Historia de la electricidad

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Historia de la electricidad
Un fragmento de √°mbar como el que pudo utilizar Tales de Mileto en su experimentaci√≥n del efecto triboel√©ctrico. El nombre en griego de este material (őĶőĽőĶőļŌĄŌĀőŅőĹ, elektron) se utiliz√≥ para nombrar al fen√≥meno y la ciencia que lo estudia, a partir del libro De Magnete, Magneticisque Corporibus, et de Magno Magnete Tellure, de William Gilbert (1600).
Grabado mostrando la teor√≠a del galvanismo seg√ļn los experimentos de Luigi Galvani. De viribus electricitatis in motu musculari commentarius, 1792.

La historia de la electricidad se refiere al estudio y uso humano de la electricidad, al descubrimiento de sus leyes como fenómeno físico y a la invención de artefactos para su uso práctico.

El fenómeno en sí, fuera de su relación con el observador humano, no tiene historia; y si se la considerase como parte de la historia natural, tendría tanta como el tiempo, el espacio, la materia y la energía. Como también se denomina electricidad a la rama de la ciencia que estudia el fenómeno y a la rama de la tecnología que lo aplica, la historia de la electricidad es la rama de la historia de la ciencia y de la historia de la tecnología que se ocupa de su surgimiento y evolución.

Uno de sus hitos iniciales puede situarse hacia el a√Īo 600 a. C., cuando el fil√≥sofo griego Tales de Mileto observ√≥ que frotando una varilla de √°mbar con una piel o con lana, se obten√≠an peque√Īas cargas (efecto triboel√©ctrico) que atra√≠an peque√Īos objetos, y frotando mucho tiempo pod√≠a causar la aparici√≥n de una chispa. Cerca de la antigua ciudad griega de Magnesia se encontraban las denominadas piedras de Magnesia, que inclu√≠an magnetita. Los antiguos griegos observaron que los trozos de este material se atra√≠an entre s√≠, y tambi√©n a peque√Īos objetos de hierro. Las palabras magneto (equivalente en espa√Īol a im√°n) y magnetismo derivan de ese top√≥nimo.

La electricidad evolucion√≥ hist√≥ricamente desde la simple percepci√≥n del fen√≥meno, a su tratamiento cient√≠fico, que no se har√≠a sistem√°tico hasta el siglo XVIII. Se registraron a lo largo de la Edad Antigua y Media otras observaciones aisladas y simples especulaciones, as√≠ como intuiciones m√©dicas (uso de peces el√©ctricos en enfermedades como la gota y el dolor de cabeza) referidas por autores como Plinio el Viejo y Escribonio Largo,[1] u objetos arqueol√≥gicos de interpretaci√≥n discutible, como la Bater√≠a de Bagdad,[2] un objeto encontrado en Irak en 1938, fechado alrededor de 250 a. C., que se asemeja a una celda electroqu√≠mica. No se han encontrado documentos que evidencien su utilizaci√≥n, aunque hay otras descripciones anacr√≥nicas de dispositivos el√©ctricos en muros egipcios y escritos antiguos.

Esas especulaciones y registros fragmentarios son el tratamiento casi exclusivo (con la notable excepci√≥n del uso del magnetismo para la br√ļjula) que hay desde la Antig√ľedad hasta la Revoluci√≥n cient√≠fica del siglo XVII; aunque todav√≠a entonces pasa a ser poco m√°s que un espect√°culo para exhibir en los salones. Las primeras aportaciones que pueden entenderse como aproximaciones sucesivas al fen√≥meno el√©ctrico fueron realizadas por investigadores sistem√°ticos como William Gilbert, Otto von Guericke, Du Fay, Pieter van Musschenbroek (botella de Leyden) o William Watson. Las observaciones sometidas a m√©todo cient√≠fico empiezan a dar sus frutos con Luigi Galvani, Alessandro Volta, Charles-Augustin de Coulomb o Benjamin Franklin, proseguidas a comienzos del siglo XIX por Andr√©-Marie Amp√®re, Michael Faraday o Georg Ohm. Los nombres de estos pioneros terminaron bautizando las unidades hoy utilizadas en la medida de las distintas magnitudes del fen√≥meno. La comprensi√≥n final de la electricidad se logr√≥ reci√©n con su unificaci√≥n con el magnetismo en un √ļnico fen√≥meno electromagn√©tico descrito por las ecuaciones de Maxwell (1861-1865).

El telégrafo eléctrico (Samuel Morse, 1833, precedido por Gauss y Weber, 1822) puede considerarse como la primera gran aplicación en el campo de las telecomunicaciones, pero no será en la primera revolución industrial, sino a partir del cuarto final del siglo XIX cuando las aplicaciones económicas de la electricidad la convertirán en una de las fuerzas motrices de la segunda revolución industrial. Más que de grandes teóricos como Lord Kelvin, fue el momento de ingenieros, como Zénobe Gramme, Nikola Tesla, Frank Sprague, George Westinghouse, Ernst Werner von Siemens, Alexander Graham Bell y sobre todo Thomas Alva Edison y su revolucionaria manera de entender la relación entre investigación científico-técnica y mercado capitalista. Los sucesivos cambios de paradigma de la primera mitad del siglo XX (relativista y cuántico) estudiarán la función de la electricidad en una nueva dimensión: atómica y subatómica.

Multiplicador de tensión Cockcroft-Walton utilizado en un acelerador de partículas de 1937, que alcanzaba un millón de voltios.

La electrificaci√≥n no s√≥lo fue un proceso t√©cnico, sino un verdadero cambio social de implicaciones extraordinarias, comenzando por el alumbrado y siguiendo por todo tipo de procesos industriales (motor el√©ctrico, metalurgia, refrigeraci√≥n...) y de comunicaciones (telefon√≠a, radio). Lenin, durante la Revoluci√≥n bolchevique, defini√≥ el socialismo como la suma de la electrificaci√≥n y el poder de los soviets,[3] pero fue sobre todo la sociedad de consumo que naci√≥ en los pa√≠ses capitalistas, la que dependi√≥ en mayor medida de la utilizaci√≥n dom√©stica de la electricidad en los electrodom√©sticos, y fue en estos pa√≠ses donde la retroalimentaci√≥n entre ciencia, tecnolog√≠a y sociedad desarroll√≥ las complejas estructuras que permitieron los actuales sistemas de I+D e I+D+I, en que la iniciativa p√ļblica y privada se interpenetran, y las figuras individuales se difuminan en los equipos de investigaci√≥n.

La energ√≠a el√©ctrica es esencial para la sociedad de la informaci√≥n de la tercera revoluci√≥n industrial que se viene produciendo desde la segunda mitad del siglo XX (transistor, televisi√≥n, computaci√≥n, rob√≥tica, internet...). √önicamente puede compar√°rsele en importancia la motorizaci√≥n dependiente del petr√≥leo (que tambi√©n es ampliamente utilizado, como los dem√°s combustibles f√≥siles, en la generaci√≥n de electricidad). Ambos procesos exigieron cantidades cada vez mayores de energ√≠a, lo que est√° en el origen de la crisis energ√©tica y medioambiental y de la b√ļsqueda de nuevas fuentes de energ√≠a, la mayor√≠a con inmediata utilizaci√≥n el√©ctrica (energ√≠a nuclear y energ√≠as alternativas, dadas las limitaciones de la tradicional hidroelectricidad). Los problemas que tiene la electricidad para su almacenamiento y transporte a largas distancias, y para la autonom√≠a de los aparatos m√≥viles, son retos t√©cnicos a√ļn no resueltos de forma suficientemente eficaz.

El impacto cultural de lo que Marshall McLuhan denominó Edad de la Electricidad, que seguiría a la Edad de la Mecanización (por comparación a cómo la Edad de los Metales siguió a la Edad de Piedra), radica en la altísima velocidad de propagación de la radiación electromagnética (300.000 km/s) que hace que se perciba de forma casi instantánea. Este hecho conlleva posibilidades antes inimaginables, como la simultaneidad y la división de cada proceso en una secuencia. Se impuso un cambio cultural que provenía del enfoque en "segmentos especializados de atención" (la adopción de una perspectiva particular) y la idea de la "conciencia sensitiva instantánea de la totalidad", una atención al "campo total", un "sentido de la estructura total". Se hizo evidente y prevalente el sentido de "forma y función como una unidad", una "idea integral de la estructura y configuración". Estas nuevas concepciones mentales tuvieron gran impacto en todo tipo de ámbitos científicos, educativos e incluso artísticos (por ejemplo, el cubismo). En el ámbito de lo espacial y político, "la electricidad no centraliza, sino que descentraliza... mientras que el ferrocarril requiere un espacio político uniforme, el avión y la radio permiten la mayor discontinuidad y diversidad en la organización espacial".[4]

Contenido

Siglo XVII

La Revolución científica que se venía produciendo desde Copérnico en la astronomía y Galileo en la física no va a encontrar aplicaciones muy tempranas al campo de la electricidad, limitándose la actividad de los pocos autores que tratan sobre ella a la recopilación baconiana de datos experimentales, que por el momento no alcanzan a inducir modelos explicativos también en la era de la electricidad se produjeron grandes cambios importantes.

William Gilbert: materiales eléctricos y materiales aneléctricos (1600)

Artículo principal: De Magnete

El cient√≠fico ingl√©s William Gilbert (1544-1603) public√≥ su libro De Magnete, en donde utiliza la palabra latina electricus, derivada del griego elektron, que significa √°mbar, para describir los fen√≥menos descubiertos por los griegos.[5] Previamente, el italiano Gerolamo Cardano hab√≠a ya distinguido, quiz√° por primera vez, entre las fuerzas magn√©ticas y las el√©ctricas (De Subtilitate 1550). Gilbert estableci√≥ las diferencias entre ambos fen√≥menos a ra√≠z de que la reina Isabel I de Inglaterra le ordenara estudiar los imanes para mejorar la exactitud de las br√ļjulas usadas en la navegaci√≥n, consiguiendo con este trabajo la base principal para la definici√≥n de los fundamentos de la electrost√°tica y magnetismo. A trav√©s de sus experiencias clasific√≥ los materiales en el√©ctricos (conductores) y anel√©ctricos (aislantes) e ide√≥ el primer electroscopio. Descubri√≥ la imantaci√≥n por influencia, y observ√≥ que la imantaci√≥n del hierro se pierde cuando se calienta al rojo. Estudi√≥ la inclinaci√≥n de una aguja magn√©tica concluyendo que la Tierra se comporta como un gran im√°n. El Gilbert es la unidad de medida de la fuerza magnetomotriz.[6]

Véase también: William Gilbert

Otto von Guericke: las cargas eléctricas (1660)

Artículo principal: Electrostática

Las investigaciones de Gilbert fueron continuadas por el físico alemán Otto von Guericke (1602-1686). En las investigaciones que realizó sobre electrostática observó que se producía una repulsión entre cuerpos electrizados luego de haber sido atraídos. Ideó la primera máquina electrostática y sacó chispas de un globo hecho de azufre, lo cual le llevó a especular sobre la naturaleza eléctrica de los relámpagos. Fue la primera persona que estudió la luminiscencia.[7]

Véase también: Otto von Guericke

Siglo XVIII: la Revolución industrial

La crisis de la conciencia europea renueva el panorama intelectual de finales del siglo XVII a principios del siglo XVIII y abre las puertas al llamado Siglo de las luces o de la Ilustraci√≥n. Instituciones cient√≠ficas de nuevo cu√Īo, como la Royal Academy inglesa, y el esp√≠ritu cr√≠tico que los enciclopedistas franceses extienden por todo el continente, conviven con el inicio de la Revoluci√≥n industrial. No obstante, la retroalimentaci√≥n entre ciencia, tecnolog√≠a y sociedad, a√ļn no se hab√≠a producido. Aparte del pararrayos, ninguna de las innovaciones t√©cnicas del siglo tuvo que ver con las investigaciones cient√≠ficas sobre la electricidad, hecho que no es exclusivo de este campo: la mism√≠sima m√°quina de vapor precedi√≥ en cien a√Īos a la definici√≥n de la termodin√°mica por Sadi Carnot.[8]

Stephen Gray: los efluvios (1729)

Artículo principal: Conductividad eléctrica

El físico inglés Stephen Gray (1666-1736) estudió principalmente la conductividad eléctrica de los cuerpos y, después de muchos experimentos, fue el primero en 1729 en transmitir electricidad a través de un conductor. En sus experimentos descubrió que para que la electricidad, o los "efluvios" o "virtud eléctrica", como él la llamó, pudiera circular por el conductor, éste tenía que estar aislado de tierra. Posteriormente estudió otras formas de transmisión y, junto con los científicos G. Wheler y J. Godfrey, clasificó los materiales en conductores y aislantes de la electricidad.

Véase también: Stephen Gray

Charles François de Cisternay Du Fay: carga vítrea y carga resinosa (1733)

Artículo principal: Carga eléctrica
Charles François du Fay

El cient√≠fico franc√©s Charles Fran√ßois de Cisternay Du Fay (1698-1739) al enterarse de los trabajos de Stephen Gray, dedic√≥ su vida al estudio de los fen√≥menos el√©ctricos. Du Fay, entre otros muchos experimentos, observ√≥ que una l√°mina de oro siempre era repelida por una barra de vidrio electrificada. Public√≥ sus trabajos en 1733 siendo el primero en identificar la existencia de dos tipos de cargas el√©ctricas (denominadas hoy en d√≠a positiva y negativa), que √©l denomin√≥ carga v√≠trea y carga resinosa, debido a que ambas se manifestaban de una forma al frotar, con un pa√Īo de seda, el vidrio (carga positiva) y de forma distinta al frotar, con una piel, algunas substancias resinosas como el √°mbar o la goma (carga negativa).

Véase también: C.F.Du Fay

Pieter van Musschenbroek: la botella de Leyden (1745)

Artículo principal: Botella de Leyden

El físico holandés Pieter van Musschenbroek (1692-1761), que trabajaba en la Universidad de Leiden, efectuó una experiencia para comprobar si una botella llena de agua podía conservar cargas eléctricas. Esta botella consistía en un recipiente con un tapón al cual se le atraviesa una varilla metálica sumergida en el líquido. La varilla tiene una forma de gancho en la parte superior al cual se le acerca un conductor cargado eléctricamente. Durante la experiencia un asistente separó el conductor y recibió una fuerte descarga al aproximar su mano a la varilla, debida a la electricidad estática que se había almacenado en la botella. De esta manera fue descubierta la botella de Leyden y la base de los actuales condensadores eléctricos, llamados incorrectamente capacitores por anglicismo.[9]

Véase también: Pieter van Musschenbroek

William Watson: la corriente eléctrica (1747)

Artículo principal: Corriente eléctrica

Sir William Watson (1715-1787), médico y físico inglés, estudió 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. Fue el primero en estudiar la propagación de corrientes en gases enrarecidos.[10]

Véase también: William Watson

Benjamin Franklin: el pararrayos (1752)

Artículo principal: Pararrayos
Retrato de Benjamin Franklin

1752 El polifac√©tico estadounidense Benjamin Franklin (1706-1790) investig√≥ los fen√≥menos el√©ctricos naturales. Es particularmente famoso su experimento en el que, haciendo volar una cometa durante una tormenta, demostr√≥ que los rayos eran descargas el√©ctricas de tipo electrost√°tico. Como consecuencia de estas experimentaciones invent√≥ el pararrayos. Tambi√©n formul√≥ una teor√≠a seg√ļn la cual la electricidad era un fluido √ļnico existente en toda materia y calific√≥ a las substancias en el√©ctricamente positivas y el√©ctricamente negativas, de acuerdo con el exceso o defecto de ese fluido.[11]

Véase también: Benjamin Franklin

Charles-Augustin de Coulomb: fuerza entre dos cargas (1777)

Artículo principal: Ley de Coulomb

El f√≠sico e ingeniero franc√©s Charles-Augustin de Coulomb (1736 - 1806) fue el primero en establecer las leyes cuantitativas de la electrost√°tica, adem√°s de realizar muchas investigaciones sobre magnetismo, rozamiento y electricidad. Sus investigaciones cient√≠ficas est√°n recogidas en siete memorias, en las que expone te√≥ricamente los fundamentos del magnetismo y de la electrost√°tica. En 1777 invent√≥ la balanza de torsi√≥n para medir la fuerza de atracci√≥n o repulsi√≥n que ejercen entre s√≠ dos cargas el√©ctricas y estableci√≥ la funci√≥n que liga esta fuerza con la distancia. Con este invento, culminado en 1785, Coulomb pudo establecer la expresi√≥n de la fuerza entre dos cargas el√©ctricas q y Q en funci√≥n de la distancia d que las separa, actualmente conocida como Ley de Coulomb: F = k (q Q) / d2. Coulomb tambi√©n estudi√≥ la electrizaci√≥n por frotamiento y la polarizaci√≥n e introdujo el concepto de momento magn√©tico. El Coulomb (s√≠mbolo C), castellanizado a Culombio, es la unidad del SI para la medida de la cantidad de carga el√©ctrica.[12]

