Mientras la electricidad en su forma estática era todavía considerada poco más que un espectáculo de salón, las primeras aproximaciones científicas al fenómeno y a su capacidad para ser conducida por algún medio físico fueron hechas sistemáticamente por acuciosos investigadores durante los siglos XVII y XVIII.
Así fue como William Gilbert, hacia el 1600, emplea por primera vez la palabra electricidad y definió el término de fuerza eléctrica como el fenómeno de atracción que se producía al frotar ciertas sustancias. A través de sus experiencias clasificó los materiales en conductores y aislantes e ideó el primer electroscopio
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| William Watson |
Charles François de Cisternay du Fay (París, 1698 – 1739), un físico francés, dedicó su vida al estudio de los fenómenos eléctricos.
Du Fay, entre otros muchos experimentos, observó
que una lámina de oro siempre era repelida por una barra de vidrio
electrificada.
Publicó sus trabajos en 1733 siendo el primero en
identificar la existencia de dos tipos de cargas eléctricas (las
denominadas hoy en día positiva y negativa), que él llamó carga vitria y
carga resinosa, debido a que ambas se manifestaban: de una forma al
frotar, con un paño de seda, el vidrio(carga positiva) y de forma
distinta al frotar, con una piel, algunas sustancias resinosas como el
ámbar o la goma (carga negativa).
Pieter van Musschenbroek, físico holandés
(Leyden, 14 de marzo de 1692 – 19 de septiembre 1761), a partir de 1740
realizó varios experimentos sobre la electricidad. Uno de ellos llegó a
ser famoso: se propuso investigar si el agua encerrada en un recipiente
podía conservar cargas eléctricas.
Durante esta experiencia unos de sus asistentes
cogió la botella y recibió una fuerte descarga eléctrica. De esta manera
fue descubierta la botella de Leyden y la base de los actuales capacitores.
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| Luigi Galvani |
Poco después, Sir William Watson (Londres, 3
de abril 1715 - 10 de mayo 1787), un naturalista, médico y físico
inglés<, siguió estudiando los fenómenos eléctricos. Realizó reformas
en la botella de Leyden agregándole una cobertura de metal,
descubriendo que de esta forma se incrementaba la descarga eléctrica.
En 1747 demostró que una descarga de electricidad
estática es una corriente
eléctrica y se propaga mejor en un ambiente enrarecido que en
condiciones normales. William Watson experimentó con la botella Leyden,
descubriendo que una descarga de electricidad estática es equivalente a
una corriente eléctrica.
Todas estas observaciones anteriores empiezan a
dar sus frutos con Luigi Galvani, quien a partir aproximadamente de 1780
comenzó a incluir en sus conferencias pequeños experimentos prácticos
que demostraban a los estudiantes la naturaleza y propiedades de la
electricidad.
En una de estas experiencias, el científico
demostró que, aplicando una pequeña corriente eléctrica a la médula
espinal de una rana, se producían grandes contracciones musculares en
los miembros de la misma. Estas descargas podían lograr que las patas
(incluso separadas del cuerpo) saltaran igual que cuando el animal
estaba vivo.
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| Alessandro Volta |
Galvani se convenció de que lo que se veía eran los resultados de lo que
él llamó "electricidad animal", e identificó a la electricidad animal
con la fuerza vital que animaba los músculos de la rana.
Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta
(18 de febrero de 1745 – 5 de
marzo de 1827) fue un físico italiano, amigo y contemporáneo de
Luigi Galvani y cuando éste descubrió en 1780 que el contacto entre dos
metales diferentes con el músculo de una rana producía
electricidad, también empezó a hacer sus propios experimentos de
electricidad animal, pero llegó a otra conclusión en el año 1794: que no
era necesaria la participación de los músculos de los animales para
producir corriente y que la estructura muscular del animal era solo un
conductor.
Este hallazgo le produjo una multiplicidad de
conflictos, no sólo con su
amigo Galvani, sino con la mayoría de los físicos de la época, que
aceptaban la idea de que la electricidad sólo se producía a través del
contacto de dos metales diferentes con la musculatura de los animales.
Sin embargo, cuando Volta logró construir la primera pila eléctrica, demostró que se encontraba en lo cierto, habiendo ganado la batalla, frente a sus colegas.
