Los antiguos griegos se dieron cuenta de que el ámbar atraía pequeños objetos cuando se le frotaba contra el pelaje. La palabra griega para ámbar, elektron es de donde se deriva el nombre de esta partícula subatómica y las palabras asociadas, como electricidad. Junto con el rayo, este fenómeno es una de las primeras experiencias conocidas de los humanos con la electricidad. Hoy te contaré gran parte de la historia para que hoy gocemos de la electricidad en nuestras casas.
Como ya te había comentado en este otro video… muchos términos los tenemos como herencia de la cultura griega, eso mismo sucede con la palabra electrón a pesar de que los griegos no llegaron a identificar esta partícula, sino que era el nombre que le daban al ámbar que tenía características peculiares que hoy identificamos como carga electroestática.
Así pasaron siglos sin que avanzara más el tema, hasta el 1600 que William Gilbert publicó un tratado donde usaba la palabra “electricus” para referirse a la propiedad de un objeto de atraer objetos más pequeños después de ser frotado y como referencia al fenómeno identificado por los griegos.
1700
A principios de los 1700 Francis Huaksbee y Charles de Cisternay du Fray descubrieron de manera independiente lo que pensaron eran dos tipos de electricidad friccional: una al frotar con vidrio y otra al frotar con resina. Du Fray creía que este fenómeno se debía a que existían dos fludios eléctricos, el vítreo y el resinoso… una década más tarde Benjamin Franklin propuso que no se trataba de dos fluidos distintos, sino un mismo fluido a presiones diferentes, fue Franklin quien sugirió la nomenclatura moderna de carga positiva y negativa. Aunque no logró identificar muy bien de qué había exceso o ausencia, más allá de decir que eran “presiones distintas” de “algo” que provocaba los fenómenos observados.
El 5 de junio de 1752, Franklin lleva a cabo uno de los más famosos experimentos del área… un día de tormenta, sacó a volar una cometa, a la cometa le puso una punta de hierro y enganchó con su hilo una llave metálica, la llave a su vez estaba atada a una cinta de seda a manera de aislante.
Cuando Franklin tuvo la tormenta encima voló la cometa tan alto como pudo, hacia las nubes… esperando capturar su electricidad. La cuerda húmeda por el agua de la tormenta llevaría la electricidad a la llave y de ahí a una botella de Leyden, ésta es botella vidrio llena de agua y cubierta de finas capas de metal por dentro y por fuera.
Franklin se resguardó para no electrocutarse y efectivamente logró percibir el efecto de una descarga eléctrica. Franklin no fue el primero ni el único en hacer experimentos de este tipo en aquella época pero sí el más reconocido por ello.
Gracias a este experimento, Franklin inventó el pararrayos, que fue tan efectivo que en 1782 ya habían colocado 400 en la ciudad de Filadelfia.
Llega la primera pila voltaica
En 1780, Luigi Galvani descubrió que cuando dos metales diferentes (cobre y zinc, por ejemplo) se ponían en contacto y, a continuación, ambos tocaban diferentes partes de un nervio de un anca de rana, hacían que se contrajesen los músculos de dicha extremidad.? Llamó a este fenómeno «electricidad animal«. Esto sirvió de inspiración para el diseño de la primera pila de Alessandro Volta en 1800. Volta es el primero en producir una corriente continua.
El creía que el fenómeno eléctrico era el fluido de “algo”. La pila voltaica era una celda electroquímica que produce electricidad a partir de reacciones químicas utilizando metales como los que había identificado Galvani.
El químico Humphry Davy aparece en escena en algún momento a inicios del siglo XIX (algunos historiadores lo ubican en 1800, otros 1801, 1805…), Davy usó un par de trozos de carbón y una batería que se describe como de 2000 celdas, para crear un arco eléctrico visible a través de un espacio de 10 cm. Este experimento de Davy demuestra una manera de reproducir los rayos de la naturaleza: el arco voltaico. Esta descarga provoca calentamiento y luz.