Véase también: Charles-Augustin de Coulomb

Luigi Galvani: el impulso nervioso (1780)

Artículos principales: Impulso nervioso y Galvanismo

El m√©dico y f√≠sico italiano Luigi Galvani (1737-1798) se hizo famoso por sus investigaciones sobre los efectos de la electricidad en los m√ļsculos de los animales. Mientras disecaba una rana hall√≥ accidentalmente que sus patas se contra√≠an al tocarlas con un objeto cargado de electricidad. Por ello se le considera el iniciador de los estudios del papel que desempe√Īa la electricidad en el funcionamiento de los organismos animales. De sus discusiones con otro gran cient√≠fico italiano de su √©poca, Alessandro Volta, sobre la naturaleza de los fen√≥menos observados, surgi√≥ la construcci√≥n de la primera pila, o aparato para producir corriente el√©ctrica continua, llamado pila de Volta. El nombre de Luigi Galvani sigue hoy asociado con la electricidad a trav√©s de t√©rminos como galvanismo y galvanizaci√≥n. Sus estudios preludiaron una ciencia que surgir√≠a mucho despu√©s: la neurofisiolog√≠a, estudio del funcionamiento del sistema nervioso en la que se basa la neurolog√≠a.[13]

Véase también: Luigi Galvani

Alessandro Volta: la pila de Volta (1800)

Artículo principal: Pila de Volta

El físico italiano Alessandro Volta (1745-1827) inventa la pila, precursora de la batería eléctrica. Con un apilamiento de discos de cinc y cobre, separados por discos de cartón humedecidos con un electrólito, y unidos en sus extremos por un circuito exterior, Volta logró, por primera vez, producir corriente eléctrica continua a voluntad.[14] Dedicó la mayor parte de su vida al estudio de los fenómenos eléctricos, inventó el electrómetro y el eudiómetro y escribió numerosos tratados científicos. Por su trabajo en el campo de la electricidad, Napoleón le nombró conde en 1801. La unidad de tensión eléctrica o fuerza electromotriz, el Volt (símbolo V), castellanizado como Voltio, recibió ese nombre en su honor.[14]

Véase también: Alessandro Volta

Principios del siglo XIX: el tiempo de los teóricos

El propósito de la ciencia optimista surgida de la Ilustración era la comprensión total de la realidad. En el ámbito de la electricidad la clave sería describir estas fuerzas a distancia como en las ecuaciones de la mecánica newtoniana. Pero la realidad era mucho más compleja como para dar fácil cumplimiento a este programa. La capacidad de desviar agujas imantadas, descubierta por Oersted (1820), y la inducción electromagnética descubierta por Faraday (1821), acabaron por interrelacionar la electricidad con el magnetismo y los movimientos mecánicos. La teoría completa del campo electromagnético tuvo que esperar a Maxwell, e incluso entonces (1864), al comprobarse que una de las constantes que aparecían en su teoría tenía el mismo valor que la velocidad de la luz, se apuntó la necesidad de englobar también la óptica en el electromagnetismo.[15]

El romanticismo, con su gusto por lo t√©trico y su desconfianza en la raz√≥n, a√Īadi√≥ un lado oscuro a la consideraci√≥n de la electricidad, que excitaba la imaginaci√≥n de la forma m√°s morbosa: ¬Ņel dominio humano de tal fuerza de la naturaleza le pondr√≠a al nivel creador que hasta entonces s√≥lo se imaginaba al alcance de seres divinos? Con cad√°veres y electricidad Mary Wollstonecraft Shelley compuso la trama de Frankenstein o el moderno Prometeo (1818), novela precursora tanto del g√©nero de terror como de la ciencia ficci√≥n.

Humphry Davy: la electrólisis (1807) y el arco eléctrico (1808)

Artículo principal: Electroquímica

1807 Sir Humphry Davy (1778-1829). Químico británico. Se le considera el fundador de la electroquímica, junto con Volta y Faraday. Davy contribuyó a identificar experimentalmente por primera vez varios elementos químicos mediante la electrólisis y estudió la energía involucrada en el proceso. Entre 1806 y 1808 publica el resultado de sus investigaciones sobre la electrólisis, donde logra la separación del magnesio, bario, estroncio, calcio, sodio, potasio y boro. En 1807 fabrica una pila con más de 2.000 placas dobles con la que descubre el cloro y demuestra que se trata de un elemento químico, dándole ese nombre debido a su color amarillo verdoso. Junto a W.T. Brande consigue aislar al litio de sus sales mediante electrólisis del óxido de litio (1818). Fue jefe y mentor de Michael Faraday. Creó además una lámpara de seguridad para las minas que lleva su nombre (1815) y fue pionero en el control de la corrosión mediante la protección catódica. En 1805 le fue concedida la Medalla Copley.[16]

Véase también: Humphry Davy

Hans Christian √ėrsted: el electromagnetismo (1819)

Hans Christian Oersted
Artículo principal: Electromagnetismo

El f√≠sico y qu√≠mico dan√©s Hans Christian √ėrsted (1777-1851) fue un gran estudioso del electromagnetismo. En 1813 predijo la existencia de los fen√≥menos electromagn√©ticos y en 1819 logr√≥ demostrar su teor√≠a emp√≠ricamente al descubrir, junto con Amp√®re, que una aguja imantada se desv√≠a al ser colocada en direcci√≥n perpendicular a un conductor por el que circula una corriente el√©ctrica. Este descubrimiento fue crucial en el desarrollo de la electricidad, ya que puso en evidencia la relaci√≥n existente entre la electricidad y el magnetismo. En homenaje a sus contribuciones se denomin√≥ Oersted (s√≠mbolo Oe) a la unidad de intensidad de campo magn√©tico en el sistema Gauss. Se cree que tambi√©n fue el primero en aislar el aluminio, por electr√≥lisis, en 1825. En 1844 public√≥ su Manual de F√≠sica Mec√°nica.[17]

V√©ase tambi√©n: Hans Christian √ėrsted

Thomas Johann Seebeck: la termoelectricidad (1821)

Artículo principal: Efecto Peltier-Seebeck

El m√©dico e investigador f√≠sico natural de Estonia, Thomas Johann Seebeck (1770-1831) descubri√≥ el efecto termoel√©ctrico. En 1806 descubri√≥ tambi√©n los efectos de radiaci√≥n visible e invisible sobre sustancias qu√≠micas como el cloruro de plata. En 1808, obtuvo la primera combinaci√≥n qu√≠mica de amon√≠aco con √≥xido merc√ļrico. A principios de 1820, Seebeck realiz√≥ variados experimentos en la b√ļsqueda de una relaci√≥n entre la electricidad y calor. En 1821, soldando dos alambres de metales diferentes (cobre y bismuto) en un lazo, descubri√≥ accidentalmente que al calentar uno a alta temperatura y mientras el otro se manten√≠a a baja temperatura, se produc√≠a un campo magn√©tico. Seebeck no crey√≥, o no divulg√≥ que una corriente el√©ctrica era generada cuando el calor se aplicaba a la soldadura de los dos metales. En cambio, utiliz√≥ el t√©rmino termomagnetismo para referirse a su descubrimiento. Actualmente se lo conoce como efecto Peltier-Seebeck o efecto termoel√©ctrico y es la base del funcionamiento de los termopares.[18]

Véase también: Thomas Johann Seebeck

André-Marie Ampère: el solenoide (1822)

Artículo principal: Corriente eléctrica

El físico y matemático francés André-Marie Ampère (1775-1836) está considerado como uno de los descubridores del electromagnetismo. Es conocido por sus importantes aportaciones al estudio de la corriente eléctrica y el magnetismo que constituyeron, junto con los trabajos del danés Hans Chistian Oesterd, el desarrollo del electromagnetismo. Sus teorías e interpretaciones sobre la relación entre electricidad y magnetismo se publicaron en 1822, en su Colección de observaciones sobre electrodinámica y en 1826, en su Teoría de los fenómenos electrodinámicos. Ampère descubrió las leyes que determinan el desvío de una aguja magnética por una corriente eléctrica, lo que hizo posible el funcionamiento de los actuales aparatos de medida. Descubrió las acciones mutuas entre corrientes eléctricas, al demostrar que dos conductores paralelos por los que circula una corriente en el mismo sentido, se atraen, mientras que si los sentidos de la corriente son opuestos, se repelen. La unidad de intensidad de corriente eléctrica, el Ampère (símbolo A), castellanizada como Amperio, recibe este nombre en su honor.[19]

Véase también: André-Marie Ampère

William Sturgeon: el electroimán (1825), el conmutador (1832) y el galvanómetro (1836)

William Sturgeon
Artículo principal: Electroimán

El f√≠sico brit√°nico William Sturgeon (1783-1850) invent√≥ en 1825 el primer electroim√°n. Era un trozo de hierro con forma de herradura envuelto por una bobina enrollada sobre √©l mismo. Sturgeon demostr√≥ su potencia levantando 4 kg con un trozo de hierro de 200 g envuelto en cables por los que hizo circular la corriente de una bater√≠a. Sturgeon pod√≠a regular su electroim√°n, lo que supuso el principio del uso de la energ√≠a el√©ctrica en m√°quinas √ļtiles y controlables, estableciendo los cimientos para las comunicaciones electr√≥nicas a gran escala. Este dispositivo condujo a la invenci√≥n del tel√©grafo, el motor el√©ctrico y muchos otros dispositivos que fueron base de la tecnolog√≠a moderna. En 1832 invent√≥ el conmutador para motores el√©ctricos y en 1836 invent√≥ el primer galvan√≥metro de bobina giratoria.[20]

Véase también: William Sturgeon

Georg Simon Ohm: la ley de Ohm (1827)

Artículo principal: Ley de Ohm

Georg Simon Ohm (1789-1854) fue un f√≠sico y matem√°tico alem√°n que estudi√≥ la relaci√≥n entre el voltaje V aplicado a una resistencia R y la intensidad de corriente I que circula por ella. En 1827 formul√≥ la ley que lleva su nombre (la ley de Ohm), cuya expresi√≥n matem√°tica es V = I ¬∑ R. Tambi√©n se interes√≥ por la ac√ļstica, la polarizaci√≥n de las pilas y las interferencias luminosas. En su honor se ha bautizado a la unidad de resistencia el√©ctrica con el nombre de Ohm (s√≠mbolo ő©), castellanizado a Ohmio.[21]

Véase también: Georg Simon Ohm

Joseph Henry: inducción electromagnética (1830)

Joseph Henry
Artículo principal: Electroimán

El estadounidense Joseph Henry (1797-1878) fue un físico que investigó el electromagnetismo y sus aplicaciones en electroimanes y relés. Descubrió la inducción electromagnética, simultánea e independientemente de Faraday, cuando observó que un campo magnético variable puede inducir una fuerza electromotriz en un circuito cerrado. En su versión más simple, el experimento de Henry consiste en desplazar un segmento de conductor perpendicularmente a un campo magnético, lo que produce una diferencia de potencial entre sus extremos. Esta fuerza electromotriz inducida se explica por la fuerza de Lorentz que ejerce el campo magnético sobre los electrones libres del conductor. En su honor se denominó Henry (símbolo H) a la unidad de inductancia, castellanizada como Henrio.[22]

Véase también: Joseph Henry

Johann Carl Friedrich Gauss: Teorema de Gauss de la electrost√°tica

Artículo principal: Ley de Gauss

1832-1835. El matem√°tico, astr√≥nomo y f√≠sico alem√°n Johann Carl Friedrich Gauss (1777-1855), hizo importantes contribuciones en campos como la teor√≠a de n√ļmeros, el an√°lisis matem√°tico, la geometr√≠a diferencial, la geodesia, la electricidad, el magnetismo y la √≥ptica. Considerado uno de los matem√°ticos de mayor y m√°s duradera influencia, se cont√≥ entre los primeros en extender el concepto de divisibilidad a conjuntos diferentes de los num√©ricos. En 1831 se asoci√≥ al f√≠sico Wilhelm Weber durante seis fruct√≠feros a√Īos durante los cuales investigaron importantes problemas como las Leyes de Kirchhoff y del magnetismo, construyendo un primitivo tel√©grafo el√©ctrico. Su contribuci√≥n m√°s importante a la electricidad es la denominada Ley de Gauss, que relaciona la carga el√©ctrica q contenida en un volumen V con el flujo del campo el√©ctrico \vec{E} sobre la cerrada superficie S que encierra el volumen V, cuya expresi√≥n matem√°tica es:

\oint_S \vec{E} \cdot d\vec{A} = \frac{q}{\epsilon_o}.

En su honor se dio el nombre de Gauss (s√≠mbolo G) a la unidad de intensidad de campo magn√©tico del Sistema Cegesimal de Unidades (CGS). Su relaci√≥n con la correspondiente unidad del Sistema Internacional de Unidades (SI), el Tesla (s√≠mbolo T), es 1 G = 10-4 T.[23]

Véase también: Johann Carl Friedrich Gauss

Michael Faraday: inducción (1831), generador (1831-1832), leyes y jaula de Faraday

Artículo principal: Ley de Faraday

El f√≠sico y qu√≠mico ingl√©s Michael Faraday (1791-1867), disc√≠pulo de Humphry Davy, es conocido principalmente por su descubrimiento de la inducci√≥n electromagn√©tica, que ha permitido la construcci√≥n de generadores y motores el√©ctricos, y de las leyes de la electr√≥lisis por lo que es considerado como el verdadero fundador del electromagnetismo y de la electroqu√≠mica. En 1831 traz√≥ el campo magn√©tico alrededor de un conductor por el que circula una corriente el√©ctrica, ya descubierto por Oersted, y ese mismo a√Īo descubri√≥ la inducci√≥n electromagn√©tica, demostr√≥ la inducci√≥n de una corriente el√©ctrica por otra, e introdujo el concepto de l√≠neas de fuerza para representar los campos magn√©ticos. Durante este mismo periodo, investig√≥ sobre la electr√≥lisis y descubri√≥ las dos leyes fundamentales que llevan su nombre: 1¬™). La masa de sustancia liberada en una electr√≥lisis es directamente proporcional a la cantidad de electricidad que ha pasado a trav√©s del electr√≥lito [masa = equivalente electroqu√≠mico, por la intensidad y por el tiempo (m = c I t)]; 2¬™) Las masas de distintas sustancia liberadas por la misma cantidad de electricidad son directamente proporcionales a sus pesos equivalentes. Con sus investigaciones se dio un paso fundamental en el desarrollo de la electricidad al establecer que el magnetismo produce electricidad a trav√©s del movimiento. En su honor se denomin√≥ Farad (s√≠mbolo F), castellanizado como Faradio, a la unidad de capacidad del SI de unidades. El Faradio se define como la capacidad de un condensador tal que cuando su carga es un Culombio, adquiere una diferencia de potencial electrost√°tico de un voltio.[24]

Véase también: Michael Faraday

Heinrich Friedrich Lenz: ley de Lenz (1834)

Artículo principal: Ley de Lenz

El físico estonio Heinrich Friedrich Lenz (1804-1865) formuló en 1834 la ley de la oposición de las corrientes inducidas, conocida como Ley de Lenz, cuyo enunciado es el siguiente: El sentido de las corrientes, o fuerza electromotriz inducida, es tal que siempre se opone a la variación del flujo que la produce. También realizó investigaciones significativas sobre la conductividad de los cuerpos, en relación con su temperatura, descubriendo en 1843 la relación entre ambas; lo que luego fue ampliado y desarrollado por James Prescott Joule, por lo que pasaría a llamarse Ley de Joule.[25]

Jean Peltier: efecto Peltier (1834), inducción electrostática (1840)

Artículo principal: Efecto Peltier
Jean Peltier

El f√≠sico franc√©s y relojero de profesi√≥n Jean Peltier (1785-1845) descubri√≥ en 1834 que cuando circula una corriente el√©ctrica por un conductor formado por dos metales distintos, unidos por una soldadura, √©sta se calienta o enfr√≠a seg√ļn el sentido de la corriente (efecto Peltier). Dicho efecto ha revestido gran importancia en el desarrollo reciente de mecanismos de refrigeraci√≥n no contaminantes. A Peltier se le debe tambi√©n la introducci√≥n del concepto de inducci√≥n electrost√°tica en 1840, referido a la modificaci√≥n de la distribuci√≥n de la carga el√©ctrica en un material, bajo la influencia de un segundo objeto pr√≥ximo a √©l y que tenga una carga el√©ctrica.[26]

Samuel Morse: telégrafo (1833-1837)

