Breve Historia de la Electricidad by Fede Gregorio

Instituto Superior del Profesorado “Dr. Joaquín V. González”

Breve Historia de la Electricidad

Alumnos: Gregorio Federico. Materia: Taller de expresión oral y escrita II

- 2014

“Si se me pregunta cuál puede ser la utilidad de los fenómenos eléctricos, no puedo responder otra cosa sino que, hasta el presente, no hemos avanzado lo suficiente como para lograr que sean útiles al género humano” Sir William Watson, 1746

Breve Historia de la Electricidad Si bien el hombre conoce los fenómenos eléctricos desde hace miles de años, con la observación de tormentas y relámpagos, los conocimientos sobre la corriente es algo relativamente nuevo. El estudio de la electricidad y la revolución que la misma causo en nuestra sociedad es muy reciente: “hasta hace solo un siglo y medio, el mundo vivía a pura vela, sebo y otras porquerías. Y eso que la electricidad estuvo siempre a la vista; sin ir más lejos, el trueno y el relámpago son fenómenos eléctricos” 1 Dada la complejidad de la naturaleza eléctrica, llevó mucho tiempo poder relacionar los fenómenos observados y notar que la caída de un rayo sobre un árbol y la estática del peine con el pelo estaban regidos por el mismo principio. Ya Tales de Mileto (625/4 a.C - 547/6 a.C), filósofo y físico griego, se había percatado de que el ámbar luego de ser frotado atraía otros elementos livianos. Entonces como la palabra griega que designa al ámbar es elektron, Tales llamó eléctrica a esta fuerza misteriosa. Dado que los fenómenos eléctricos eran de una naturaleza muy poco conocida, en donde se los creía semejantes a los magnéticos, los antiguos nunca imaginaron un fin práctico para la electricidad. Tuvieron que pasar aproximadamente dos mil años y todas las teorías de Newton sobre la naturaleza del cosmos, para que en la comunidad científica se instaure el concepto de “interacción a distancia”, algo inimaginado hasta el momento. Entonces en el año 1785 el físico francés Charles Auguste de Coulomb comprueba que las leyes que gobiernan las cargas eléctricas son misteriosamente similares a las que rigen sobre las masas. Coulomb confirma que gran parte de la ley de gravitación universal, desarrollada por Newton un poco menos de un siglo antes, también se observa en el comportamiento de cargas eléctrica. Este principio lo conocemos hoy como la ley de Coulomb y dice lo siguiente;

“Las cargas eléctricas se atraen o rechazan con fuerzas inversamente proporcionales al cuadrado de la distancia que las separa” Ley de Coulomb

Lo increíble de este descubrimiento es la similitud en el comportamiento de las masas y las cargas eléctricas. Si la comparamos con la ley de gravitación universal desarrollada por Newton en el año 1686:

“Las masas se atraen con fuerzas inversamente proporcionales al cuadrado de la distancia que las separa” Ley de Gravitación Universal.

Observamos que cargas eléctricas y masas se convierten en “generadoras” de campos. Campo eléctrico para las cargas y campo gravitatorio para las masas. Hasta ese momento pensadas como cosas de diferentes naturalezas. Esta similitud llevó a que los científicos buscaran la unificación de las fuerzas, es decir, buscar una ley que explique todo. Sin éxito hasta el momento. Pero volviendo a la historia sobre la electricidad, si bien para mediados del siglo XVIII ya se sabía que los fenómenos eléctricos y magnéticos no eran lo mismo. Período en el que aparecen nombres de grandes físicos y matemáticos de la época como Ampere, Oersted o Volta, todavía faltaba una conexión entre la electricidad y el magnetismo. Fue entonces que aparece en escena Michael Faraday (1791- 1876), para darle orden a las cosas. En primer lugar, introduce el concepto de líneas de fuerza y el campo magnético. El descubrimiento de Faraday es quizás el más importante de esta historia. Sin muchas herramientas matemáticas, invierte el problema, ya que se sabía que la electricidad generaba magnetismo, se preguntó si el magnetismo podría llegar a generar electricidad. Luego de varios experimentos fallidos, Faraday descubre la inducción magnética. Básicamente el experimento consiste en enrollar una espira alrededor de una barra de hierro y situarla frente a una segunda espira. Al circular corriente por la primera espira, se observa que se induce una corriente en la segunda espira.