En 1809, Davy hizo una demostración ante la Royal Society de Londres sobre cómo crear luz utilizando un hilo de platino… éste sería el principio de los esfuerzos por crear una bombilla incandescente en los siguientes años por distintos inventores.
En 1813 ya teníamos baterías y ya ubicaban materiales aislantes y conductores. En ese año, Hans Christian Ørsted predijo la existencia de los fenómenos electromagnéticos al observar que una aguja imantada colocada en dirección paralela a un conductor eléctrico se desviaba. Este descubrimiento inspiraría a André-Marie Ampère y a Faraday, quienes trabajarían en el estudio del electromagnetismo.
En 1821 Faraday logró construir un par de dispositivos que producían lo que él denominó, «rotación electromagnética».
Esto que te muestro es el concepto del motor homopolar, uno de sus dispositivos:
Es un imán cilíndrico que tiene un polo sumergido en mercurio, si el alambre era conectado a una batería química, el imán giraba sobre su eje porque la corriente genera un campo magnético. Faraday continuó sus experimentos que en 1831 le llevarían a descubrir la inducción electromagnética.
Este fenómeno se conoce como inducción mutua. En experimentos posteriores, Faraday observó que si hacía pasar un imán a través de una espira de alambre, una corriente eléctrica circulaba a través del alambre. Esta relación que encontró entre la electricidad y el magnetismo fue después modelada matemáticamente por James Clerk Maxwell como la Ley de Faraday, y se convertiría posteriormente en una de las cuatro famosas ecuaciones de Maxwell.
Faraday usaría posteriormente estos principios para construir el dínamo eléctrico, ancestro de los actuales generadores y motores eléctricos. El trabajo de Faraday, modelado por James Clerk Maxwell llevaría al exitoso desarrollo de dispositivos electromecánicos que dominarían la industria desde entonces.
Las bombillas
¿Pero recuerdas que hablamos de los esfuerzos por hacer bombillas incandescentes? La luz “no solar” permitió prolongar las jornadas laborales y transformó, junto con las máquinas, nuestra sociedad…
En 1835, James Bowman Lindsay hizo una demostración pública encendiendo una bombilla incandescente con corriente continua. Estas primeras bombillas duraban muy poco así que no eran prácticas. Esto derivó en una carrera de 4 décadas por encontrar el filamento y gases idóneos que permitieran fabricar una bombilla de vida prolongada.
Por eso Thomas Alva Edison y sus investigadores se centramos en optimizar el filamento de la bombilla. Comenzaron probando con carbono, luego con platino y después carbono de nuevo.
El 27 de enero de 1880, Edison obtuvo la patente número 285,898: una bombilla incandescente con filamento de carbono y vacío en su interior. Con sus 40 horas de duración, fue la primera bombilla comercialmente viable.
Otros inventores continuaron la búsqueda de una forma de mejorar el desarrollo de Edison: cambiando el carbono por uno de de tungsteno; usando gases inertes en el interior de las bombillas. Aunque a pesar de los esfuerzos por mejorar su eficiencia, aproximadamente sólo el 10% de la energía que consumía una bombilla incandescente se transformaba en luz y el resto se perdía en forma de calor.
Pero la historia de la bombilla no sólo es relevante porque nos permitió trabajar y tener otras actividades cuando el Sol se ocultara. La contribución de Edison implicó el desarrollo de diversos inventos que permitieron el uso generalizado de su bombilla. Edison ideó un sistema de distribución eléctrica utilizando tubos y cables. Además, mejoró los sistemas existentes de generación eléctrica y creó el primer contador para medir cuánta electricidad consumía el usuario.
Es momento de hacer una aclaración.
Cuando Alessandro Volta inventa su batería, lo que teníamos era corriente directa, siempre en la misma dirección. En 1832, el fabricante francés Hippolyte Pixii construyó el primer generador dinamoeléctrico y descubrió que a cada media vuelta, el flujo de electricidad que producía, se invertía, esto era corriente alterna. Sin embargo, por sugerencia de Ampère, Pixii le agregó una especie de “interruptor” a su dispositivo para producir corriente continua, pero ya podíamos tener ambos tipos.