Artículo principal: Telégrafo
Morse con un prototipo de su invención

El inventor estadounidense Samuel Finley Breese Morse (1791-1872) es principalmente conocido por la invenci√≥n del tel√©grafo el√©ctrico y la invenci√≥n del c√≥digo Morse. El 6 de enero de 1833, Morse realiz√≥ su primera demostraci√≥n p√ļblica con su tel√©grafo mec√°nico √≥ptico y efectu√≥ con √©xito las primeras pruebas en febrero de 1837 en un concurso convocado por el Congreso de los Estados Unidos. Tambi√©n invent√≥ un alfabeto, que representa las letras y n√ļmeros por una serie de puntos y rayas, conocido actualmente como c√≥digo Morse, para poder utilizar su tel√©grafo. En el a√Īo 1843, el Congreso de los Estados Unidos le asign√≥ 30.000 d√≥lares para que construyera la primera l√≠nea de tel√©grafo entre Washington y Baltimore, en colaboraci√≥n con Joseph Henry. El 24 de mayo de 1844 Morse envi√≥ su famoso primer mensaje: ¬ę¬ŅQue nos ha tra√≠do Dios?¬Ľ. Fue objeto de muchos honores y en sus √ļltimos a√Īos se dedic√≥ a experimentar con la telegraf√≠a submarina por cable.[27]

Véase también: Samuel Finley Breese Morse

Ernst Werner M. von Siemens: Locomotora eléctrica (1879)

Artículo principal: Siemens AG
Werner von Siemens

El ingeniero alem√°n, Ernst Werner von Siemens (1816-1892) construy√≥ en 1847 un nuevo tipo de tel√©grafo, poniendo as√≠ la primera piedra en la construcci√≥n de la empresa Siemens AG junto a Johann Georg Halske. En 1841 desarroll√≥ un proceso de galvanizaci√≥n, en 1846 un tel√©grafo de aguja y presi√≥n y un sistema de aislamiento de cables el√©ctricos mediante gutapercha, lo que permiti√≥, en la pr√°ctica, la construcci√≥n y tendido de cables submarinos. Fue uno de los pioneros de las grandes l√≠neas telegr√°ficas transoce√°nicas, responsable de la l√≠nea Irlanda-EE.UU (comenzada en 1874 a bordo del buque Faraday) y Gran Breta√Īa-India (1870). Aunque probablemente no fue el inventor de la d√≠namo, la perfeccion√≥ hasta hacerla confiable y la base de la generaci√≥n de la corriente alterna en las primeras grandes usinas. Fue pionero en otras invenciones, como el tel√©grafo con puntero/teclado para hacer transparente al usuario el c√≥digo Morse o la primera locomotora el√©ctrica, presentada por su empresa en 1879. Dentro de sus muchos inventos y descubrimientos el√©ctricos se destacan la dinamo y el uso de la gutapercha, sustancia pl√°stica extra√≠da del l√°tex, usada como aislador el√©ctrico en el recubrimiento de cables conductores. En homenaje a sus contribuciones en el SI se denomina siemens (s√≠mbolo S) a la unidad de conductancia el√©ctrica (inversa de la resistencia), previamente llamada mho.[28]

Véase también: Ernst Werner von Siemens

Charles Wheatstone: puente de Wheatstone (1843)

Artículo principal: Puente de Wheatstone

El f√≠sico e inventor ingl√©s Charles Wheatstone (1802-1875) es especialmente conocido por ser el primero en aplicar el circuito el√©ctrico que lleva su nombre (puente de Wheatstone) para medir resistencias el√©ctricas. En realidad hab√≠a sido dise√Īado previamente por Samuel Hunter Christie en 1832, con lo que el papel de Wheatstone fue la mejora y popularizaci√≥n, a partir de 1843. Se utiliza para medir resistencias desconocidas mediante el equilibrio de los brazos de un puente en H formado por cuatro resistencias, una de las cuales es la resistencia a medir. Wheatstone fue un autodidacta que lleg√≥ a convertirse en profesor de filosof√≠a experimental de la Universidad de Londres, en 1834. En colaboraci√≥n con el ingeniero William Fothergill Cooke, patent√≥ en 1837 el primer tel√©grafo el√©ctrico brit√°nico, simult√°neamente con el inventado por Morse. Charles Wheatstone invent√≥ tambi√©n un instrumento √≥ptico para la fotograf√≠a en tres dimensiones (estereoscopio), un tel√©grafo autom√°tico y un p√©ndulo electromagn√©tico.[29]

Véase también: Charles Wheatstone

James Prescott Joule: relaciones entre electricidad, calor y trabajo (1840-1843)

Artículo principal: Efecto Joule

James Prescott Joule (1818-1889), físico inglés, es conocido por sus estudios sobre la energía y sus aplicaciones técnicas. Su principal contribución a la electricidad es la cuantificación de la generación de calor producido por una corriente eléctrica que atraviesa una resistencia, ley que lleva su nombre (Ley de Joule): Todo cuerpo conductor recorrido por una corriente eléctrica, desprende una cantidad de calor equivalente al trabajo realizado por el campo eléctrico para transportar las cargas de un extremo a otro del conductor durante ese tiempo, formulada como: \displaystyle Q=0,24\cdot R \cdot I^2 \cdot t. También descubrió la equivalencia entre el trabajo mecánico y la cantidad de calor (cuya unidad histórica es la caloría). Junto con su compatriota, el físico William Thomson (conocido posteriormente como lord Kelvin), Joule descubrió que la temperatura de un gas desciende cuando se expande sin realizar trabajo. Este fenómeno, que se conoce como efecto Joule-Thomson, es el principio constructivo de los refrigeradores. Alrededor de 1841, junto con el científico alemán Hermann von Helmholtz, demostró que la electricidad es una forma de energía y que los circuitos eléctricos cumplen la ley de la conservación de la energía. El Joule (símbolo J), castellanizado a Julio, es la unidad del Sistema Internacional para la energía y el trabajo mecánico. Se define como el trabajo realizado por una fuerza de 1 Newton cuando se desplaza paralelamente a sí misma en un 1 metro.[30]

Véase también: James Prescott Joule

Gustav Robert Kirchhoff: leyes de Kirchhoff (1845)

Gustav Robert Kirchhoff
Artículo principal: Leyes de Kirchhoff

Las principales contribuciones a la ciencia del f√≠sico alem√°n Gustav Robert Kirchhoff (1824-1887), estuvieron en el campo de los circuitos el√©ctricos, la teor√≠a de placas, la √≥ptica, la espectroscop√≠a y la emisi√≥n de radiaci√≥n de cuerpo negro. Kirchhoff propuso el nombre de radiaci√≥n de cuerpo negro en 1862. Es responsable de dos conjuntos de leyes fundamentales en la teor√≠a cl√°sica de circuitos el√©ctricos y en la emisi√≥n t√©rmica. Aunque ambas se denominan Leyes de Kirchhoff, probablemente esta denominaci√≥n es m√°s com√ļn en el caso de las Leyes de Kirchhoff de la ingenier√≠a el√©ctrica. Estas leyes permiten calcular la distribuci√≥n de corrientes y tensiones en las redes el√©ctricas con derivaciones y establecen lo siguiente: 1¬™) La suma algebraica de las intensidades que concurren en un punto es igual a cero. 2¬™) La suma algebraica de los productos parciales de intensidad por resistencia, en una malla, es igual a la suma algebraica de las fuerzas electromotrices en ella existentes, cuando la intensidad de corriente es constante. Junto con los qu√≠micos alemanes Robert Wilhelm Bunsen y Joseph von Fraunhofer, fue de los primeros en desarrollar las bases te√≥ricas y experimentales de la espectroscopia, desarrollando el espectroscopio moderno para el an√°lisis qu√≠mico. En 1860 Kirchhoff y Bunsen descubrieron el cesio y el rubidio mediante la espectroscopia. Kirchhoff tambi√©n estudio el espectro solar y realiz√≥ importantes investigaciones sobre la transferencia de calor.[31]

Véase también: Gustav Robert Kirchhoff

William Thomson (Lord Kelvin): relación entre los efectos Seebeck y Peltier (1851), cable flexible (1858)

William Thomson (Lord Kelvin)
Artículo principal: Efecto Thomson

El matem√°tico ingl√©s William Thomson (Lord Kelvin) (1824-1907), realiz√≥ muchos trabajos de investigaci√≥n f√≠sica, por ejemplo, el an√°lisis te√≥rico sobre transmisi√≥n por cable, que hizo posible el desarrollo del cable transatl√°ntico. En 1851 defini√≥ la Segunda Ley de la Termodin√°mica. En 1858 invent√≥ el cable flexible. Kelvin destac√≥ por sus importantes trabajos en el campo de la termodin√°mica y la electr√≥nica gracias a sus profundos conocimientos de an√°lisis matem√°tico. Es uno de los cient√≠ficos que m√°s hizo por llevar a la f√≠sica a su forma moderna. Es especialmente famoso por haber desarrollado la escala de temperatura Kelvin. Tambi√©n descubri√≥ en 1851 el llamado efecto Thomson, por el que logr√≥ demostrar que el efecto Seebeck y el efecto Peltier est√°n relacionados. As√≠, un material sometido a un gradiente t√©rmico y recorrido por una intensidad intercambia calor con el medio exterior. Rec√≠procamente, una corriente el√©ctrica es generada por el material sometido a un gradiente t√©rmico y recorrido por un flujo de calor. La diferencia fundamental entre los efectos Seebeck y Peltier con respecto al efecto Thomson es que √©ste √ļltimo existe para un solo material y no necesita la existencia de una soldadura. Recibi√≥ el t√≠tulo de bar√≥n Kelvin en honor a los logros alcanzados a lo largo de su carrera. El Kelvin es la unidad de medida de temperatura absoluta.[32]

Véase también: Lord Kelvin

Heinrich Daniel Ruhmkorff: la bobina de Ruhmkorff genera chispas de alto voltaje (1851)

El f√≠sico alem√°n Heinrich Daniel Ruhmkorff o R√ľhmkorff (1803-1877) se dedic√≥ principalmente a la construcci√≥n de aparatos e instrumentos el√©ctricos de gran calidad y precisi√≥n. Ide√≥ en 1851 la bobina de inducci√≥n o bobina de Ruhmkorff, popular instrumento del siglo XIX. De invenci√≥n anterior a la de los transformadores de corriente alterna, es un verdadero transformador polimorfo y elevador en el que se obtiene, a partir de una corriente primaria continua y de poca fuerza electromotriz suministrada por una pila o bater√≠a, otra de alta tensi√≥n y alterna. Las elevadas diferentes de potencial producidas pod√≠an ser aplicadas sobre los extremos de un tubo de Crookes para provocar la emisi√≥n de unos rayos que, por su car√°cter desconocido, fueron denominados rayos X y que empezaron a ser empleados para realizar fotograf√≠as a trav√©s de los cuerpos opacos. Estas bobinas fueron las precursoras de las que se instalan en los autom√≥viles para elevar la tensi√≥n en la buj√≠a de los motores de gasolina para realizar el encendido de la mezcla de combustible.[33]

Véase también: Heinrich Daniel Ruhmkorff

Léon Foucault: corrientes de Foucault (1851)

Artículo principal: Corriente de Foucault
Jean Bernard Léon Foucault

El físico francés Léon Foucault (1819-1868) inventó el giroscopio, demostró la rotación de la tierra mediante un péndulo que creó al efecto y midió la velocidad de la luz mediante espejos giratorios. En el campo de la electricidad, se dedicó al estudio del electromagnetismo y descubrió las corrientes que llevan su nombre. En septiembre de 1855 descubrió que la fuerza requerida para la rotación de un disco de cobre aumenta cuando se lo hace rotar entre los polos de un imán. Al mismo tiempo el disco comienza a calentarse por las corrientes (llamadas "de Foucault") inducidas en el metal.[34]

Véase también: Jean Bernard Léon Foucault

Zénobe-Théophile Gramme: la primera dinamo (1870)

Artículo principal: Dinamo
Estatua de Zenobe Gramme en París

El cient√≠fico belga Z√©nobe-Th√©ophile Gramme (1826-1901) construy√≥ la primera m√°quina de corriente continua denominada dinamo que fue un punto de partida de la nueva industria el√©ctrica. Una dinamo es una m√°quina destinada a la transformaci√≥n de energ√≠a mec√°nica en el√©ctrica mediante el fen√≥meno de la inducci√≥n electromagn√©tica. La corriente generada es producida cuando el campo magn√©tico creado por un im√°n o un electroim√°n fijo (inductor) atraviesa una bobina rotatoria (inducido) colocada en su seno. La corriente inducida en esta bobina giratoria, en principio alterna es transformada en continua mediante la acci√≥n de un conmutador giratorio, solidario con el inducido, denominado colector, constituido por unos electrodos denominados delgas. De aqu√≠ es conducida al exterior mediante otros contactos fijos llamados escobillas que hacen contacto por frotamiento con las delgas del colector. La dinamo fue el primer generador el√©ctrico apto para uso industrial. Z√©nobe Gramme perfeccion√≥ los inventos de dinamos que exist√≠an y reinvent√≥ el dise√Īo al proyectar los primeros generadores comerciales a gran escala, que operaban en Par√≠s en torno a 1870. Su dise√Īo se conoce como la dinamo de Gramme.[35]

Véase también: Zénobe Gramme

Johann Wilhelm Hittorf: el primer tubo de rayos catódicos (1872)

Artículo principal: Tubo de Crookes

El catedrático de física y química alemán Johann Wilhelm Hittorf (1824-1914) contribuyó poderosamente al desarrollo de la electroquímica con innumerables inventos. Por uno de sus trabajos (tubo de Hittorf, 1872) es considerado precursor del tubo de Crookes con el que William Crookes dedujo la existencia de los rayos catódicos (1878). Estudió también las variaciones del espectro al variar la atmósfera. Determinó la íntima dependencia entre la conductividad eléctrica y la acción química y la división de las sales complejas por la vía de la corriente. Estudió la alotropía del selenio y del fósforo, describió el comportamiento electroquímico del cromo y registró la velocidad de emigración de los iones sometidos a la acción de la corriente eléctrica. Es autor de Über die Wanderung der Ionen während der Elektrolyse.[36]

Véase también: Johann Wilhelm Hittorf

James Clerk Maxwell: las cuatro ecuaciones de Maxwell (1875)

Artículo principal: Ecuaciones de Maxwell
James Clerk Maxwell en su juventud

El físico y matemático escocés James Clerk Maxwell (1831-1879) es conocido principalmente por haber desarrollado un conjunto de ecuaciones que expresan las leyes fundamentales de la electricidad y el magnetismo así como por la estadística de Maxwell-Boltzmann en la teoría cinética de gases. También se dedicó a la investigación de la visión de los colores y los principios de la termodinámica. Formuló teóricamente que los anillos de Saturno estaban formados por materia disgregada. Maxwell amplió las investigaciones que Michael Faraday había realizado sobre los campos electromagnéticos, formulando la relación matemática entre los campos eléctricos y magnéticos por medio de cuatro ecuaciones diferenciales (llamadas hoy "las ecuaciones de Maxwell") que relacionan el campo eléctrico y el magnético para una distribución espacial de cargas y corrientes. También demostró que la naturaleza de los fenómenos luminosos y electromagnéticos era la misma y que ambos se propagan a la velocidad de la luz. Su obra más importante es el Treatise on Electricity and Magnetism (Tratado de electricidad y magnetismo, 1873), en el que publicó sus famosas ecuaciones. También escribió: Matter and motion (Materia y movimiento, 1876) y Theory of Heat (Teoría del calor, 1877). La teoría de Maxwell obtuvo su comprobación definitiva cuando Heinrich Rudolf Hertz obtuvo en 1888 las ondas electromagnéticas de radio. Sus investigaciones posibilitaron la invención del telégrafo sin cables y la radio. La unidad de flujo magnético en el sistema cegesimal, el maxwell, recibe este nombre en su honor.[37]

Véase también: James Clerk Maxwell

Finales del siglo XIX: el tiempo de los ingenieros

Los a√Īos centrales del siglo XIX hab√≠an presenciado extraordinarios avances en la aplicaci√≥n de la electricidad a las comunicaciones y en 1881 se organiz√≥ en Par√≠s una Exposici√≥n Internacional de Electricidad y un Congr√®s international des √©lectriciens (Congreso internacional de electricistas).[38] Aunque para todo ello el conocimiento cient√≠fico de la electricidad y el magnetismo hab√≠a sido imprescindible, los t√©cnicos o inventores adquirieron un sentimiento de superioridad, e incluso de reticencia hacia los cient√≠ficos puros. Incluso la teor√≠a de Maxwell era ignorada por la mayor√≠a de los ingenieros el√©ctricos, que en su pr√°ctica tecnol√≥gica no la necesitaban. Esto no pudo mantenerse a partir de la demostraci√≥n experimental de la radiaci√≥n electromagn√©tica (Heinrich Hertz, 1888), y en la d√©cada de los noventa las nuevas generaciones de ingenieros incorporaron con mayor confianza las aportaciones te√≥ricas y estuvieron mejor preparados para las nuevas tecnolog√≠as el√©ctricas que aplicaban los efectos del campo electromagn√©tico, como la corriente alterna.[15]

Dos invenciones que aplicaban el motor eléctrico a la tracción de vehículos revolucionaron particularmente la vida urbana, permitiendo una movilidad en el espacio que se convirtió en movilidad social: el ascensor eléctrico y el tranvía eléctrico (ambas con participación de Frank J. Sprague). Hasta entonces era habitual que pobres y ricos compartieran la misma casa en los ensanches burgueses (unos en la planta principal y otros en las buhardillas), con alturas que no solían superar las cinco o seis plantas. El urbanismo del siglo XX permitió el crecimiento de megaciudades, con nítidas diferencias entre barrios de ricos y pobres, y con desplazamientos horizontales kilométricos y de decenas de plantas en vertical (los rascacielos). El Metro de Londres, que funcionaba con locomotoras de vapor desde 1863, aplicó la tracción eléctrica para permitir líneas a más profundidad sin tantos requisitos de ventilación (llamadas deep-level) desde 1890, y el sistema se difundió por otras ciudades europeas y americanas (Budapest y Glasgow, 1886; Boston, 1897; subte de Buenos Aires, 1913; metro de Madrid, 1919). La electrificación de los ferrocarriles fue posterior (véase sección Electrificación de los ferrocarriles).


