatro ecuaciones (posiblemente de las más famosas de la historia) que sirven de fundamento a la teoría electromagnética, que unificaban la descripción de los comportamientos eléctricos y magnéticos y su desplazamiento a través del espacio en forma de ondas.

Hacia la universalización del uso de la electricidad

En 1878, Thomas Alva Edison comenzó los experimentos que terminarían, un año más tarde, con la invención de la lámpara eléctrica, que universalizaría el uso de la electricidad.

En 1883, Nikola Tesla, inventor e investigador croata-americano, inventó un motor que podía funcionar con corriente alterna. Así, se tenía una alternativa a la corriente continua. En 1888, desarrolló la teoría de campos rotativos, base de los actuales generadores y motores polifásicos de corriente alterna.

En el año 1891, Michail O. von Dolivo-Dobrowolsky conectó a la red el primer alternador trifásico.

En 1905, Albert Einstein enunció que la energía de un haz luminoso está concentrada en pequeños paquetes o fotones (en lugar de estar distribuida por el espacio en los campos eléctricos y magnéticos de una onda electromagnética). Con esta teoría se lograba explicar el efecto fotoeléctrico. Einstein, además de la famosa teoría de la relatividad, también formuló la teoría sobre la electrodinámica de los cuerpos en movimiento, que fue la que le dio el premio Nobel en 1917.

Durante la primera parte del siglo XX, los estudios de Rutherford, Bohr y otros estuvieron destinados a comprender la naturaleza de la materia, con lo que se descubrieron el átomo, los electrones, etc., pero las bases ya se habían sentado durante los 200 años previos. Tanto las aplicaciones como la demanda de energía eléctrica se multiplicaron, de modo que se sustituyeron las de tipo motriz, basadas en el aprovechamiento del vapor y la energía hidráulica, por las de tipo eléctrico.

Desde que en 1880 entró en funcionamiento, en Londres, la primera central eléctrica destinada a iluminar la ciudad, las aplicaciones de esta forma de energía se han extendido progresivamente. La electricidad se ha convertido en una fuente de energía indispensable, que posee como ventajas su bajo coste, la

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limpieza, el fácil transporte y la conversión en otros tipos de energía. Hoy en día cualquier aplicación incorpora, en mayor o menor medida, algún tipo de equipo o componente eléctrico o electrónico que mejora sus prestaciones o su eficiencia energética.

Fig. 1.3.

Nikola Tesla (1857-1943). Debido a sus aportaciones, podemos considerar a este investigador como el padre del sistema eléctrico de que hoy en día disfrutamos. A a través

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