A finales de la década de 1870 y principios de la década de 1880, se comenzó a generar electricidad en las centrales eléctricas. Podían producir corriente continua de muy alto voltaje para encender la iluminación de arco o corriente alterna.
La guerra de las corrientes
Nikola Tesla, siendo serbio, viajaría a Estados Unidos para trabajar con Edison en 1883. Para entonces la demanda de electricidad se multiplicaba y se requería llevarla cada vez más lejos.
Nikola Tesla pensaba que teniendo corriente alterna disponible, se debía aprovechar, ya que su principal ventaja es que al transportarla a lo largo de grandes distancias, se pierde menos energía que con la corriente continua. Y de todos modos es fácil transformarla en corriente continua.
Thomas Alva Edison consideraba que la corriente continua es en general, más segura que la corriente alterna. Necesita menos aislamiento y se pueden usar voltajes más bajos. Además de que puede almacenarse en baterías.
Tesla, al demostrar que la corriente continua era cara e ineficiente porque se perdía energía con la distancia, presentó su propio sistema de corriente alterna.
La idea de Tesla permitía que la electricidad generada en las centrales fuera elevada a una alta tensión y transportada a lo largo de enormes distancias con pocas pérdidas de energía. Una vez que llegaba a su destino, era fácil y barato emplear transformadores para distribuirla en media y baja tensión. De hecho, este es el sistema que se utiliza hoy en día para hacer llegar la energía desde una central hasta tu casa.
La rivalidad entre Tesla y Edison no era solo una batalla de ideas. Era también una guerra económica entre empresas. Edison se alió con J. P. Morgan, el banquero más poderoso de Estados Unidos, para electrificar con corriente continua todo el país. De aquí nace eventualmente la todopoderosa General Electric.
Tesla creó la Tesla Electric Company y se asoció con el inventor y empresario George Westinghouse Jr.
Edison sabía que su sistema era menos eficiente, pero en cada oportunidad atacaba la idea de la corriente alterna. Inclusive organizaba demostraciones públicas, en las que pasaba corriente directa a distintos animalitos y mostraba cómo quedaban atolondrados… mientras que con corriente alterna… Su objetivo era que la gente le tuviera miedo. De hecho, estos shows eventualmente llevaron a la empresa de Edison a patentar la silla eléctrica.
Tesla trató de contrarrestar la propaganda de Edison haciendo también algunas giras y pasando muchos volts de electricidad de corriente alterna a mucha gente.. algo así como las maquinitas de toques que luego hay quien lleva a las escuelas… mostrando que el mayor inconveniente que sufría la gente era el despeinado final, pero perdió la guerra propagandística.
El costo que esto implicó, puso a la empresa de Westinghouse al borde de la bancarrota.
Nikola Tesla rompió el contrato que tenía con George Westinghouse Jr, estaba agradecido con él por apoyarle cuando nadie más lo había hecho, renunciando así a las regalías que esta empresa le debía.
Con el paso de los años, la corriente alterna fue ganando espacios a la vez que mejoraban las medidas de seguridad en tendidos eléctricos y subestaciones. Fue el sistema elegido tanto en la Feria Mundial de Chicago de 1893 como en las instalaciones eléctricas de las cataratas del Niágara.
Tesla no pudo disfrutar su victoria en términos económicos, aunque George Westnighouse le pagó comida y vivienda toda su vida y fue uno de sus amigos más leales.
Finalmente la empresa de Edison, ya rebautizada como General Electric, admitió implícitamente la derrota al solicitar la licencia de la patente de Westinghouse para usar corriente alterna en sus proyectos de electrificación.
Muchas gracias al equipo de Bully Magnets por su apoyo en el desarrollo de estos dos videos. Te invito a conocer su canal de historia.
Referencias
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Slingo, William; Brooker, Arthur (1900). Electrical Engineering for Electric Light Artisans. London: Longmans, Green and Co. p. 607. OCLC 264936769
Imágenes
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cut-away_version_of_an_electric_motor_(1).JPG
http://spiff.rit.edu/classes/phys213/lectures/niagara/niagara.html
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