Alexander Graham Bell: el teléfono (1876)

Artículo principal: Teléfono

El escocés-estadounidense Alexander Graham Bell, científico, inventor y logopeda (1847-1922), se disputó con otros investigadores la invención del teléfono y consiguió la patente oficial en los Estados Unidos en 1876.[39] Previamente habían sido desarrollados dispositivos similares por otros investigadores, entre quienes destacó Antonio Meucci (1871), que entabló pleitos fallidos con Bell hasta su muerte, y a quien suele reconocerse actualmente la prelación en el invento.

Bell contribuyó de un modo decisivo al desarrollo de las telecomunicaciones a través de su empresa comercial (Bell Telephone Company, 1877, posteriormente AT&T). También fundó en la ciudad de Washington el Laboratorio Volta, donde, junto con sus socios, inventó un aparato que transmitía sonidos mediante rayos de luz (el fotófono, 1880); y desarrolló el primer cilindro de cera para grabar (1886), lo que sentó las bases del gramófono. Participó en la fundación de la National Geographic Society y de la revista Science.[40]

Véase también: Alexander Graham Bell

Thomas Alva Edison: desarrollo de la lámpara incandescente (1879), Menlo Park y comercialización

Artículo principal: Lámpara incandescente

El inventor norteamericano Thomas Alva Edison (1847-1931) ha sido considerado como el mayor inventor de todos los tiempos. Aunque se le atribuye la invenci√≥n de la l√°mpara incandescente, su intervenci√≥n es m√°s bien el perfeccionamiento de modelos anteriores (Heinrich G√∂bel, relojero alem√°n, hab√≠a fabricado l√°mparas funcionales tres d√©cadas antes). Edison logr√≥, tras muchos intentos, un filamento que alcanzaba la incandescencia sin fundirse: no era de metal, sino de bamb√ļ carbonizado. El 21 de octubre de 1879 consigui√≥ que su primera bombilla luciera durante 48 horas ininterrumpidas, con 1,7 l√ļmenes por vatio. La primera l√°mpara incandescente con un filamento de algod√≥n carbonizado construida por Edison fue presentada, con mucho √©xito, en la Primera Exposici√≥n de Electricidad de Par√≠s (1881) como una instalaci√≥n completa de iluminaci√≥n el√©ctrica de corriente continua; sistema que inmediatamente fue adoptado tanto en Europa como en Estados Unidos. En 1882 desarroll√≥ e instal√≥ la primera gran central el√©ctrica del mundo en Nueva York. Sin embargo, m√°s tarde, su uso de la corriente continua se vio desplazado por el sistema de corriente alterna desarrollado por Nikola Tesla y George Westinghouse.

Su visi√≥n comercial de la investigaci√≥n cient√≠fico-t√©cnica le llev√≥ a fundar el laboratorio de Menlo Park, donde consigui√≥ un eficaz trabajo en equipo de un gran n√ļmero de colaboradores. Gracias a ello lleg√≥ a registrar 1093 patentes de inventos desarrollados por √©l y sus ayudantes, inventos cuyo desarrollo y mejora posterior han marcado profundamente la evoluci√≥n de la sociedad moderna, entre ellos: el fon√≥grafo, un sistema generador de electricidad, un aparato para grabar sonidos y un proyector de pel√≠culas (el kinetoscopio), uno de los primeros ferrocarriles el√©ctricos, unas m√°quinas que hac√≠an posible la transmisi√≥n simult√°nea de diversos mensajes telegr√°ficos por una misma l√≠nea (lo que aument√≥ enormemente la utilidad de las l√≠neas telegr√°ficas existentes), el emisor telef√≥nico de carb√≥n (muy importante para el desarrollo del tel√©fono, que hab√≠a sido inventado recientemente por Alexander Graham Bell), etc. Al sincronizar el fon√≥grafo con el kinetoscopio, produjo en 1913 la primera pel√≠cula sonora.

En el ámbito científico descubrió el efecto Edison, patentado en 1883, que consistía en el paso de electricidad desde un filamento a una placa metálica dentro de un globo de lámpara incandescente. Aunque ni él ni los científicos de su época le dieron importancia, este efecto sería uno de los fundamentos de la válvula de la radio y de la electrónica. En 1880 se asoció con el empresario J. P. Morgan para fundar la General Electric.[41]

Véase también: Thomas Alva Edison

John Hopkinson: el sistema trif√°sico (1882)

Artículo principal: Corriente trifásica

El ingeniero y f√≠sico ingl√©s John Hopkinson (1849-1898) contribuy√≥ al desarrollo de la electricidad con el descubrimiento del sistema trif√°sico para la generaci√≥n y distribuci√≥n de la corriente el√©ctrica, sistema que patent√≥ en 1882. Un sistema de corrientes trif√°sicas es el conjunto de tres corrientes alternas monof√°sicas de igual frecuencia y amplitud (y por consiguiente, valor eficaz) que presentan un desfase entre ellas de 120¬į (un tercio de ciclo). Cada una de las corrientes monof√°sicas que forman el sistema se designa con el nombre de fase. Tambi√©n trabaj√≥ en muchas √°reas del electromagnetismo y la electrost√°tica. De sus investigaciones estableci√≥ que "el flujo de inducci√≥n magn√©tica es directamente proporcional a la fuerza magnetomotriz e inversamente proporcional a la reluctancia", expresi√≥n muy parecida a la establecida en la Ley de Ohm para la electricidad, y que se conoce con el nombre de Ley de Hopkinson[42] Tambi√©n se dedic√≥ al estudio de los sistemas de iluminaci√≥n, mejorando su eficiencia, as√≠ como al estudio de los condensadores. Profundiz√≥ en los problemas de la teor√≠a electromagn√©tica, propuestos por James Clerk Maxwell. En 1883 dio a conocer el principio de los motores s√≠ncronos.[43]

Véase también: John Hopkinson

Heinrich Rudolf Hertz: demostración de las ecuaciones de Maxwell y la teoría electromagnética de la luz (1887)

Artículo principal: Efecto fotoeléctrico

El físico alemán Heinrich Rudolf Hertz (1857-1894) demostró la existencia de las ondas electromagnéticas predichas por las ecuaciones de Maxwell. Fue el primer investigador que creó dispositivos que emitían ondas radioeléctricas y también dispositivos que permitía detectarlas. Hizo numerosos experimentos sobre su modo y velocidad de propagación (hoy conocida como velocidad de la luz), en los que se fundamentan la radio y la telegrafía sin hilos, que él mismo descubrió. En 1887 descubrió el efecto fotoeléctrico. La unidad de medida de la frecuencia fue llamada Hertz (símbolo Hz) en su honor, castellanizada como Hercio.[44]

Véase también: Heinrich Rudolf Hertz

George Westinghouse: el suministro de corriente alterna (1886)

Artículo principal: Corriente alterna

El inventor e industrial norteamericano George Westinghouse (1846-1914) se interes√≥ inicialmente por los ferrocarriles (freno autom√°tico de aire, sistema de se√Īales ferroviarias, aguja de cruce). Posteriormente dedic√≥ sus investigaciones hacia la electricidad, siendo el principal responsable de la adopci√≥n de la corriente alterna para el suministro de energ√≠a el√©ctrica en Estados Unidos. En ese empe√Īo tecnol√≥gico y comercial hubo de vencer la oposici√≥n del popular inventor Thomas Alva Edison, que basaba sus investigaciones y expansi√≥n comercial en la corriente continua y llegar√≠a a sugerir la invenci√≥n de la silla el√©ctrica de corriente alterna como estrategia en esa competencia.

Westinghouse compr√≥ al cient√≠fico croata Nikola Tesla su patente para la producci√≥n y transporte de corriente alterna, que impuls√≥ y desarroll√≥. Posteriormente perfeccion√≥ el transformador, desarroll√≥ un alternador y adapt√≥ para su utilizaci√≥n pr√°ctica el motor de corriente alterna inventado por Tesla. En 1886 fund√≥ la compa√Ī√≠a el√©ctrica Westinghouse Electric & Manufacturing Company, que cont√≥ en los primeros a√Īos con la decisiva colaboraci√≥n de Tesla, con quien logr√≥ desarrollar la tecnolog√≠a necesaria para desarrollar un sistema de suministro de corriente alterna. Westinghouse tambi√©n desarroll√≥ un sistema para transportar gas natural, y a lo largo de su vida obtuvo m√°s de 400 patentes, muchas de ellas de maquinaria de corriente alterna.[45]

Nikola Tesla: desarrollo de máquinas eléctricas, la bobina de Tesla (1884-1891) y el radiotransmisor (1893)

El ingeniero e inventor de origen croata Nikola Tesla (1856-1943) emigró en 1884 a los Estados Unidos. Es reconocido como uno de los investigadores más destacados en el campo de la energía eléctrica. El Gobierno de Estados Unidos lo consideró una amenaza por sus opiniones pacifistas y sufrió el maltrato de otros investigadores mejor reconocidos como Marconi o Edison.[46]

Desarroll√≥ la teor√≠a de campos rotantes, base de los generadores y motores polif√°sicos de corriente alterna. En 1887 logra construir el motor de inducci√≥n de corriente alterna y trabaja en los laboratorios Westinghouse, donde concibe el sistema polif√°sico para transmitir la electricidad a largas distancias. En 1893 consigue transmitir energ√≠a electromagn√©tica sin cables, construyendo el primer radiotransmisor (adelant√°ndose a Guglielmo Marconi). Ese mismo a√Īo en Chicago hizo una exhibici√≥n p√ļblica de la corriente alterna, demostrando su superioridad sobre la corriente continua de Edison. Los derechos de estos inventos le fueron comprados por George Westinghouse, que mostr√≥ el sistema de generaci√≥n y transmisi√≥n por primera vez en la World's Columbian Exposition de Chicago de 1893. Dos a√Īos m√°s tarde los generadores de corriente alterna de Tesla se instalaron en la central experimental de energ√≠a el√©ctrica de las cataratas del Ni√°gara. Entre los muchos inventos de Tesla se encuentran los circuitos resonantes de condensador m√°s inductancia, los generadores de alta frecuencia y la llamada bobina de Tesla, utilizada en el campo de las comunicaciones por radio.

La unidad de inducción magnética del sistema MKS recibe el nombre de Tesla en su honor.[47]

Véase también: Nikola Tesla

Charles Proteus Steinmetz: la histéresis magnética (1892)

Artículo principal: Histéresis magnética

El ingeniero e inventor de origen alemán Charles Proteus Steinmetz (1865-1923) es conocido principalmente por sus investigaciones sobre la corriente alterna y por el desarrollo del sistema trifásico de corrientes alternas. También inventó la lámpara de arco con electrodo metálico. Sus trabajos contribuyeron en gran medida al impulso y utilización de la electricidad como fuente de energía en la industria. En 1902 fue designado profesor de la Universidad de Schenectady, Nueva York, donde permaneció hasta su muerte. Trabajó para la empresa General Electric.[48]

Véase también: Charles Proteus Steinmetz

Wilhelm Conrad Röntgen: los rayos X (1895)

Wilhelm Conrad Röntgen
Artículo principal: Rayos X

El físico alemán Wilhelm Conrad Röntgen (1845-1923). Utilizando un tubo de Crookes, fue quien produjo en 1895 la primera radiación electromagnética en las longitudes de onda correspondientes a los actualmente llamados Rayos X. Gracias a su descubrimiento fue galardonado con el primer Premio Nobel de Física en 1901. El premio se concedió oficialmente: "en reconocimiento de los extraordinarios servicios que ha brindado para el descubrimiento de los notables rayos que llevan su nombre." Sin embargo, Röntgen no quiso que los rayos llevaran su nombre aunque en Alemania el procedimiento de la radiografía se llama "röntgen" debido al hecho de que los verbos alemanes tienen la desinencia "en". Los rayos X se comienzan a aplicar en todos los campos de la medicina entre ellos el urológico. Posteriormente otros investigadores utilizaron la radiología para el diagnóstico de la enfermedad litiásica. Es uno de los puntos culminantes de la medicina de finales del siglo XIX, sobre el cual se basaron numerosos diagnósticos de entidades nosológicas, hasta ese momento difíciles de diagnosticar, y siguieron dándose desarrollos posteriores en el siglo XX y hasta nuestros días (Véase la sección Electromedicina).

En su honor recibe su nombre la unidad de medida de la exposición a la radiación, establecida en 1928: Roentgen (unidad).[49]

Véase también: Wilhelm Conrad Röntgen

Michael Idvorsky Pupin: la bobina de Pupin (1894) y las im√°genes de rayos X (1896)

Artículos principales: Bobina de Pupin y Radiografía

El físico y electrotécnico serbio Michael Idvorsky Pupin (1854-1935) desarrolló en 1896 un procedimiento para obtener la fotografía rápida de una imagen obtenida mediante rayos X, que solamente requería una exposición de una fracción de segundo en lugar de una hora o más que se empleaba anteriormente. Entre sus numerosos inventos destaca la pantalla fluorescente que facilitaba la exploración y registro de las imágenes radiológicas obtenidas con los rayos X. También desarrolló en 1894 un sistema para aumentar en gran medida el alcance de las comunicaciones telefónicas a través de líneas de hilo de cobre, mediante la inserción a intervalos regulares a lo largo de la línea de transmisión de unas denominadas bobinas de carga. Estas bobinas reciben en su honor el nombre de bobina de Pupin y el método también se denomina pupinización.[50]

Véase también: Michael Pupin

Joseph John Thomson: los rayos catódicos (1897)

Artículo principal: Electrón

El f√≠sico ingl√©s Joseph John Thomson (1856-1940) descubri√≥ que los rayos cat√≥dicos pod√≠an desviarse aplicando un campo magn√©tico perpendicular a su direcci√≥n de propagaci√≥n y calcul√≥ las leyes de dicha desviaci√≥n. Demostr√≥ que estos rayos estaban constituidos por part√≠culas at√≥micas de carga negativa que llam√≥ corp√ļsculos y hoy en d√≠a conocemos como electrones. Demostr√≥ que la nueva part√≠cula que hab√≠a descubierto era aproximadamente mil veces m√°s ligera que el hidr√≥geno. Esta fue la primera identificaci√≥n de part√≠culas subat√≥micas, con las grandes consecuencias que esto tuvo en el consiguiente desarrollo de la ciencia y de la t√©cnica. Posteriormente, midiendo la desviaci√≥n en campos magn√©ticos, obtuvo la relaci√≥n entre la carga y la masa del electr√≥n. Tambi√©n examin√≥ los rayos positivos y, en 1912, descubri√≥ la manera de utilizarlos para separar √°tomos de diferente masa. El objetivo se consigui√≥ desviando los rayos positivos con campos electromagn√©ticos (espectrometr√≠a de masa). As√≠ descubri√≥ que el ne√≥n tiene dos is√≥topos (el ne√≥n-20 y el ne√≥n-22). Todos estos trabajos sirvieron a Thomson para proponer una estructura del √°tomo, que m√°s tarde se demostr√≥ incorrecta, ya que supon√≠a que las part√≠culas positivas estaban mezcladas homog√©neamente con las negativas. Thomson tambi√©n estudi√≥ y experiment√≥ sobre las propiedades el√©ctricas de los gases y la conducci√≥n el√©ctrica a trav√©s de los mismos, y fue justamente por esa investigaci√≥n que recibi√≥ el Premio Nobel de F√≠sica en 1906.[51]

Véase también: Joseph John Thomson

Hermanos Lumière: el inicio del cine (1895)

Artículo principal: Historia del cine

A finales del siglo XIX varios inventores estuvieron trabajando en varios sistemas que ten√≠an un objetivo com√ļn: el visionado y proyecci√≥n de im√°genes en movimiento. Entre 1890 y 1895, son numerosas las patentes que se registran con el fin de ofrecer al p√ļblico las primeras "tomas de vistas" animadas. Entre los pioneros se encuentran los alemanes Max y Emil Skladanowski, los estadounidenses Charles F. Jenkins, Thomas Armat y Thomas Alva Edison (kinetoscopio), y los franceses hermanos Lumi√®re (cinemat√≥grafo). Sin embargo, aunque ya exist√≠an pel√≠culas no era posible proyectarlas en una sala cinematogr√°fica. El cine fue oficialmente inaugurado con la primera exhibici√≥n p√ļblica, en Par√≠s, el 28 de diciembre de 1895. La conexi√≥n del nuevo invento con la electricidad no fue inmediata, porque los movimientos mec√°nicos se produc√≠an manualmente (lo que produc√≠a problemas de variaci√≥n de la velocidad, pero tambi√©n era utilizado como parte de los efectos especiales); mientras que la luz de las primeras linternas proven√≠a de una llama generada por la combusti√≥n de √©ter y ox√≠geno. Pero usar una llama junto al celuloide (que era empleado como soporte para las pel√≠culas, y que es muy inflamable) constitu√≠a una fuente constante de graves peligros para proyeccionistas y espectadores, por lo que se buscaron sustitutos a la fuente luminosa. Al extenderse las redes el√©ctricas se emple√≥ el arco el√©ctrico incandescente. Inicialmente se usaban dos electrodos de carb√≥n alimentados con una corriente continua, uno con carga positiva y otra con carga negativa. En la actualidad se realiza el paso de la corriente continua a trav√©s de dos conductores, encerrados en una c√°psula de gas, normalmente xen√≥n. Estas l√°mparas de xen√≥n llevan en su interior dos electrodos entre los que salta el arco voltaico que produce la luz. En cuanto a la motorizaci√≥n el√©ctrica del funcionamiento de la c√°mara y del proyector se hizo ineludible con el tiempo, sobre todo tras el paso al cine sonoro (primera proyecci√≥n experimental en Par√≠s, 1900, y de un modo eficaz en Nueva York, 1923, siendo la primera pel√≠cula El cantante de jazz, 1927), lo que implicaba tambi√©n a las tecnolog√≠as del registro y reproducci√≥n del sonido, inicialmente obtenido a partir de una banda lateral de opacidad variable detectada por una celda fotoel√©ctrica (la banda sonora). A partir de entonces surgi√≥ el concepto de medio audiovisual.