Esquema del experimento de Faraday

Lo interesante de este experimento, es que esta segunda corriente solo se inducia cuando prendía o apagaba el aparato y no durante el experimento. Lo que llevó a Faraday a pensar en que las corrientes se inducen solo cuando el flujo magnético varia, y esto solo ocurría en el momento del encendido y del apagado de las bobinas. Con ese simple experimento, Faraday logra comprender la naturaleza de la electricidad. Así como la electricidad induce magnetismo, el magnetismo induce electricidad. Suena tan simple el ida y vuelta del asunto, pero su alcance es gigantesco. Con la inducción magnética, Faraday brinda los cimientos, para la generación de electricidad: hacer girar un conductor en un campo magnético. Lo que nos lleva a hablar de Tesla y la guerra de las corrientes.

Tesla “El futuro dirá la verdad y hará la evaluación de cada uno, de acuerdo con su labor y sus logros. El presente es de ellos, el futuro para el que he trabajado, es mío. Nikola Tesla (1856-1943)

Nikola Tesla fue un Físico estadounidense de origen serbio que estudió en las universidades de Graz en Austria y Praga. Después de haber trabajado durante años en varias industrias eléctricas en París y en Budapest, se trasladó a Estados Unidos en el año 1882. Allí se instaló y comenzó a trabajar como empleado de Thomas A. Edison, un

empresario e inventor de renombre mundial, conocido por haber patentado más del mil inventos. Las incesantes disputas con Edison forzaron su abandono de la compañía y su asociación con el empresario e inventor G. Westinghouse, quien financiaría casi la totalidad de los inventos de Tesla y luego se quedaría con el dominio de las patentes. Tesla fundó en Nueva York un laboratorio de investigaciones electrotécnicas, donde descubrió el principio del campo magnético rotatorio y los sistemas polifásicos de corriente alterna. Creó el primer motor eléctrico de inducción de corriente alterna y otros muchos ingenios eléctricos.

Nikola Tesla en su laboratorio en Colorado, EE.UU, 1899.

Guerra de las Corrientes La “Guerra de las Corrientes” fue una competencia económica producida en los años 1880, por el control del nuevo mercado que la corriente eléctrica estableció. Tanto en la generación, como en la distribución surgieron dos formas distintas de ofrecer ese tipo de energía; la corriente continua y la corriente alterna. Etapa de la historia en que los avances científicos se verán confrontados unos con otros en una carrera violenta por superar y dejar de lado las corrientes de los adversarios. Al mismo tiempo en que Edison realiza sus avances con la corriente continua, Tesla idea un sistema para la generación, la transmisión y el empleo de otro tipo de corriente más eficaz a la hora del transporte de la energía.

Siguiendo los descubrimientos de Faraday en donde al variar el flujo magnético se induce una corriente y con los mismos aires de ciencia y progreso, Tesla desarrolla el generador de corriente alterna, que consiste en hacer girar una bobina dentro de un campo magnético, para así inducir una corriente. Casi dos mil años después de que Tales comenzó a investigar sobre las cargas eléctricas, Tesla logra construir un generador que convierte el movimiento rotatorio en energía eléctrica. Cabe detallar que ese movimiento de rotación se puede lograr mediante el empleo de turbinas hidráulicas, molinos de viento, máquinas de vapor, o combustión. Por primera vez en la historia de la humanidad el hombre crea a partir de su intelecto una forma de energía que la naturaleza no lo provee, ya que si bien, como dijimos, la electricidad se observa en la naturaleza, su utilización era impensada y fue capaz solamente luego de desarrollo intelectual de generaciones de científicos. El hombre es capaz de generar electricidad, solo que de dos formas distintas. Entonces se llega a la confrontación, por un lado la corriente continua de Thomas Edison, financiada por J.P Morgan y por otro lado la corriente alterna defendida y financiada por Westinghouse e ideada por Nikola Tesla. “Edison intentó demostrar que la alterna entrañaba mucho más peligro que la continua y que el alto voltaje resultaba demasiado arriesgado para su uso urbano. Westinghouse recuerda que su adversario contrató a un profesor llamado Harold Brown para que electrocutase perros y caballos viejos sobre un escenario, y mostrase a las audiencias los peligros de la corriente alterna” 2 Por su parte Nikola se percató de que el cuerpo humano es capaz de conducir estas corrientes de alta frecuencia sin experimentar daño alguno. Recurso que usó en contra de las campañas de desprestigio de Edison, ya que pudo demostrar las mentiras sobre los peligros de la corriente alterna, haciendo pasar miles de volts sobre su cuerpo y logrando prender focos de luz con sus manos. En 1893 se inauguraba la Feria Mundial de Chicago. Las empresas que quisieran hacerse cargo de la iluminación tenían que presentar sus propuestas. Se presentaron dos grandes candidatas: Westinghouse, con las tecnologías inventadas por Tesla, y General Electric, recién creada compañía que controlaba las patentes de Edison.

