Historia de la electricidad para niños

La historia de la electricidad nos cuenta cómo hemos llegado a entender la electricidad, un fenómeno físico asombroso, y cómo hemos inventado aparatos para usarla en nuestra vida diaria.

La electricidad también es el nombre de una rama de la ciencia que estudia este fenómeno y de una parte de la tecnología que lo aplica. Por eso, la historia de la electricidad es parte de la historia de la ciencia y la tecnología. Aunque la electricidad se ha observado desde hace mucho tiempo, su estudio científico serio comenzó en los siglos XVII y XVIII. A finales del siglo XIX, los ingenieros lograron usarla en hogares y fábricas. La rápida expansión de la tecnología eléctrica la convirtió en la base de la sociedad moderna.

Mucho antes de que supiéramos qué era la electricidad, la gente ya conocía las descargas que producían algunos peces. Textos del Antiguo Egipto, de hace más de 4700 años, hablaban de estos peces como "los tronadores del Nilo", protectores de otros peces. Más tarde, romanos, griegos y árabes también describieron peces eléctricos. Sabían que las descargas podían viajar a través de ciertos materiales. Incluso usaban peces eléctricos para tratar dolores de cabeza o de articulaciones, esperando que la descarga los curara. Los árabes fueron los primeros en relacionar los rayos con la electricidad, usando la misma palabra para ambos.

En culturas antiguas del Mediterráneo, se sabía que al frotar objetos como el ámbar con lana o piel, estos podían atraer objetos pequeños, como plumas. Si se frotaba mucho, incluso podía saltar una chispa. Cerca de la antigua ciudad griega de Magnesia, se encontraron "piedras de Magnesia" (magnetita) que se atraían entre sí y a objetos de hierro. De ahí vienen las palabras "imán" y "magnetismo". Alrededor del año 600 a. C., el filósofo griego Tales de Mileto observó la electricidad estática. Pensó que frotar el ámbar le daba magnetismo, a diferencia de la magnetita. Aunque se equivocó en la explicación, la ciencia demostró más tarde que el magnetismo y la electricidad están relacionados.

Estas primeras ideas y registros fueron casi todo lo que se supo sobre la electricidad hasta el siglo XVII. En ese tiempo, la electricidad era vista más como una curiosidad.

Primeros estudios científicos de la electricidad

Las primeras contribuciones importantes al estudio de la electricidad fueron hechas por William Gilbert, quien investigó cuidadosamente la electricidad y el magnetismo. Él notó la diferencia entre el efecto de la magnetita y la electricidad estática producida al frotar ámbar. Gilbert inventó el término "electricus" (del griego "elektron", que significa ámbar) para describir la propiedad de atraer objetos pequeños después de frotarlos. De ahí vienen las palabras "eléctrico" y "electricidad", que aparecieron por primera vez en 1646.

Estos estudios fueron seguidos por otros científicos como Otto von Guericke, Henry Cavendish, Charles François de Cisternay du Fay, Pieter van Musschenbroek (con la botella de Leyden) y William Watson. Las observaciones científicas comenzaron a dar frutos con Luigi Galvani, Alessandro Volta, Charles-Augustin de Coulomb y Benjamin Franklin. A principios del siglo XIX, André-Marie Ampère, Michael Faraday y Georg Simon Ohm hicieron más avances. Los nombres de estos pioneros se usan hoy para las unidades de medida de la electricidad. La comprensión completa de la electricidad llegó cuando se unió con el magnetismo en un solo fenómeno, el electromagnetismo, descrito por las ecuaciones de Maxwell entre 1861 y 1865.

Los avances tecnológicos de la Primera Revolución Industrial no usaron la electricidad. Su primera aplicación práctica generalizada fue el telégrafo eléctrico de Samuel Morse (1833), que cambió las comunicaciones. La generación industrial de electricidad comenzó a finales del siglo XIX, cuando la iluminación eléctrica se extendió a calles y hogares. Las muchas aplicaciones de la electricidad la convirtieron en una fuerza clave de la Segunda Revolución Industrial. Fue una época de grandes ingenieros e inventores como Zénobe Gramme, Nikola Tesla, Frank Julian Sprague, George Westinghouse, Ernst Werner von Siemens, Alexander Graham Bell y, sobre todo, Thomas Alva Edison, quien transformó la innovación tecnológica en una actividad industrial. Los cambios científicos del siglo XX (relatividad y cuántica) estudiaron la electricidad a nivel atómico y subatómico.

La electrificación no fue solo un cambio técnico, sino una gran transformación social. Empezó con la iluminación y siguió con procesos industriales (motores eléctricos, refrigeración) y comunicaciones (telefonía, radio). La sociedad moderna depende mucho del uso doméstico de la electricidad en los electrodomésticos.

La energía eléctrica es vital para la sociedad de la información, que ha crecido desde la segunda mitad del siglo XX con inventos como el transistor, la televisión, las computadoras, la robótica e internet. Solo la motorización con petróleo es comparable en importancia. Ambos procesos requieren cada vez más energía, lo que ha llevado a la búsqueda de nuevas fuentes de energía, muchas de ellas eléctricas (energía nuclear y energías alternativas, además de la hidroelectricidad). Los desafíos de almacenar y transportar electricidad a largas distancias, y de la autonomía de los aparatos móviles, aún no se han resuelto del todo.

El impacto cultural de la "Edad de la Electricidad", como la llamó Marshall McLuhan, se debe a la altísima velocidad de propagación de la radiación electromagnética (300.000 km/s), que hace que se perciba casi al instante. Esto abrió posibilidades antes inimaginables, como la simultaneidad y la división de procesos en secuencias.