La tecnolog√≠a del cine ha evolucionado mucho hasta el cine digital del siglo XXI y simult√°neamente ha evolucionado el lenguaje cinematogr√°fico, incluyendo las convenciones del g√©nero y los g√©neros cinematogr√°ficos. M√°s trascendente a√ļn ha sido la evoluci√≥n conjunta de cine y sociedad, y el surgimiento de distintos movimientos cinematogr√°ficos, cinematograf√≠as nacionales, etc. En Estados Unidos, Edison fue el m√°ximo impulsor del cine, consolidando una industria en la que deseaba ser el protagonista indiscutible al considerarse como el √ļnico inventor y propietario del nuevo espect√°culo. En Espa√Īa, la primera proyecci√≥n la ofreci√≥ un enviado de los Lumi√®re a Madrid, el 15 de mayo de 1896.[52]

Véase también: Hermanos Lumière

Guglielmo Marconi: la telegrafía inalámbrica (1899)

Artículo principal: Historia de la radio

El ingeniero y f√≠sico italiano Guglielmo Marconi (1874-1937), es conocido, principalmente, como el inventor del primer sistema pr√°ctico de se√Īales telegr√°ficas sin hilos, que dio origen a la radio actual. En 1899 logr√≥ establecer comunicaci√≥n telegr√°fica sin hilos a trav√©s del canal de la Mancha entre Inglaterra y Francia, y en 1903 a trav√©s del oc√©ano Atl√°ntico entre Cornualles, y Saint John's en Terranova, Canad√°. En 1903 estableci√≥ en los Estados Unidos la estaci√≥n WCC, en cuya inauguraci√≥n cruzaron mensajes de salutaci√≥n el presidente Theodore Roosevelt y el rey Eduardo VIII de Inglaterra. En 1904 lleg√≥ a un acuerdo con el Servicio de Correos brit√°nico para la transmisi√≥n comercial de mensajes por radio. Las marinas italiana y brit√°nica pronto adoptaron su sistema y hacia 1907 hab√≠a alcanzado tal perfeccionamiento que se estableci√≥ un servicio trasatl√°ntico de telegraf√≠a sin hilos para uso p√ļblico. Para la telegraf√≠a fue un gran impulso el poder usar el c√≥digo Morse sin necesidad de cables conductores.

Aunque se le atribuy√≥ la invenci√≥n de la radio, √©sta fue posible gracias a una de las patentes de Nikola Tesla, tal y como fue reconocido por la alta corte de los Estados Unidos, seis meses despu√©s de la muerte de Tesla, hacia el a√Īo 1943. Tambi√©n invent√≥ la antena Marconi. En 1909 Marconi recibi√≥, junto con el f√≠sico alem√°n Karl Ferdinand Braun, el Premio N√≥bel de F√≠sica por su trabajo.[53]

Véase también: Guglielmo Marconi

Peter Cooper Hewitt: la l√°mpara de vapor de mercurio (1901-1912)

Artículo principal: Lámpara de vapor de mercurio

El ingeniero el√©ctrico e inventor estadounidense Peter Cooper Hewitt (1861-1921) se hizo c√©lebre por la introducci√≥n de la l√°mpara de vapor de mercurio, uno de los m√°s importantes avances en iluminaci√≥n el√©ctrica. En la d√©cada de 1890 trabaj√≥ sobre las experimentaciones realizadas por los alemanes Julius Pl√ľcker y Heinrich Geissler sobre el fen√≥meno fluorescente, es decir, las radiaciones visibles producidas por una corriente el√©ctrica que pasa a trav√©s de un tubo de cristal relleno de gas. Los esfuerzos de Hewitt se encaminaron a hallar el gas que resultase m√°s apropiado para la producci√≥n de luz, y lo encontr√≥ en el mercurio. La luz obtenida, por este m√©todo, no era apta para uso dom√©stico, pero encontr√≥ aplicaci√≥n en otros campos de la industria, como en medicina, en la esterilizaci√≥n de agua potable y en el revelado de pel√≠culas. En 1901 invent√≥ el primer modelo de l√°mpara de mercurio (aunque no registr√≥ la patente hasta 1912). En 1903 fabric√≥ un modelo mejorado que emit√≠a una luz de mejor calidad y que encontr√≥ mayor utilidad en el mercado. El desarrollo de las l√°mparas incandescentes de filamento de tungsteno, a partir de la d√©cada de 1910, supuso una dura competencia para la l√°mpara de Hewitt, ya que, a pesar de ser ocho veces menos eficientes que esta, pose√≠an una luminosidad mucho m√°s atractiva.[54]

V√©anse tambi√©n: Peter Cooper Hewitt y Temperatura de color

Gottlob Honold: la magneto de alta tensión, la bujía (1902) y los faros parabólicos (1913)

Artículos principales: Magneto y Bujía

El ingeniero alem√°n Gottlob Honold (1876-1923), que trabajaba en la empresa Robert Bosch, fue el primero que fabric√≥ una buj√≠a econ√≥micamente viable que, conectada a una magneto de alta tensi√≥n, hizo posible el desarrollo de los motores de combusti√≥n interna de ciclo Otto con velocidades de giro de varios miles de revoluciones por minuto y potencias espec√≠ficas. Una buj√≠a es el elemento donde se produce una chispa provocando el encendido de la mezcla de combustible y aire en los cilindros de un motor de ciclo Otto. Las primeras patentes para la buj√≠a datan de Nikola Tesla (Patente USPTO n.¬ļ 609,250 en el que se dise√Īa un sistema temporizado de ignici√≥n repetida, en el a√Īo 1898), casi al mismo tiempo que Frederik Richard Simms (GB 24859/1898, 1898) y Robert Bosch (GB 26907/1898). Karl Benz tambi√©n invent√≥ su propia versi√≥n de buj√≠a. Sin embargo, la buj√≠a de Honold de 1902 era comercialmente viable, de alta tensi√≥n y pod√≠a realizar un mayor n√ļmero de chispas por minuto, raz√≥n por la que Daimler. La buj√≠a tiene dos funciones primarias: producir la ignici√≥n de la mezcla de aire y combustible y disipar parte del calor de la c√°mara de combusti√≥n hacia el bloque motor por conducci√≥n t√©rmica. Las buj√≠as se clasifican por lo que se conoce como rango t√©rmico en funci√≥n de su conductancia t√©rmica. Las buj√≠as transmiten energ√≠a el√©ctrica que convierten al combustible en un sistema de energ√≠a. Una cantidad suficiente de voltaje se debe de proveer al sistema de ignici√≥n para que pueda generar la chispa a trav√©s de la calibraci√≥n de la buj√≠a.[55]

En 1913, Honold particip√≥ en el desarrollo de los faros parab√≥licos. Aunque se hab√≠an utilizado anteriormente algunos sistemas de alumbrado para la conducci√≥n nocturna, los primeros faros apenas alumbraban y serv√≠an poco m√°s que como sistema de se√Īalizaci√≥n. Honold concibi√≥ la idea de colocar espejos parab√≥licos detr√°s de las l√°mparas para concentrar el haz luminoso, lo que mejoraba la iluminaci√≥n del camino sin necesidad de usar un sistema el√©ctrico m√°s potente.

Véase también: Gottlob Honold

Los cambios de paradigma del siglo XX

El efecto fotoel√©ctrico ya hab√≠a sido descubierto y descrito por Heinrich Hertz en 1887. No obstante, carec√≠a de explicaci√≥n te√≥rica y parec√≠a ser incompatible con las concepciones de la f√≠sica cl√°sica. Esa explicaci√≥n te√≥rica solo fue posible con la obra de Albert Einstein (entre los famosos art√≠culos de 1905) quien bas√≥ su formulaci√≥n de la fotoelectricidad en una extensi√≥n del trabajo sobre los cuantos de Max Planck. M√°s tarde Robert Andrews Millikan pas√≥ diez a√Īos experimentando para demostrar que la teor√≠a de Einstein no era correcta pero termin√≥ demostrando que s√≠ lo era. Eso permiti√≥ que tanto Einstein como Millikan recibiesen el premio Nobel en 1921 y 1923 respectivamente.

En 1893 Wilhelm Weber logró combinar la formulación de Maxwell con las leyes de la termodinámica para tratar de explicar la emisividad del llamado cuerpo negro, un modelo de estudio de la radiación electromagnética que tendrá importantes aplicaciones en astronomía y cosmología.

En 1911 se prueba experimentalmente el modelo at√≥mico de Ernest Rutherford (n√ļcleo con masa y carga positiva y corona de carga negativa), aunque tal configuraci√≥n hab√≠a sido predicha en 1904 por el japon√©s HantarŇć Nagaoka, cuya contribuci√≥n hab√≠a pasado desapercibida.[56]

La llamada Gran Ciencia ligada a la investigaci√≥n at√≥mica necesit√≥ superar retos tecnol√≥gicos cuantitativamente impresionantes, pues era necesario hacer chocar part√≠culas con el n√ļcleo at√≥mico con cada vez mayor energ√≠a. Esta fue una de las primeras carreras tecnol√≥gicas del siglo XX y que, independientemente del origen nacional de las ideas o procesos puestos en pr√°ctica (muchos de ellos europeos: alemanes, austroh√ļngaros, italianos, franceses , belgas o brit√°nicos), fueron ganadas por el eficaz e inquietante complejo cient√≠fico-t√©cnico-productivo-militar de los Estados Unidos. En 1928 Merle Tuve utiliz√≥ un transformador Tesla para alcanzar los tres millones de voltios. En 1932 John Cockcroft y Ernest Walton observaron la desintegraci√≥n de √°tomos de litio con un multiplicador voltaico que alcanzaba los 125.000 voltios. En 1937 Robert van de Graaff construy√≥ generadores de cinco metros de altura para generar corrientes de 5 millones de voltios. Ernest Lawrence, inspirado por el noruego Rolf Wider√∂e, construy√≥ entre 1932 y 1940 sucesivos y cada vez mayores ciclotrones, confinadores magn√©ticos circulares, para averiguar la estructura de las part√≠culas elementales a base de someterlas a choques a enormes velocidades.[57]

Los quarks (bautizados as√≠ en 1963 y descubiertos sucesivamente en los a√Īos 1970 y hasta fechas tan pr√≥ximas como 1996), as√≠ como las particularidades de su carga el√©ctrica a√ļn son una inc√≥gnita de la f√≠sica de hoy en d√≠a.

La industria el√©ctrica crece con la sociedad de consumo de masas y pasa a la fase del capitalismo monopolista de las grandes corporaciones multinacionales de tipo holding, como las norteamericanas General Electric (derivada de la compa√Ī√≠a de Edison) y Westinghouse Electric (derivada de la de Westinghouse y Tesla), la Marconi Company (m√°s puramente multinacional que italiana), las alemanas AEG, Telefunken, Siemens AG y Braun (esta √ļltima, m√°s tard√≠a, debe su nombre a Max Braun, no al f√≠sico Carl Ferdinand Braun) o las japonesas Mitsubishi, Matsushita (Panasonic) Sanyo o Sony (√©stas √ļltimas posteriores a la segunda guerra mundial). Incluso en pa√≠ses peque√Īos, pero desarrollados, el sector el√©ctrico y la electr√≥nica de consumo tuvo presencia temprana y destacada en los procesos de concentraci√≥n industrial, como son los casos de la holandesa Philips y la finlandesa Nokia.

Hendrik Antoon Lorentz: Las transformaciones de Lorentz (1900) y el efecto Zeeman (1902)

Lorentz con Einstein en 1921
Artículo principal: Efecto Zeeman

El f√≠sico holand√©s Hendrik Antoon Lorentz (1853-1928) realiz√≥ un gran n√ļmero de investigaciones en los campos de la termodin√°mica, la radiaci√≥n, el magnetismo, la electricidad y la refracci√≥n de la luz, entre las que destaca el estudio de la expresi√≥n de las ecuaciones de Maxwell en sistemas inerciales y sus consecuencias sobre la propagaci√≥n de las ondas electromagn√©ticas. Formul√≥, conjuntamente con George Francis FitzGerald, una explicaci√≥n del experimento de Michelson y Morley sobre la constancia de la velocidad de la luz, atribuy√©ndola a la contracci√≥n de los cuerpos en la direcci√≥n de su movimiento. Este efecto, conocido como contracci√≥n de Lorentz-FitzGerald, ser√≠a luego expresado como las transformaciones de Lorentz, las que dejan invariantes las ecuaciones de Maxwell, posterior base del desarrollo de la teor√≠a de la relatividad. Nombr√≥ a Pieter Zeeman su asistente personal, estimul√°ndolo a investigar el efecto de los campos magn√©ticos sobre las transiciones de spin, lo que lo llev√≥ a descubrir lo que hoy en d√≠a se conoce con el nombre de efecto Zeeman, base de la tomograf√≠a por resonancia magn√©tica nuclear. Por este descubrimiento y su explicaci√≥n, Lorentz comparti√≥ en 1902 el Premio Nobel de F√≠sica con Pieter Zeeman[58]

Véase también: Hendrik Antoon Lorentz

Albert Einstein: El efecto fotoeléctrico (1905)

Artículo principal: Efecto fotoeléctrico
Albert Einstein Parque de las Ciencias de Granada

Al alem√°n nacionalizado norteamericano Albert Einstein (1879 ‚Äď 1955) se le considera el cient√≠fico m√°s conocido e importante del siglo XX. El resultado de sus investigaciones sobre la electricidad lleg√≥ en 1905 (fecha trascendental que se conmemor√≥ en el A√Īo mundial de la f√≠sica 2005), cuando escribi√≥ cuatro art√≠culos fundamentales sobre la f√≠sica de peque√Īa y gran escala. En ellos explicaba el movimiento browniano, el efecto fotoel√©ctrico y desarrollaba la relatividad especial y la equivalencia entre masa y energ√≠a.

El efecto fotoeléctrico consiste en la emisión de electrones por un material cuando se le ilumina con radiación electromagnética (luz visible o ultravioleta, en general). Ya había sido descubierto y descrito por Heinrich Hertz en 1887, pero la explicación teórica no llegó hasta que Albert Einstein le aplicó una extensión del trabajo sobre los cuantos de Max Planck. En el artículo dedicado a explicar el efecto fotoeléctrico, Einstein exponía un punto de vista heurístico sobre la producción y transformación de luz, donde proponía la idea de quanto de radiación (ahora llamados fotones) y mostraba cómo se podía utilizar este concepto para explicar el efecto fotoeléctrico. Una explicación completa del efecto fotoeléctrico solamente pudo ser elaborada cuando la teoría cuántica estuvo más avanzada. A Albert Einstein se le concedió el Premio Nobel de Física en 1921.[59]

El efecto fotoeléctrico es la base de la producción de energía eléctrica por radiación solar y de su aprovechamiento energético. Se aplica también para la fabricación de células utilizadas en los detectores de llama de las calderas de las grandes usinas termoeléctricas. También se utiliza en diodos fotosensibles tales como los que se utilizan en las células fotovoltaicas y en electroscopios o electrómetros. En la actualidad (2008) los materiales fotosensibles más utilizados son, aparte de los derivados del cobre (ahora en menor uso), el silicio, que produce corrientes eléctricas mayores.