“Cuando Westinghouse presentó un presupuesto por la mitad de lo que pedía General Electric la obra le fue adjudicada, y Tesla pudo exhibir sus generadores, dínamos y motores”.3 Los principios físicos que detallan sobre por qué la corriente de Tesla es más fácil de transportar y por ende más efectiva, son de fácil entendimiento. Aunque abarcar las cuestiones meramente científicas no es la idea de este trabajo, me parece oportuno dar una aproximación que explique en grandes detalles a que se debe tal ventaja. En primer lugar definiremos que es la corriente eléctrica: “El término corriente eléctrica, o simplemente corriente, se emplea para describir la rapidez de flujo de carga que pasa por alguna región del espacio.” 4 Si tuviésemos que explicar qué es la corriente continua, podríamos empezar por decir que es aquella que no cambia su potencial a lo largo del tiempo. Por ejemplo, una batería nos brinda 12 V en todo momento.

Gráfica del voltaje en función del tiempo de la Corriente Continua.

La corriente alterna en cambio, varia constantemente a lo largo del tiempo. En un instante podemos tener 12 V e instantes siguientes 0 V y luego -12 V. Este valor de potencial eléctrico se representa con una forma sinusoidal.

Gráfica del voltaje en función del tiempo de la Corriente Alterna.

La ventaja radica en que para transportar la corriente continua se necesitarían gruesos cables en grandes cantidades, ya que las cargas eléctricas al tener una sola “dirección” deben ir de un lugar hacia el otro. A diferencia de la corriente alterna en donde las cargas no necesitan trasladarse todo el recorrido. Como analogía podríamos pensar en una piedra que debe ser trasladada desde un lugar A a un lugar B. Siguiendo la lógica de la corriente continua una persona tomaría la piedra y la llevaría desde A hasta B, consumiendo una determinada energía a costa de su esfuerzo. En cambio, si se piensa desde el punto de vista de la corriente alterna, entre A y B se ubican 5 personas y hacen un “pasa manos”, en donde la piedra logra trasladarse la misma distancia, pero esta vez dividiendo los esfuerzos. Similar al pasa manos, la corriente alterna logra transportar la energía de forma más eficiente que la continua, evitando así el empleo de grandes cantidades de cables.

Al ser el transporte de la corriente alterna más barato, Tesla junto con Westinghouse ganan la concesión para generar con la central hidroeléctrica ubicada en las cataratas del Niágara su corriente. Así en 1893 se construye la primer central hidroeléctrica del mundo y marca finalmente el triunfo de Tesla frente a Edison.

Un futuro imaginado Los descubrimientos y experimentos de Tesla aun hoy nos siguen impresionando. Luego de trabajar durante toda su vida, nos dejó un sinfín de avances e inventos, que para su época parecerían sin utilidad práctica, pero que en la cotidianeidad de nuestros días nos rodean por donde miremos. Predijo la posibilidad de realizar comunicaciones inalámbricas con antelación a los estudios llevados a cabo por Marconi, y en su honor se denomina tesla a la unidad de medida de la intensidad del flujo magnético en el sistema internacional. Patentó el velocímetro de coches, el radar, el microscopio eléctrico, el horno de microondas, el encendido de los automóviles y el primer mando a distancia (control remoto). “En la Primera Guerra Mundial, propuso utilizar ondas de ener gía para detectar a los submarinos alemanes, pero Edison logro desacreditar su sugerencia y el sonar debió esperar hasta la siguiente guerra para ser inventado” 5

