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Electricidad (Parte IV)
En un circuito de corriente alterna, el campo magn‚tico en torno a una
bobina var¡a constantemente, y la bobina obstaculiza continuamente el flujo
de corriente en el circuito debido a la autoinducci¢n. La relaci¢n entre el
voltaje aplicado a una bobina ideal (es decir, sin resistencia) y la
intensidad que fluye por dicha bobina es tal que la intensidad es nula
cuando el voltaje es m ximo, y es m xima cuando el voltaje es nulo. Adem s,
el campo magn‚tico variable induce una diferencia de potencial en la bobina
de igual magnitud y sentido opuesto a la diferencia de potencial aplicada.
En la pr ctica, las bobinas siempre presentan resistencia y capacidad adem s
de autoinducci¢n. V‚ase Inducci¢n (electricidad). Si en un circuito de
corriente alterna se coloca un condensador (tambi‚n llamado capacitor) la
intensidad de corriente es proporcional al tama¤o del condensador y a la
velocidad de variaci¢n del voltaje en el mismo. Por tanto, por un
condensador cuya capacidad es de 2 faradios pasar el doble de intensidad
que por uno de 1 faradio. En un condensador ideal, el voltaje est
totalmente desfasado con la intensidad.
Cuando el voltaje es m ximo no fluye intensidad, porque la velocidad de
cambio de voltaje es nula. La intensidad es m xima cuando el voltaje es
nulo, porque en ese punto la velocidad de variaci¢n del voltaje es m xima. A
trav‚s de un condensador circula intensidad -aunque no existe una conexi¢n
el‚ctrica directa entre sus placas- porque el voltaje de una placa induce
una carga opuesta en la otra. De los efectos indicados se deduce que si se
aplica un voltaje alterno a una bobina o condensador ideales, no se consume
potencia. No obstante, en todos los casos pr cticos los circuitos de
corriente alterna presentan resistencia adem s de autoinducci¢n y capacidad,
y se consume potencia. Esta potencia consumida depende de la proporci¢n
relativa de las tres magnitudes en el circuito.
Historia
Es posible que el fil¢sofo griego Tales de Mileto, que vivi¢ en torno al 600
a.C., ya supiera que el mbar adquiere la propiedad de atraer objetos
ligeros al ser frotado. Otro fil¢sofo griego, Teofrasto, afirmaba en un
tratado escrito tres siglos despu‚s que otras sustancias poseen esa
propiedad. Sin embargo, el primer estudio cient¡fico de los fen¢menos
el‚ctricos no apareci¢ hasta el 1600 d.C., cuando se publicaron las
investigaciones del m‚dico brit nico William Gilbert, quien aplic¢ el
t‚rmino 'el‚ctrico' (del griego elektron, ' mbar') a la fuerza que ejercen
esas sustancias despu‚s de ser frotadas.
Tambi‚n distingui¢ entre las acciones magn‚tica y el‚ctrica. La primera
m quina para producir una carga el‚ctrica fue descrita en 1672 por el f¡sico
alem n Otto von Guericke. Estaba formada por una esfera de azufre movida por
una manivela, sobre la que se induc¡a una carga cuando se apoyaba la mano
sobre ella. El cient¡fico franc‚s Charles Fran‡ois de Cisternay Du Fay fue
el primero en distinguir claramente los dos tipos diferentes de carga
el‚ctrica: positiva y negativa. El condensador m s antiguo, la botella de
Leyden, fue desarrollado en 1745.
Estaba formado por una botella de vidrio recubierta por dos l minas de papel
de esta¤o, una en el interior y otra en el exterior. Si se cargaba una de
las l minas con una m quina electrost tica, se produc¡a una descarga
violenta si se tocaban ambas l minas a la vez. El inventor estadounidense
Benjamin Franklin dedic¢ mucho tiempo a la investigaci¢n de la electricidad.
Su famoso experimento con una cometa o papalote demostr¢ que la electricidad
atmosf‚rica que provoca los fen¢menos del rel mpago y el trueno es de la
misma naturaleza que la carga electrost tica de una botella de Leyden.
Franklin desarroll¢ una teor¡a seg£n la cual la electricidad es un 'fluido'
£nico que existe en toda la materia, y sus efectos pueden explicarse por el
exceso o la escasez de ese fluido.
La ley de que la fuerza entre cargas el‚ctricas es inversamente proporcional
al cuadrado de la distancia entre las cargas fue demostrada
experimentalmente por el qu¡mico brit nico Joseph Priestley alrededor de
1766. Priestley tambi‚n demostr¢ que una carga el‚ctrica se distribuye
uniformemente sobre la superficie de una esfera met lica hueca, y que en el
interior de una esfera as¡ no existen cargas ni campos el‚ctricos. Charles
de Coulomb invent¢ una balanza de torsi¢n para medir con precisi¢n la fuerza
que se ejerce entre las cargas el‚ctricas. Con ese aparato confirm¢ las
observaciones de Priestley y demostr¢ que la fuerza entre dos cargas tambi‚n
es proporcional al producto de las cargas individuales. Faraday, que realiz¢
numerosas contribuciones al estudio de la electricidad a principios del
siglo XIX, tambi‚n desarroll¢ la teor¡a de las l¡neas de fuerza el‚ctricas.
Los f¡sicos italianos Luigi Galvani y Alessandro Volta llevaron a cabo los
primeros experimentos importantes con corrientes el‚ctricas. Galvani produjo
contracciones musculares en las patas de una rana aplic ndoles una corriente
el‚ctrica. En 1800, Volta present¢ la primera fuente electroqu¡mica
artificial de diferencia de potencial, un tipo de pila el‚ctrica o bater¡a.
La existencia de un campo magn‚tico en torno a un flujo de corriente
el‚ctrica fue demostrada por el cient¡fico dan‚s Hans Christian Oersted en
1819, y en 1831 Faraday demostr¢ que la corriente que circula por una espira
de cable puede inducir electromagn‚ticamente una corriente en una espira
cercana. Alrededor de 1840, James Prescott Joule y el cient¡fico alem n
Hermann von Helmholtz demostraron que los circuitos el‚ctricos cumplen la
ley de conservaci¢n de la energ¡a, y que la electricidad es una forma de
energ¡a.
El f¡sico matem tico brit nico James Clerk Maxwell realiz¢ una contribuci¢n
importante al estudio de la electricidad en el siglo XIX; Maxwell investig¢
las propiedades de las ondas electromagn‚ticas y la luz y desarroll¢ la
teor¡a de que ambas tienen la misma naturaleza. Su trabajo abri¢ el camino
al f¡sico alem n Heinrich Hertz, que produjo y detect¢ ondas el‚ctricas en
la atm¢sfera en 1886, y al ingeniero italiano Guglielmo Marconi, que en 1896
emple¢ esas ondas para producir el primer sistema pr ctico de se¤ales de
radio. La teor¡a de los electrones, que forma la base de la teor¡a el‚ctrica
moderna, fue presentada por el f¡sico holand‚s Hendrik Antoon Lorentz en
1892. El primero en medir con precisi¢n la carga del electr¢n fue el f¡sico
estadounidense Robert Andrews Millikan, en 1909. El uso generalizado de la
electricidad como fuente de energ¡a se debe en gran medida a ingenieros e
inventores pioneros de Estados Unidos, como Thomas Alva Edison, Nikola Tesla
o Charles Proteus Steinmetz.
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