Véase también: Albert Einstein

Robert Andrews Millikan: El experimento de Millikan (1909)

Artículo principal: Experimento de Millikan

El físico estadounidense Robert Andrews Millikan (1868-1953) es conocido principalmente por haber medido la carga del electrón, ya descubierta por J. J. Thomson. Estudió en un principio la radioactividad de los minerales de uranio y la descarga en los gases. Luego realizó investigaciones sobre radiaciones ultravioletas.

Mediante su experimento de la gota de aceite, tambi√©n conocido como experimento de Millikan, determin√≥ la carga del electr√≥n: 1,602 √ó 10-19 coulomb. La carga del electr√≥n es la unidad b√°sica de cantidad de electricidad y se considera la carga elemental porque todos los cuerpos cargados contienen un m√ļltiplo entero de la misma. El electr√≥n y el prot√≥n tienen la misma carga absoluta, pero de signos opuestos. Convencionalmente, la carga del prot√≥n se considera positiva y la del electr√≥n negativa. Entre sus otras aportaciones a la ciencia destacan su importante investigaci√≥n sobre los rayos c√≥smicos, como √©l los denomin√≥, y sobre los rayos X, as√≠ como la determinaci√≥n experimental de la constante de Planck, midiendo la frecuencia de la luz y la energ√≠a de los electrones liberados en el efecto fotoel√©ctrico. En 1923 fue galardonado con el Premio Nobel de F√≠sica por sus trabajos para determinar el valor de carga del electr√≥n y el efecto fotoel√©ctrico.[60]

Véase también: Robert Andrews Millikan

Heike Kamerlingh Onnes: Superconductividad (1911)

Artículo principal: Superconductividad

El f√≠sico holand√©s Heike Kamerlingh Onnes (1853-1926) se dedic√≥ principalmente al estudio de la f√≠sica a bajas temperaturas, realizando importantes descubrimientos en el campo de la superconductividad el√©ctrica, fen√≥meno que sucede cuando algunos materiales est√°n a temperaturas cercanas al cero absoluto. Ya en el siglo XIX se llevaron a cabo diversos experimentos para medir la resistencia el√©ctrica a bajas temperaturas, siendo James Dewar el primer pionero en este campo. Sin embargo, la superconductividad como tal no se descubrir√≠a hasta 1911, a√Īo en que Onnes observ√≥ que la resistencia el√©ctrica del mercurio desaparec√≠a bruscamente al enfriarse a 4K (-269 ¬įC), cuando lo que se esperaba era que disminuyera gradualmente. En 1913 fue galardonado con el Premio Nobel de F√≠sica por, en palabras del comit√©, "sus investigaciones en las caracter√≠sticas de la materia a bajas temperaturas que permitieron la producci√≥n del helio l√≠quido".[61]

Véase también: Heike Kamerlingh Onnes

Vladimir Zworykin: La televisión (1923)

Artículos principales: Televisión e Historia de la televisión
Dise√Īo de la patente del iconoscopio de Vladimir Zworykin.

El ingeniero ruso Vladimir Zworykin (1889-1982) dedic√≥ su vida al desarrollo de la televisi√≥n, la electr√≥nica y la √≥ptica. Desde muy joven estaba persuadido de que la soluci√≥n pr√°ctica de la televisi√≥n no ser√≠a aportada por un sistema mec√°nico, sino por la puesta a punto de un procedimiento que utilizara los tubos de rayos cat√≥dicos. Emigr√≥ a Estados Unidos y empez√≥ a trabajar en los laboratorios de la Westinghouse Electric and Manufacturing Company, en Pittsburg. En la Westinghouse tuvo libertad para continuar con sus proyectos personales, es decir, sus trabajos sobre la televisi√≥n, especialmente sobre el iconoscopio (1923), un dispositivo que convert√≠a im√°genes √≥pticas en se√Īales el√©ctricas. Otro de sus inventos, que posibilit√≥ una televisi√≥n enteramente electr√≥nica, fue el kinescopio que transformaba las se√Īales el√©ctricas del iconoscopio en im√°genes visibles, aunque de baja resoluci√≥n. Los trabajos de investigaci√≥n de Zworykin y de su grupo de colaboradores no se limitaron s√≥lo a la televisi√≥n, abarcaron muchos otros aspectos de la electr√≥nica, sobre todo los relacionados con la √≥ptica. Su actividad en este campo permiti√≥ el desarrollo de dispositivos tan importantes como los tubos de im√°genes y multiplicadores secundarios de emisi√≥n de distintos tipos. Un gran n√ļmero de aparatos electr√≥nicos militares utilizados en la segunda guerra mundial son resultado directo de las investigaciones de Zworykin y de sus colaboradores, quien tambi√©n particip√≥ en la invenci√≥n del microscopio electr√≥nico.[62]

Véase también: Vladimir Zworykin

Edwin Howard Armstrong: Frecuencia modulada (FM) (1935)

Artículo principal: Frecuencia modulada
Edwin Howard Armstrong

El ingeniero el√©ctrico estadounidense Edwin Howard Armstrong (1890-1954) fue uno de los inventores m√°s prol√≠ficos de la era de la radio, al desarrollar una serie de circuitos y sistemas fundamentales para el avance de este sistema de comunicaciones. En 1912 desarroll√≥ el circuito regenerativo, que permit√≠a la amplificaci√≥n de las d√©biles se√Īales de radio con poca distorsi√≥n, mejorando mucho la eficiencia de los circuitos empleados hasta el momento. En 1918 desarroll√≥ el circuito superheterodino, que dio un gran impulso a los receptores de amplitud modulada (AM). En 1920 desarroll√≥ el circuito super-regenerador, muy importante en las comunicaciones con dos canales. En 1935 desarroll√≥ el sistema de radiodifusi√≥n de frecuencia modulada (FM) que, adem√°s de mejorar la calidad de sonido, disminuy√≥ el efecto de las interferencias externas sobre las emisiones de radio, haci√©ndolo muy inferior al del sistema de amplitud modulada (AM). El sistema de frecuencia modulada (FM), que es hoy el m√°s empleado en radio y televisi√≥n, no se empez√≥ a emplear comercialmente hasta despu√©s de su muerte. Muchas invenciones de Armstrong fueron reclamadas por otros en pleitos de patente.[63]

Véase también: Edwin Howard Armstrong

Robert Watson-Watt: El radar (1935)

Artículo principal: Radar

El radar (acr√≥nimo de radio detection and ranging, detecci√≥n y medici√≥n de distancias por radio) fue creado en 1935 y desarrollado principalmente en Inglaterra durante la Segunda Guerra Mundial. Su mayor impulsor fue el f√≠sico Robert Watson-Watt (1892-1973), director del Laboratorio de Investigaci√≥n de Radio. Ya en 1932, la Oficina Postal Brit√°nica public√≥ un informe en el que sus cient√≠ficos documentaron fen√≥menos naturales que afectaban la intensidad de la se√Īal electromagn√©tica recibida: tormentas el√©ctricas, vientos, lluvia y el paso de un aeroplano en la vecindad del laboratorio. Arnold Wilkins (1907-1985), f√≠sico ayudante de Watson-Watts, conoci√≥ este informe de manera accidental, conversando con la gente de la Oficina Postal, que se quejaba por la interferencia. Cuando Wilkins sugiri√≥ la posibilidad de utilizar el fen√≥meno de interferencia de ondas de radio para detectar aviones enemigos, Watson-Watt lo comision√≥ inmediatamente para trabajar en el c√°lculo de los aspectos cuantitativos.

El radar dio a la aviaci√≥n brit√°nica una notable ventaja t√°ctica sobre la alemana durante la Batalla de Inglaterra, cuando a√ļn era denominado RDF (Radio Direction Finding). En la actualidad es una de las principales ayudas a la navegaci√≥n con que cuenta el control de tr√°fico a√©reo de todo tipo, militar y civil.[64]

Véase también: Robert Watson-Watt

La segunda mitad del siglo XX: Era Espacial o Edad de la Electricidad

Artículo principal: Era espacial

Después de la segunda guerra mundial, el mundo bipolar enfrentado a la guerra fría entre los Estados Unidos y la Unión Soviética presenció la frenética carrera de armamentos y la carrera espacial que impulsó de modo extraordinario la competencia científica y tecnológica entre ambos países- En la sociedad de consumo capitalista, orientada al mercado, algunos de estos logros encontraron aplicación a la vida cotidiana como retorno tecnológico de lo invertido en las áreas de investigación puntera; caso de algunos rubros de la industria ligera y los servicios (terciarización), mientras que en el bloque soviético la planificación estatal privilegiaba la industria pesada. La reconstrucción de Europa Occidental y Japón permitió que en ambos espacios se pudiera continuar a la vanguardia de la ciencia y la tecnología, además de contribuir con la fuga de cerebros a los espacios centrales.

Al cient√≠fico y el inventor individual, ahora reemplazados en prestigio por el empresario schumpeteriano, le sucedieron los equipos cient√≠ficos vinculados a instituciones p√ļblicas o privadas, cada vez m√°s interconectadas y retroalimentadas en lo que se denomina investigaci√≥n y desarrollo (I+D) o incluso I+D+I (investigaci√≥n, desarrollo e innovaci√≥n). Los programas de investigaci√≥n se han hecho tan costosos, con tantas implicaciones y a tan largo plazo que las decisiones que les afectan han de ser tomadas por instancias pol√≠ticas y empresariales de alto nivel, y su publicidad o su mantenimiento en secreto (con fines estrat√©gicos o econ√≥micos) constituyen un problema serio de control social (con principios democr√°ticos o sin ellos).

La segunda mitad del siglo XX se caracteriz√≥, entre otras cosas, por la denominada Revoluci√≥n cient√≠fico-t√©cnica de la tercera revoluci√≥n industrial, con avances de las tecnolog√≠as (especialmente la electr√≥nica y la medicina) y las ciencias, que ha dado lugar al desarrollo de una numeros√≠sima serie de inventos -dependientes de la electricidad y la electr√≥nica en su dise√Īo y funcionamiento- que transformaron la vida social, primero en las clases medias de los pa√≠ses desarrollados, y posteriormente en todo el mundo con el proceso de globalizaci√≥n. El desarrollo de las telecomunicaciones e internet permite hablar de una sociedad de la informaci√≥n en la que, en los pa√≠ses industrialmente m√°s desarrollados las decisiones econ√≥micas (como consumir, producir y distribuir), sociales (como el establecimiento de todo tipo de relaciones personales, redes sociales y redes ciudadanas) y pol√≠ticas (como informarse y opinar, aunque la democracia electr√≥nica s√≥lo est√° esbozada) se transmiten instant√°neamente, lo que permiti√≥ a Marshall McLuhan hablar de la Edad de la Electricidad.

La automatizaci√≥n (en estadios m√°s avanzados la rob√≥tica, que a√ļn no se ha desarrollado plenamente) transform√≥ radicalmente los procesos de trabajo industrial. Es posible hablar ya no de una sociedad industrial opuesta a la sociedad preindustrial, sino incluso una sociedad postindustrial basada en par√°metros completamente nuevos. Entre los inventos que han contribuido a la base material de esa nueva forma de vida caben destacar: electrodom√©sticos, electr√≥nica digital, ordenadores, rob√≥tica, sat√©lites artificiales de comunicaci√≥n, energ√≠a nuclear, trenes el√©ctricos, refrigeraci√≥n y congelaci√≥n de alimentos, electromedicina, etc.

Ordenadores

Artículo principal: Historia de la informática
Véase también: Microprocesador
ENIAC

1941 La primera computadora electr√≥nica funcional de que se tiene noticia fue la alemana Z3 de Konrad Zuse, construida en 1941 y destruida en los bombardeos aliados de 1943. La utilizaci√≥n comercial de este tipo de aparatos, que revolucionaron la gesti√≥n de la informaci√≥n y toda la vida social, econ√≥mica y cient√≠fica, tuvo que esperar a los a√Īos cincuenta, tras su desarrollo en Estados Unidos.

La brit√°nica Colossus (dise√Īada por Tommy Flowers en la Estaci√≥n de Investigaci√≥n de la Oficina Postal) y la estadounidense Harvard Mark I (construida por Howard H. Aiken en la Universidad de Harvard con subvenci√≥n de IBM entre 1939 y 1943), llegaron a tiempo de usarse en la fase final de la Segunda Guerra Mundial; la primera en el descifrado de mensajes alemanes y la segunda para el c√°lculo de tablas de bal√≠stica.

Inmediatamente despu√©s de la guerra, el Electronic Numerical Integrator And Computer (Computador e Integrador Num√©rico Electr√≥nico, ENIAC)[65] utilizado por el Laboratorio de Investigaci√≥n Bal√≠stica del Ej√©rcito de los Estados Unidos fue construido en 1946 en la Universidad de Pensilvania por John Presper Eckert y John William Mauchly. Consum√≠a una potencia el√©ctrica suficiente para abastecer una peque√Īa ciudad, ocupaba una superficie de 167 m¬≤ y operaba con un total de 17.468 v√°lvulas electr√≥nicas o tubos de vac√≠o, 7.200 diodos de cristal, 1.500 rel√©s, 70.000 resistencias, 10.000 condensadores y 5 millones de soldaduras. Pesaba 27 tn, med√≠a 2,4 m x 0,9 m x 30 m; utilizaba 1.500 conmutadores electromagn√©ticos y rel√©s; requer√≠a la operaci√≥n manual de unos 6.000 interruptores, y su programa o software, cuando requer√≠a modificaciones, tardaba semanas de instalaci√≥n manual. La ENIAC pod√≠a resolver 5.000 sumas y 360 multiplicaciones en 1 segundo. Se desactiv√≥ en 1955.

Le sustituy√≥ en la misma instituci√≥n la Electronic Discrete Variable Automatic Computer (EDVAC),[66] en 1949. A diferencia de la ENIAC, no era decimal, sino binaria y tuvo el primer programa dise√Īado para ser almacenado. Este dise√Īo se convirti√≥ en el est√°ndar de arquitectura para la mayor√≠a de las computadoras modernas y un hito en la historia de la inform√°tica. A los dise√Īadores anteriores se les hab√≠a unido el gran matem√°tico John von Neumann. La EDVAC recibi√≥ varias actualizaciones, incluyendo un dispositivo de entrada/salida de tarjetas perforadas en 1953, memoria adicional en un tambor magn√©tico en 1954 y una unidad de aritm√©tica de punto flotante en 1958. Dej√≥ de estar en activo en 1961.

La UNIVAC I (UNIVersal Automatic Computer I, computadora autom√°tica universal I), tambi√©n debida a J. Presper Eckert y John William Mauchly, fue la primera computadora comercial y la primera dise√Īada desde el principio para su uso en administraci√≥n y negocios. El primer UNIVAC fue entregado a la Oficina de Censos de los Estados Unidos (United States Census Bureau) en 1951 y fue puesto en servicio ese mismo a√Īo. Compet√≠a directamente con las m√°quinas de tarjeta perforada hechas principalmente por IBM. Para facilitar la compatibilidad de ambos tipos de m√°quina se construy√≥ un equipo de procesamiento de tarjetas fuera de l√≠nea, el convertidor UNIVAC de tarjeta a cinta y el convertidor UNIVAC de cinta a tarjeta, para la transferencia de datos entre las tarjetas y las cintas magn√©ticas que empleaba alternativamente.

IBM anunci√≥ en 1953 la primera producci√≥n a gran escala de una computadora, el IBM 650: 2000 unidades desde 1954 hasta 1962. Era un dise√Īo orientado hacia los usuarios de m√°quinas contables anteriores, como las tabuladoras electromec√°nicas (con tarjetas perforadas) o el modelo IBM 604. Pesaba alrededor de 900 kg, y su unidad de alimentaci√≥n unos 1350. Cada unidad estaba en un armario separado, de 1,5 x 0,9 x 1,8 metros. Costaba 500.000 d√≥lares, pero pod√≠a alquilarse por 3.500 al mes.

La tercera generación de este tipo de máquinas se inició con IBM 360, la primera en la historia en ser atacada con un virus informático. Comercializada a partir de 1964, fue la primera que usaba el término byte para referirse a 8 bits (con cuatro bytes creaba una palabra de 32-bits). Su arquitectura de computación fue la que a partir de este modelo siguieron todos los ordenadores de IBM. El sistema también hizo popular la computación remota, con terminales conectadas a un servidor, por medio de una línea telefónica. Fue una de las primeras computadoras comerciales que usó circuitos integrados, y podía realizar tanto análisis numéricos como administración o procesamiento de archivos.