En 1891 Tesla inventa la bobina que lleva su nombre, que consiste en un trasformador que consta de un núcleo de aire y con espirales primaria y secundaria en resonancia paralela. Con esta bobina fue capaz de crear un campo de alta tensión y alta frecuencia. Dos años después descubrió el fenómeno de carácter ondulatorio denominado "luz de Tesla" en las corrientes alternas de alta tensión y alta frecuencia; mediante el estudio de estas corrientes, observó que las lámparas de incandescencia de un único polo emiten luz cuando se las aproxima a un conductor por el que pasa corriente eléctrica, y que los tubos de vidrio vacíos brillan aunque carezcan de electrodo si se les conecta por uno de sus extremos y se aproxima el otro a un conductor por el que fluye corriente de alta frecuencia. Siguiendo con las ideas de sus experimentos, en donde con bobinas cargaba el aire de energía, para luego usar sin necesidad de cables, Tesla idea un proyecto a nivel global. En donde imagina represas de agua ubicadas en todo el mundo que transformen la energía potencial en energía de movimiento y a través de turbinas en energía eléctrica. Empleando sus grandes bobinas, esa energía eléctrica cargaría la atmósfera de la tierra, generando así una especie de gran capacitor, en donde desde cualquier parte del planeta se podría fabricar otras bobinas que recuperen esa energía cargada en la atmósfera para utilizarla. En resumen, imaginaba un futuro en donde la energía seria libre y gratis para todo el mundo. Si bien suena algo utópico la idea no es tan descabellada. Se cree que la decadencia en la economía de Tesla se debe a esa ideología de pensar en un futuro con energía libre, ya que va en contra de todo un sistema económico basado en la utilización de los recursos naturales para obtener energía. El caso más claro es el del petróleo. Antes de la corriente alterna, todas las ciudades y casas del mundo estaban iluminadas por “petróleo”. Justo cuando se logra generar la corriente eléctrica y se ilumina con electricidad a las grandes ciudades, cuando todos pensaban que el petróleo dejaría de ser un recurso importante, el ingeniero alemán Nikolaus August Otto inventa en 1875 el primer motor a combustión interna, que necesitaría de todo el petróleo del mundo para funcionar y hacer mover el nuevo siglo que vendría. Así es como los ideales de Tesla interfieren con la economía de los grandes capitalistas, conduciéndolo a una gran pobreza. El 7 de enero de 1943 encuentran su cadáver en el hotel en donde vivió sus últimos años. Algunos afirman que fue asesinado por los grandes empresarios de la energía, otros dicen que lo asesinaron los Nazis previo a robarle sus escritos, la CIA también forma parte de tantas teorías conspirativas sobr e su muerte. Si bien no se sabe cómo murió realmente, sus últimos días los pasó en la pobreza y soledad, encerrado en un pequeño cuarto en un hotel barato, contemplando por la noche desde su pequeña ventana una ciudad completamente iluminada por su corriente alterna.

Bibliografía 1

Moledo, L; Olszevicki, N (2014).Cap. 23, La electricidad. En: Historia de las ideas científicas de Tales de Mileto a la Máquina de Dios. (pp 516). Argentina. Planeta. 2

Francescutti, P. (2008). La guerra de las corrientes: Tesla frente a Edison. En entrelíneas (enero-marzo, número 8). Consultado el 16 de octubre de 2014. Disponible en http://www.ree.es/sala_prensa/ext_img/entrelineas-0007_5.pdf 3

José Manuel López (25 marzo, 2011). La guerra de las corrientes, Edison contra Tesla. En Scientiablog.com. Consultado el 16 de octubre de 2014. Disponible en http://scientiablog.com/2011/03/25/la-guerra-de-las-corrientes-edison-contra-tesla/

Serway, R, Bichnes, J. (2002). Parte 4, electricidad y magnetismo. En: Física para ciencias e ingeniería (pp. 840). México D.F. Interamericana Editores.