Fue este invento de Alejandro (Alessandro) Volta, la pila,
el que revolucionó el uso de la electricidad y dio al mundo uno de sus
mayores beneficios, el control de la circulación de una corriente
eléctrica.
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| La pila de Volta |
En su opinión, existía una diferencia eléctrica
entre dos metales (hierro y latón). Para corroborar sus afirmaciones, y
utilizando su lengua como sensor, eligió el zinc y el cobre> como
materiales a utilizar en sus experimentos.
Debido a que el uso de una sola placa de zinc y
otra de cobre proporcionaban un voltaje demasiado bajo para poder
medirlo, construyó un sistema que le permitía colocar una serie de
discos de zinc y cobre apilados (de ahí el nombre de pila) de forma
alternada,
separados entre ellos por cartón empapado en salmuera. Uniendo los
extremos con
un cable metálico se producía una corriente eléctrica regular y
continua, con
un voltaje suma de los diferentes pares zinc-cobre.
Así, la pila voltaica consiste de treinta discos
de metal, separados por paños
humedecidos con agua salada. Si al extremo inferior de esta batería
se le conectaba un alambre, se establecería una corriente eléctrica
cuando se cerrara el circuito.
Volta informó de su sistema (que llamo órgano
eléctrico artificial) a la Royal Society de Londres en 1800, hace ya más
de dos siglos.
Volta construyó una serie de dispositivos capaces
de producir electricidad que salía continuamente al exterior a medida
que se producía. Esto creaba una corriente eléctrica, que
resultó mucho más útil que una carga de electricidad estática que no
fluyera.
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| Una clásica pila moderna |
Ese fue el punto de partida básico para la utilización práctica de
la energía eléctrica pasando a través de circuitos para cumplir diferentes finalidades.
Más tarde, hacia 1826, sería Georg Simon Ohmquien
sentará las bases del estudio de la circulación de las cargas
eléctricas en el interior de materias conductoras y formula la ley que
relaciona las tres magnitudes más importantes: voltaje, intensidad y
resistencia.
Elementos de un circuito eléctrico
Si se analiza una aplicación concreta, como una lámpara instalada en una habitación, se pueden identificar fácilmente los siguientes elementos que
constituyen un circuito eléctrico:
1) un aporte o fuente de energía eléctrica, como la pila en la
linterna o el enchufe en la instalación doméstica.
2) un material metálico que permita la circulación de la corriente
eléctrica, desde la fuente hasta el elemento receptor, los cables o lengüetas
metálicas.
3) un receptor, que absorbe la energía eléctrica y la convierte en
energía luminosa; es la bombilla o ampolleta en ambos casos.
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| Georg Simon Ohm |
Siguiendo este ejemplo, se puede afirmar que un
circuito eléctrico es un conjunto de elementos correctamente
interrelacionados, que permite el establecimiento de una
corriente eléctrica y su transformación en energía utilizable para cada aplicación concreta (la iluminación en nuestro ejemplo).
La interrelación correcta implica que los
distintos elementos tienen que estar conectados electrónicamente, de
modo que sus partes metálicas situadas en los terminales de conexión se
mantengan en contacto para permitir el paso de la corriente.
Pero, en una estructura como la presentada, la
bombilla o ampolleta estaría siempre encendida. Para facilitar su
conexión y desconexión se introduce en el circuito eléctrico un elemento de control, en este caso un interruptor, que permite actuar a
voluntad sobre el circuito.
Si el circuito eléctrico esta interrumpido en
algún punto, sea por la acción del interruptor, sea por mala conexión
de los distintos elementos con el conductor, o bien por la fusión del
elemento receptor se dice que el circuito está abierto y no
permitirá la
transformación y el aprovechamiento de la energía eléctrica. Si por
el contrario, existe continuidad eléctrica, como para iluminar una
habitación, el circuito está cerrado.
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| Circuito básico y su simbología. |
En un circuito elemental, como el que se muestra en la figura a la izquierda, destacan los siguientes constituyentes básicos:
a) fuente de energía eléctrica, que se recibe en los hogares a partir de la red de distribución.
b) conductores que la transportan desde la fuente hasta el elemento receptor, en este caso la lámpara.
c) elemento receptor que absorbe la energía eléctrica y la transforma en
otra manifestación energética aprovechable, en este caso en energía luminosa.
d) interruptor o elemento de control, que permite actuar sobre el funcionamiento del circuito.
En la ilustración se muestra la representación simbólica de los elementos.
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