El Intel 4004 (i4004, primero de Intel), un CPU de 4 bits, fue lanzado en un paquete de 16 pines CERDIP en 1971, siendo el primer microprocesador en un simple chip, as√≠ como el primero disponible comercialmente. Dar√≠a paso a la construcci√≥n de los ordenadores personales. El circuito 4004 fue construido con 2.300 transistores, y fue seguido el a√Īo siguiente por el primer microprocesador de 8 bits, el 8008, que conten√≠a 3.300 transistores, y el 4040, versi√≥n revisada del 4004. El CPU que comenz√≥ la revoluci√≥n del microcomputador, ser√≠a el 8080, usado en el Altair 880. El microprocesador es un circuito integrado que contiene todos los elementos necesarios para conformar una "unidad central de procesamiento" (UCP o CPU: Central Process Unit). En la actualidad este tipo de componente electr√≥nico se compone de millones de transistores, integrados en una misma placa de silicio.

Transistor, Electrónica digital y Superconductividad

Artículos principales: Transistor, Circuito integrado y Superconductividad
Detalle de un circuito integrado

1948 La electr√≥nica, que estudia y emplea sistemas cuyo funcionamiento se basa en la conducci√≥n y el control del flujo microsc√≥pico de los electrones u otras part√≠culas cargadas el√©ctricamente, comenz√≥ con el diodo de vac√≠o inventado por John Ambrose Fleming en 1904, dispositivo basado en el efecto Edison. Con el tiempo las v√°lvulas de vac√≠o se fueron perfeccionando y mejorando, apareciendo otros tipos y miniaturiz√°ndose. El paso esencial lo dio el f√≠sico estadounidense Walter Houser Brattain (1902-1987), incorporado en 1929 a los laboratorios Bell, donde fue part√≠cipe junto con John Bardeen (1908-1991) -incorporado en 1945- y William Bradford Shockley del invento de un peque√Īo dispositivo electr√≥nico semiconductor que cumpl√≠a funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador: el transistor. La palabra elegida para denominarlo es la contracci√≥n en ingl√©s de transfer resistor ("resistencia de transferencia"). Sustituto de la v√°lvula termoi√≥nica de tres electrodos o triodo, el primer transistor de puntas de contacto funcion√≥ en diciembre de 1947; se anunci√≥ por primera vez en 1948 pero no se termin√≥ de fabricar hasta 1952, tras lograr construir un dispositivo con germanio el 4 de julio de 1951, culminando as√≠ su desarrollo. El transistor de uni√≥n bipolar apareci√≥ algo m√°s tarde, en 1949, y es el dispositivo utilizado actualmente para la mayor√≠a de las aplicaciones electr√≥nicas. Sus ventajas respecto a las v√°lvulas son entre otras menor tama√Īo y fragilidad, mayor rendimiento energ√©tico, menores tensiones de alimentaci√≥n y consumo de energ√≠a. El transistor no funciona en vac√≠o como las v√°lvulas, sino en un estado s√≥lido semiconductor (silicio), raz√≥n por la que no necesitan centenares de voltios de tensi√≥n para funcionar.

El transistor ha contribuido, como ninguna otra invención, al gran desarrollo actual de la electrónica y la informática, empleándose comercialmente en todo tipo de aparatos electrónicos, tanto domésticos como industriales. La primera aplicación de estos dispositivos se hizo en los audífonos. Por su trabajo con los semiconductores y por el descubrimiento del transistor, Walter Houser Brattain compartió con Shockley y Bardeen en 1956 el Premio Nóbel de Física.[67]

La construcci√≥n de circuitos electr√≥nicos permiti√≥ resolver muchos problemas pr√°cticos (control, procesado y distribuci√≥n de informaci√≥n, conversi√≥n y distribuci√≥n de la energ√≠a el√©ctrica, etc.). En 1958 se desarroll√≥ el primer circuito integrado, que integraba seis transistores en un √ļnico chip, y en 1970 se desarroll√≥ el primer microprocesador (Intel 4004).

En la actualidad, los campos de desarrollo de la electr√≥nica son tan vastos que se ha dividido en varias ciencias especializadas, partiendo de la distinci√≥n entre electr√≥nica anal√≥gica y electr√≥nica digital; y en los campos de la ingenier√≠a electr√≥nica, la electromec√°nica, la inform√°tica (dise√Īo de software para su control), la electr√≥nica de control, las telecomunicaciones y la electr√≥nica de potencia.[68]

En 1951 Bardeen, uno de los dise√Īadores del transistor, ingres√≥ en la Universidad de Illinois, nombrando asistente personal al f√≠sico Nick Holonyak, el cual posteriormente dise√Īar√≠a el primer Diodo LED en 1962. Trabaj√≥ junto a Leon N. Cooper y John Robert Schrieffer para crear la teor√≠a est√°ndar de la superconductividad, es decir, la desaparici√≥n de la resistencia el√©ctrica en ciertos metales y aleaciones a temperaturas cercanas al cero absoluto. Por estos trabajos comparti√≥ nuevamente, en 1972, el Premio Nobel de F√≠sica con los f√≠sicos estadounidenses Leon N. Cooper y John R. Schrieffer. Esto hizo que √©l fuera el primer cient√≠fico que gan√≥ dos premios Nobel en la misma disciplina.[69] Las aplicaciones de la superconductividad est√°n todav√≠a en las primeras fases de su desarrollo, pero ya han permitido los electroimanes m√°s poderosos (que se usan en los trenes maglev, resonancia magn√©tica nuclear y aceleradores de part√≠culas); circuitos digitales y filtros de radiofrecuencia y microondas para estaciones base de telefon√≠a m√≥vil; o los magnet√≥metros m√°s sensibles (uniones Josephson, de los SQUIDs -dispositivos superconductores de interferencia cu√°ntica-).

El reto de la generación de electricidad

Centrales nucleares

Torres de refrigeraci√≥n de la central nuclear de Cofrentes, Espa√Īa
Artículo principal: Energía nuclear

1951 Una central nuclear es una instalación industrial empleada para la generación de energía eléctrica a partir de energía nuclear, que se caracteriza por el empleo de materiales fisionables que mediante reacciones nucleares proporcionan calor. Este calor es empleado por un ciclo termodinámico convencional para mover un alternador y producir energía eléctrica. Las centrales nucleares constan de uno o varios reactores.

Se llama energía nuclear a aquella que se obtiene al aprovechar las reacciones nucleares espontáneas o provocadas por el hombre. Estas reacciones se dan en algunos isótopos de ciertos elementos químicos, siendo el más conocido de este tipo de energía la fisión del uranio-235 (235U), con la que funcionan los reactores nucleares. Sin embargo, para producir este tipo de energía aprovechando reacciones nucleares pueden ser utilizados muchos otros isótopos de varios elementos químicos, como el torio, el plutonio, el estroncio o el polonio. Los dos sistemas con los que puede obtenerse energía nuclear de forma masiva son la fisión nuclear y la fusión nuclear.

El 2 de diciembre de 1942, como parte del proyecto Manhattan dirigido por J. Robert Oppenheimer, se construy√≥ el Chicago Pile-1 (CP-1), primer reactor nuclear hecho por el hombre (existi√≥ un reactor natural en Oklo). El Departamento de Defensa de los Estados Unidos propuso el dise√Īo y construcci√≥n de un reactor nuclear utilizable para la generaci√≥n el√©ctrica y propulsi√≥n en los submarinos a dos empresas distintas norteamericanas: General Electric y Westinghouse. Estas empresas desarrollaron los reactores de agua ligera tipo BWR y PWR respectivamente. Los mismos dise√Īos de reactores de fisi√≥n se trasladaron a dise√Īos comerciales para la generaci√≥n de electricidad. Los √ļnicos cambios producidos en el dise√Īo con el transcurso del tiempo fueron un aumento de las medidas de seguridad, una mayor eficiencia termodin√°mica, un aumento de potencia y el uso de las nuevas tecnolog√≠as que fueron apareciendo.

El 20 de diciembre de 1951 fue el primer d√≠a que se consigui√≥ generar electricidad con un reactor nuclear (en el reactor americano EBR-I, con una potencia de unos 100 kW), pero no fue hasta 1954 cuando se conect√≥ a la red el√©ctrica una central nuclear (fue la central nuclear rusa de Obninsk, generando 5 MW con solo un 17% de rendimiento t√©rmico). La primera central nuclear con un rendimiento comercial fue la brit√°nica de Calder Hall, en Sellafield, abierta en 1956 con una capacidad de 50 MW (ampliada posteriormente a 200 MW).[70] El desarrollo de la energ√≠a nuclear en todo el mundo experiment√≥ a partir de ese momento un gran crecimiento, de forma muy particular en Francia y Jap√≥n, donde la crisis del petr√≥leo de 1973 influy√≥ definitivamente, ya que su dependencia en el petr√≥leo para la generaci√≥n el√©ctrica era muy marcada. En 1986 el accidente de Chern√≥bil, en un reactor RBMK de dise√Īo ruso que no cumpl√≠a los requisitos de seguridad que se exig√≠an en occidente, acab√≥ radicalmente con ese crecimiento. A partir de entonces, con la ca√≠da del bloque del este desde 1989, el movimiento antinuclear, que se opone por un lado al arma nuclear y por otra parte a la utilizaci√≥n de la energ√≠a nuclear, se ha visto desplazado de la vanguardia del movimiento ecologista por otras cuestiones, como el cambio clim√°tico.

En octubre de 2007 exist√≠an 439 centrales nucleares en todo el mundo que generaron 2,7 millones de MWh en 2006. La potencia instalada en 2007 era de 370.721 MWe. Aunque solo 30 pa√≠ses en el mundo poseen centrales nucleares, aproximadamente el 15% de la energ√≠a el√©ctrica generada en el mundo se produce a partir de energ√≠a nuclear, aunque el porcentaje est√° actualmente en disminuci√≥n.[71] La mayor√≠a de los pa√≠ses con centrales nucleares han suspendido nuevas construcciones debido a los problemas de disposici√≥n final de los combustibles nucleares, cuya actividad (y riesgos para la vida humana) perdura durante muchos miles de a√Īos. Algunos cient√≠ficos, como el galardonado f√≠sico Freeman Dyson, sostienen que la exageraci√≥n de los beneficios de la energ√≠a nuclear provienen de una combinaci√≥n de factores econ√≥micos y del sentido de culpa por los bombardeos at√≥micos sobre Hiroshima y Nagasaki.

Combustibles fósiles y fuentes renovables

El primer uso industrial de la energ√≠a hidr√°ulica para la generaci√≥n de electricidad alimentaba mediante una turbina fueron diecis√©is l√°mparas de arco de la f√°brica Wolverine en Grand Rapids (Estados Unidos, 1880).[72] La primera central hidroel√©ctrica entr√≥ en funcionamiento ese mismo a√Īo en Northumberland, Gran Breta√Īa,[73] y la primera ciudad en tener un suministro el√©ctrico fue Godalming, en Surrey (Inglaterra), ese mismo a√Īo, a corriente alterna con un alternador Siemens y una dinamo conectada a una rueda hidr√°ulica, que funcion√≥ s√≥lo tres a√Īos.[74]

Dos a√Īos m√°s tarde se abri√≥ la primera central hidr√°ulica estadounidense (r√≠o Fox, Appleton, Wisconsin). El mismo a√Īo (1882), Edison abr√≠a la primera central el√©ctrica urbana comercial. No utilizaba fuentes renovables, sino la generaci√≥n t√©rmica a petr√≥leo (con tres veces mayor eficiencia que los modelos anteriores, no comerciales), en Pearl Street (Nueva York), de 30 kW de potencia a 220-110 V de corriente continua. En 1895, su competidor, Westinghouse, abre la primera central de corriente alterna en el Ni√°gara.[75] La desconfianza de Edison hacia la corriente alterna se mantuvo hasta 1892 y hasta finales del siglo XIX se usaba principalmente corriente continua para la iluminaci√≥n.[76] El desarrollo del generador el√©ctrico y el perfeccionamiento de la turbina hidr√°ulica respondieron al aumento de la demanda de electricidad del siglo XX, de modo que desde 1920 el porcentaje la hidroelectricidad en la producci√≥n total de electricidad era ya muy significativo. Desde entonces la tecnolog√≠a de las principales instalaciones no ha variado sustancialmente. Una central hidroel√©ctrica es aquella que se utiliza para la generaci√≥n de energ√≠a el√©ctrica mediante el aprovechamiento de la energ√≠a potencial del agua embalsada en una presa situada a m√°s alto nivel que la central. El agua se lleva por una tuber√≠a de descarga a la sala de m√°quinas de la central, donde mediante enormes turbinas hidr√°ulicas se produce la generaci√≥n de energ√≠a el√©ctrica en alternadores.

Las dos características principales de una central hidroeléctrica, desde el punto de vista de su capacidad de generación de electricidad son:

  1. La potencia, que es función del desnivel existente entre el nivel medio del embalse y el nivel medio de las aguas debajo de la central, y del caudal máximo turbinable, además de las características de la turbina y del generador.
  2. La energ√≠a garantizada en un lapso de tiempo determinado, generalmente un a√Īo, que est√° en funci√≥n del volumen √ļtil del embalse, de la pluviometr√≠a anual y de la potencia instalada.

Esta forma de obtener energ√≠a el√©ctrica no est√° libre problemas medioambientales al necesitar la construcci√≥n de grandes embalses en los que acumular el agua, modificando el paisaje y los anteriores usos, tanto naturales como humanos, del agua y el entorno afectado. Proyectos gigantescos (presa de Asu√°n en Egipto, de Itaip√ļ entre Brasil y Paraguay, o de las Tres Gargantas en China) tienen repercusiones de todo tipo, e incluso su viabilidad a largo plazo es cuestionada. Las minicentrales hidr√°ulicas suelen ser mejor consideradas desde ese punto de vista, aunque su capacidad de generaci√≥n es mucho m√°s limitada.

Capacidad eólica mundial total instalada y previsiones 1997-2010. Fuente: WWEA e.V.

Actualmente se encuentra en desarrollo la explotaci√≥n comercial de la conversi√≥n en electricidad del potencial energ√©tico que tiene el oleaje del mar, en las llamadas Centrales mareomotrices. Estas utilizan el flujo y reflujo de las mareas. En general pueden ser √ļtiles en zonas costeras donde la amplitud de la marea sea amplia, y las condiciones morfol√≥gicas de la costa permitan la construcci√≥n de una presa que corte la entrada y salida de la marea en una bah√≠a. Se genera energ√≠a tanto en el momento del llenado como en el momento del vaciado de la bah√≠a.

Otras energ√≠as renovables, como la energ√≠a solar;[77] tienen una historia muy anterior a su utilizaci√≥n como generadoras de electricidad, e incluso en este campo surgieron tecnolog√≠as ya en el siglo XIX: solar con Edmund Becquerel en 1839 y Augustin Mouchet en 1861; e√≥lica desde 1881, aunque el desarrollo de rotores verticales eficaces lleg√≥ con Klemin, Savoius y Darrieus, dise√Īados en 1925, 1929 y 1931).

El impulso actual de las energ√≠as renovables proviene de las necesidades energ√©ticas de la crisis del petr√≥leo de 1973 y, m√°s recientemente, del hecho de que no emitan gases causantes de efecto invernadero, contrariamente a los combustibles f√≥siles (carb√≥n, petr√≥leo o gas natural). La producci√≥n de electricidad solar y, sobre todo, e√≥lica est√° en fuerte auge aunque a√ļn no ha desarrollado todo su potencial.

Las tecnolog√≠as utilizadas en las centrales termoel√©ctricas que utilizan combustibles f√≥siles se han perfeccionado, tanto para obtener una mayor eficiencia energ√©tica (ciclo combinado) como para reducir su impacto contaminante (lluvia √°cida). Sin embargo, la supresi√≥n de las emisiones de gases de efecto invernadero mediante la captura y almacenamiento de carbono) a√ļn no ha sido desarrollada industrialmente y constituye un tema controvertido.[78]

La pila de combustible[79] ligada a las tecnolog√≠as del hidr√≥geno es uno de los √ļltimos dise√Īos propuestos para la sustituci√≥n de las energ√≠as tradicionales.

Robótica y máquinas CNC

Artículos principales: Robot y Control numérico por computadora


1952 Una de las innovaciones m√°s importantes y trascendentales en la producci√≥n de todo tipo de objetos en la segunda mitad del siglo XX ha sido la incorporaci√≥n de robots, aut√≥matas programables[80] y m√°quinas guiadas por control num√©rico por computadora (CNC) en las cadenas y m√°quinas de producci√≥n, principalmente en tareas relacionadas con la manipulaci√≥n, trasiego de objetos, procesos de mecanizado y soldadura. Estas innovaciones tecnol√≥gicas han sido viables entre otras cosas por el dise√Īo y construcci√≥n de nuevas generaciones de motores el√©ctricos de corriente continua controlados mediante se√Īales electr√≥nicas de entrada y salida, y el giro que pueden tener en ambos sentidos, as√≠ como la variaci√≥n de su velocidad de acuerdo con las instrucciones contenidas en el programa de ordenador que los controla. En estas m√°quinas se utilizan tres tipos de motores el√©ctricos: motores paso a paso, servomotores o motores encoder y motores lineales. El primer desarrollo en el √°rea del control num√©rico por computadora (CNC) lo realiz√≥ el inventor norteamericano John T. Parsons (Detroit 1913-2007)[81] junto con su empleado Frank L. Stulen, en la d√©cada de 1940, realizando la primera demostraci√≥n pr√°ctica de herramienta con movimiento programado en 1952.

La rob√≥tica es una rama de la tecnolog√≠a (y que integra el √°lgebra, los aut√≥matas programables, las m√°quinas de estados, la mec√°nica, la electr√≥nica y la inform√°tica), que estudia el dise√Īo y construcci√≥n de m√°quinas capaces de desempe√Īar tareas repetitivas, tareas en las que se necesita una alta precisi√≥n, tareas peligrosas para el ser humano o tareas irrealizables sin intervenci√≥n de una m√°quina. Esas m√°quinas, los robots mantienen la conexi√≥n de retroalimentaci√≥n inteligente entre el sentido y la acci√≥n directa bajo el control de un ordenador previamente programado con las tareas que tiene que realizar. Las acciones de este tipo de robots son generalmente llevadas a cabo por motores o actuadores que mueven extremidades o impulsan al robot. Hacia 1942, Isaac Asimov[82] da una versi√≥n humanizada a trav√©s de su conocida serie de relatos, en los que introduce por primera vez el t√©rmino rob√≥tica con el sentido de disciplina cient√≠fica encargada de construir y programar robots. Adem√°s, este autor plantea que las acciones que desarrolla un robot deben ser dirigidas por una serie de reglas morales, llamadas las Tres leyes de la rob√≥tica.

Los robots son usados hoy en d√≠a (2008) para llevar a cabo tareas sucias, peligrosas, dif√≠ciles, repetitivas o embotadas para los humanos. Esto usualmente toma la forma de un robot industrial usado en las l√≠neas de producci√≥n. Otras aplicaciones incluyen la limpieza de residuos t√≥xicos, exploraci√≥n espacial, miner√≠a, b√ļsqueda y rescate de personas y localizaci√≥n de minas terrestres. La manufactura contin√ļa siendo el principal mercado donde los robots son utilizados. En particular, robots articulados (similares en capacidad de movimiento a un brazo humano) son los m√°s usados com√ļnmente. Las aplicaciones incluyen soldado, pintado y carga de maquinaria. La industria automotriz ha tomado gran ventaja de esta nueva tecnolog√≠a donde los robots han sido programados para reemplazar el trabajo de los humanos en muchas tareas repetitivas. Recientemente, se ha logrado un gran avance en los robots dedicados a la medicina que utiliza robots de √ļltima generaci√≥n en procedimientos de cirug√≠a invasiva m√≠nima. La automatizaci√≥n de laboratorios tambi√©n es un √°rea en crecimiento. Los robots parecen estar abarat√°ndose y empeque√Īeci√©ndose en tama√Īo, todo relacionado con la miniaturizaci√≥n de los componentes electr√≥nicos que se utilizan para controlarlos. Tambi√©n, muchos robots son dise√Īados en simuladores mucho antes de que sean construidos e interact√ļen con ambientes f√≠sicos reales.[83]

L√°ser

Artículo principal: Láser


En 1960 el físico norteamericano Charles Townes (1915 -) realizó en la Universidad de Columbia el descubrimiento que le proporcionaría su salto a la fama científica: fue descrito como Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation (máser). Sin embargo fue el físico norteamericano Gordon Gould (1920-2005) quien patentó los primeros láseres para usos industriales y militares, a pesar de que hubo muchos pleitos porque varios científicos estaban estudiando la posibilidad de tecnologías similares a partir de las teorías desarrolladas por Einstein sobre la emisión estimulada de radiación. Ello fue así porque Gould fue el científico que primero lo fabricó y le puso el nombre: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (Amplificación de Luz por Emisión Estimulada de Radiación, LASER)[84] No obstante, fue a Charles Townes a quien le fue concedido el premio Nobel de Física en 1964.

Un l√°ser es un dispositivo que utiliza un efecto de la mec√°nica cu√°ntica, la emisi√≥n inducida o estimulada, para generar un haz de luz coherente de un medio adecuado y con el tama√Īo, la forma y la pureza controlados. El tama√Īo de los l√°seres var√≠a ampliamente, desde diodos l√°ser microsc√≥picos con numerosas aplicaciones, al l√°ser de cristales dopados con neodimio con un tama√Īo similar al de un campo de f√ļtbol, usado para la fusi√≥n de confinamiento inercial, la investigaci√≥n sobre armamento nuclear u otros experimentos f√≠sicos en los que se presenten altas densidades de energ√≠a. Desde su invenci√≥n en 1960 se han vuelto omnipresentes y se pueden encontrar en miles de variadas aplicaciones en cualquier sector de la sociedad actual, incluyendo campos tan dispares como la electr√≥nica de consumo y las tecnolog√≠as de la informaci√≥n (sistemas de lectura digital de los discos duros, los CD y los DVD y del c√≥digo de barras), hasta an√°lisis cient√≠ficos y m√©todos de diagn√≥stico en medicina, as√≠ como el mecanizado, soldadura o sistemas de corte en sectores industriales y militares.[85]

Electrificación de los ferrocarriles

Artículo principal: Locomotora
Véase también: Tren eléctrico

Una de las aplicaciones más significativas de la electricidad fue la casi total electrificación de los ferrocarriles en los países más industrializados. La primera fase de este proceso, más generalizada que la segunda, fue la sustitución de las locomotoras que utilizaban carbón, por las locomotoras llamadas diésel que usan combustible obtenido del petróleo. Las locomotoras diésel-eléctricas consisten básicamente en dos componentes: un motor diésel que mueve un generador eléctrico y varios motores eléctricos (conocidos como motores de tracción) que comunican a las ruedas (pares) la fuerza tractiva que mueve a la locomotora. Generalmente hay un motor de tracción por cada eje, siendo generalmente 4 o 6 en una locomotora típica. Los motores de tracción se alimentan con corriente eléctrica y luego, por medio de engranajes , mueven las ruedas. En el caso de las locomotoras diésel no hace falta que las vías estén electrificadas, y ya se usan en casi todas las vías del mundo estén las vías electrificadas o no.

El siguiente avance tecnol√≥gico fue la puesta en servicio de locomotoras el√©ctricas directas, las que usan como fuente de energ√≠a la energ√≠a el√©ctrica proveniente de una fuente externa, para aplicarla directamente a motores de tracci√≥n el√©ctricos. Las locomotoras el√©ctricas requieren la instalaci√≥n de cables el√©ctricos de alimentaci√≥n a lo largo de todo el recorrido, que se sit√ļan a una altura por encima de los trenes a fin de evitar accidentes. Esta instalaci√≥n se conoce como catenaria. Las locomotoras toman la electricidad por un trole, que la mayor√≠a de las veces tiene forma de pant√≥grafo y como tal se conoce. El coste de la instalaci√≥n de alimentaci√≥n hace que la tracci√≥n el√©ctrica solamente sea rentable en l√≠neas de gran tr√°fico, o bien en v√≠as con gran parte del recorrido en t√ļnel bajo monta√Īas o por debajo del mar, con dificultades para la toma de aire para la combusti√≥n de los otros tipos de motor. En los a√Īos 1980 se integraron como propulsores de veh√≠culos el√©ctricos ferroviarios los motores as√≠ncronos, y aparecieron los sistemas electr√≥nicos de regulaci√≥n de potencia que dieron el espaldarazo definitivo a la elecci√≥n de este tipo de tracci√≥n por las compa√Ī√≠as ferroviarias. Las dificultades de aplicar la tracci√≥n el√©ctrica en zonas con climatolog√≠a extrema hacen que en esos casos, se siga utilizando la tracci√≥n di√©sel, ya que la nieve intensa y su filtraci√≥n por ventiladores a las c√°maras de alta tensi√≥n originan derivaciones de circuitos el√©ctricos que dejan inservibles estas locomotoras mientras dure el temporal. Las bajas temperaturas tambi√©n afectan de diferente manera al cable de contacto de la catenaria que pierde la conductividad durante intervalos de tiempo. El hito de los trenes el√©ctricos lo constituyen los llamados trenes de alta velocidad cuyo desarrollo ha sido el siguiente:

1964 El Shinkansen o tren bala japonés fue el primer tren de alta velocidad en utilizar un trazado propio, y se inauguró para los Juegos Olímpicos de Tokio 1964. 1979 Un tren de levitación magnética se instaló por primera vez en Hamburgo para la Exhibición Internacional del Transporte (IVA 79), desarrollando patentes anteriores. Hubo pruebas posteriores de trenes similares en Inglaterra y actualmente operan comercialmente líneas en Japón y China. Se combinan con el sistema de monorraíl. 1981 El Tren de Gran Velocidad (en francés: Train à Grande Vitesse), conocido como TGV, es un tipo de tren eléctrico de alta velocidad desarrollado por la empresa francesa Alstom para hacer inicialmente el recorrido entre París y Lyon. El TGV es uno de los trenes más veloces del mundo, operando en algunos tramos a velocidades de hasta 320 km/h teniendo el récord de mayor velocidad media en un servicio de pasajeros y el de mayor velocidad en condiciones especiales de prueba. En 1990 alcanzó la velocidad de 515,3 km/h, y en el 2007 superó su propio registro al llegar a los 574,8 km/h en la línea París-Estrasburgo.[86]

Electromedicina

Artículos principales: Electromedicina y Radiología
Imagen radiológica en 3D

1895. Los rayos X fueron descubiertos en 1895 por el físico alemán Wilhelm Röntgen, quien descubrió que el bombardeo de átomos metálicos con electrones de alta velocidad produce la emisión de radiaciones de gran energía. Combinados con las tecnologías de la fotografía, los rayos X permitieron obtener imágenes de partes interiores del cuerpo humano antes inaccesibles sin mediar cirugía. A partir de ese momento se convirtieron en imprescindibles medios de diagnóstico, formando parte esencial del campo denominado electromedicina.

Su uso principal en diagn√≥stico m√©dico, por ser las m√°s f√°ciles de visualizar, fue la observaci√≥n de las estructuras √≥seas. A partir de la generalizaci√≥n de esta pr√°ctica se desarroll√≥ la radiolog√≠a como especialidad m√©dica que emplea la radiograf√≠a como medio de diagn√≥stico, que sigue siendo el uso m√°s extendido de los rayos X. En desarrollos posteriores se a√Īadieron la tomograf√≠a axial computarizada (TAC, en 1967, por un equipo dirigido por los ingenieros Godfrey Newbold Hounsfield y Allan M. Cormack, premios Nobel de Medicina en 1979), la resonancia magn√©tica (descubierta como principio en 1938 y aplicada a la imagen de diagn√≥stico por Paul Lauterbur y Peter Mansfield, premios Nobel de 2003) y la angiograf√≠a (utilizada desde 1927 por el portugu√©s Egas Moniz, ganador del premio Nobel en 1949, y desarrollada de forma m√°s segura por la t√©cnica Seldinger desde 1953); as√≠ como la utilizaci√≥n terap√©utica de la radioterapia.

Los ultrasonidos fueron utilizados por primera vez en medicina por el estadounidense George Ludwig, a finales de los a√Īos 1940, mientras que la ecograf√≠a fue desarrollada en Suecia por los cardi√≥logos Inge Edler y Carl Hellmuth Hertz (hijo y sobrino nieto de los famosos f√≠sicos), y en el Reino Unido por Ian Donald y el equipo de ginecolog√≠a del hospital de Glasgow.

Se aplican otras tecnologías electromédicas en la cardiología, tanto en diagnóstico (electrocardiograma, utilizado desde 1911, que valió el premio Nobel de 1924 a Willem Einthoven) como en tratamientos (desfibrilador) y prótesis: (los marcapasos y el corazón artificial). También en áreas como los problemas de audición (mediante los audífonos) o el diagnóstico y tratamiento de problemas neurológicos y neurofisiológicos.

Se han equipado los quirófanos y unidades de rehabilitación y cuidados intensivos (UVI) o (UCI) con equipos electrónicos e informáticos de alta tecnología. Se han mejorado los equipamientos que realizan análisis clínicos y se han desarrollado microscopios electrónicos de gran resolución.

Telecomunicaciones e Internet

Artículos principales: Telecomunicación e Internet

1969 El auge de las telecomunicaciones empieza cuando se sit√ļan en el espacio exterior los primeros sat√©lites de comunicaciones, sat√©lites artificiales situados en √≥rbita alrededor de la Tierra que transmiten ondas electromagn√©ticas; pero este punto culminante tuvo su prehistoria: El t√©rmino telecomunicaci√≥n fue definido oficialmente por primera vez en 1932 durante una conferencia internacional que tuvo lugar en Madrid ("toda transmisi√≥n, emisi√≥n o recepci√≥n, de signos, se√Īales, escritos, im√°genes, sonidos o informaciones de cualquier naturaleza por hilo, radioelectricidad, medios √≥pticos u otros sistemas electromagn√©ticos").[87] La base matem√°tica sobre la que se desarrollan las telecomunicaciones dependientes de la electricidad es muy anterior: fue desarrollada por Maxwell, quien ya predijo que era posible propagar ondas por el espacio libre utilizando descargas el√©ctricas (prefacio de Treatise on Electricity and Magnetism, 1873), hecho que corrobor√≥ Heinrich Hertz con el primer transmisor de radio generando radiofrecuencias entre 31 MHz y 1.25 GHz (1887). No obstante, el inicio de la era de la comunicaci√≥n r√°pida a distancia ya hab√≠a comenzado en la primera mitad del siglo XIX con el tel√©grafo el√©ctrico, al que se a√Īadieron m√°s tarde el tel√©fono y la revoluci√≥n de la comunicaci√≥n inal√°mbrica con las ondas de radio. A principios del siglo XX apareci√≥ el teletipo que, utilizando el c√≥digo Baudot, permit√≠a enviar y recibir texto en algo parecido a una m√°quina de escribir. En 1921 la wirephoto o telefoto permiti√≥ transmitir im√°genes por tel√©fono (ya se hab√≠a hecho telegr√°ficamente desde la Exposici√≥n Universal de Londres de 1851 y comercialmente desde 1863), y a partir de entonces se comercializ√≥ el fax por AT&T. Esta misma compa√Ī√≠a norteamericana desarroll√≥ desde 1958 distintos tipos de aparatos digitales precedentes del m√≥dem para las comunicaciones telef√≥nicas, que m√°s tarde se aplicaron a la transmisi√≥n de datos entre computadoras y otros dispositivos. En los a√Īos 1960 comienza a ser utilizada la telecomunicaci√≥n en el campo de la inform√°tica con el uso de sat√©lites de comunicaci√≥n y las redes de conmutaci√≥n de paquetes.

Un sat√©lite act√ļa b√°sicamente como un repetidor situado en el espacio: recibe las se√Īales enviadas desde la estaci√≥n terrestre y las reemite a otro sat√©lite o de vuelta a los receptores terrestres. Los sat√©lites son puestos en √≥rbita mediante cohetes espaciales que los sit√ļan circundando la Tierra a distancias relativamente cercanas fuera de la atm√≥sfera. Las antenas utilizadas preferentemente en las comunicaciones v√≠a sat√©lites son las antenas parab√≥licas, cada vez m√°s frecuentes en las terrazas y tejados de nuestras ciudades. Tienen forma de par√°bola y la particularidad de que las se√Īales que inciden sobre su superficie se reflejan e inciden sobre el foco de la par√°bola, donde se encuentra el elemento receptor.

Con la puesta en marcha de los sat√©lites de comunicaciones ha sido posible disponer de muchos canales de televisi√≥n, el impresionante desarrollo de la telefon√≠a m√≥vil y de Internet. Internet es un m√©todo de interconexi√≥n descentralizada de redes de computadoras implementado en un conjunto de protocolos denominado TCP/IP y garantiza que redes f√≠sicas heterog√©neas funcionen como una red l√≥gica √ļnica, de alcance mundial. Sus or√≠genes se remontan a 1969, cuando se estableci√≥ la primera conexi√≥n de computadoras, conocida como ARPANET, entre tres universidades en California y una en Utah, EE. UU..

El siglo XXI está viviendo los comienzos de la interconexión total a la que convergen las telecomunicaciones, a través de todo tipo de dispositivos cada vez más rápidos, más compactos, más poderosos y multifuncionales. Ya no es necesario establecer enlaces físicos entre dos puntos para transmitir la información de un punto a otro. Debido a la gran velocidad de propagación de las ondas electromagnéticas, los mensajes enviados desde cualquier punto de la superficie terrestre o de su atmósfera se reciben casi simultáneamente en cualquier otro.

Véase también

Bibliografía

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Referencias

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