Historia antigua y clásica

El conocimiento de la electricidad estática se remonta a las civilizaciones más antiguas. Durante miles de años, fue un fenómeno interesante pero misterioso, a menudo confundido con el magnetismo. Los antiguos conocían las propiedades del ámbar (ēlektron en griego), que al frotarse atraía objetos ligeros, y del mineral de hierro magnético (la "piedra de Magnesia"), que atraía el hierro.

Algunos creen que los olmecas en América Central pudieron haber usado brújulas de piedra imantada antes del año 1000 a. C. Si fuera cierto, esto sería mil años antes que el descubrimiento chino. Se especula que los olmecas las usaban para orientar templos o entierros. La referencia más antigua al magnetismo en la literatura china está en un libro del siglo IV a. C. que dice: "La piedra imantada hace que el hierro llegue o lo atraiga".

Mucho antes de que se entendiera el electromagnetismo, la gente ya conocía los efectos de la electricidad. Los relámpagos y el fuego de San Telmo se conocían en la antigüedad, pero no se sabía que tuvieran el mismo origen. Los antiguos egipcios conocían las descargas de peces eléctricos (como el bagre eléctrico o las anguilas eléctricas). Textos de hace más de 4700 años se referían a estos peces como "el trueno del Nilo" y los veían como protectores. Los árabes, antes del siglo XV, usaban la misma palabra para relámpago (barq) y para la raya eléctrica.

Tales de Mileto, alrededor del año 600 a. C., observó que frotar pieles con ámbar hacía que atrajeran polvo y objetos ligeros. Escribió sobre lo que hoy llamamos electricidad estática. Los griegos notaron que si frotaban el ámbar lo suficiente, incluso saltaba una chispa.

Mil años después, naturalistas y médicos romanos y árabes también reportaron fenómenos electrostáticos. Escritores antiguos como Plinio el Viejo describieron el efecto adormecedor de las descargas de peces gato y rayas torpedo. Los antiguos sabían que las descargas podían viajar por objetos conductores. Pacientes con gota o dolor de cabeza eran tratados con peces eléctricos, esperando que la descarga los curara.

Varios objetos encontrados en Irak en 1938, llamados la "batería de Bagdad", se parecen a una pila y algunos creen que se usaron para recubrir metales con otros metales. Sin embargo, estas afirmaciones son debatidas y su función eléctrica es dudosa.

Edad Media y Renacimiento

La atracción magnética ya había sido explicada por Aristóteles y Tales como el trabajo de un "alma" en la piedra. Siglos después, se descubrió la polaridad de la magnetita (efectos opuestos en extremos opuestos), lo que llevó al uso de la aguja náutica (brújula), que fue clave para el descubrimiento de nuevas tierras.

En el siglo XI, el científico chino Shen Kuo (1031-1095) fue el primero en escribir sobre la brújula de aguja magnética y cómo mejoraba la navegación al usar el concepto de norte verdadero. En el siglo XII, los chinos ya usaban la brújula de piedra imantada para navegar. En 1187, Alexander Neckam fue el primero en Europa en describir la brújula y su uso.

El magnetismo fue una de las pocas ciencias que avanzaron en la Europa medieval. En el siglo XIII, Peter Peregrinus, un erudito francés, hizo experimentos sobre magnetismo y escribió el primer tratado que describe las propiedades de los imanes y las agujas de brújula. La brújula seca fue inventada alrededor de 1300 por el italiano Flavio Gioja.

El médico italiano Gerolamo Cardano escribió sobre la electricidad en 1550, distinguiendo, quizás por primera vez, entre fuerzas eléctricas y magnéticas.

Siglo XVII: La era de la experimentación

La Revolución Científica, iniciada por Copérnico y Galileo, no tuvo aplicaciones inmediatas en la electricidad. Los pocos autores que la estudiaron se limitaron a recopilar datos experimentales.

Gilbert: Materiales "eléctricos" y "aneléctricos" (1600)

El científico inglés William Gilbert (1544-1603) publicó en 1600 su libro De Magnete. En él usó la palabra latina "electricus", del griego "elektron" (ámbar), para describir los fenómenos que los griegos habían descubierto. Gilbert diferenció entre el magnetismo y la electricidad estática. Clasificó los materiales en "eléctricos" (conductores) y "aneléctricos" (aislantes) e inventó el primer electroscopio. También descubrió que la Tierra se comporta como un gran imán.

Von Guericke: Las cargas eléctricas (1660)

Las investigaciones de Gilbert fueron continuadas por el físico alemán Otto von Guericke (1602-1686). Él observó que los cuerpos electrizados se repelían después de haberse atraído. Inventó la primera máquina electrostática y produjo chispas con un globo de azufre, lo que le hizo pensar que los relámpagos eran de naturaleza eléctrica. Fue el primero en estudiar la luminiscencia (producción de luz sin calor).

Siglo XVIII: La electricidad en la Revolución Industrial

El siglo XVIII, conocido como el Siglo de las Luces, trajo un nuevo espíritu crítico. Aunque la ciencia y la tecnología aún no se influenciaban mucho, la electricidad comenzó a ser más estudiada.

Gray: Los "efluvios" (1729)

El físico inglés Stephen Gray (1666-1736) estudió la conductividad eléctrica. En 1729, fue el primero en transmitir electricidad a través de un conductor. Descubrió que para que la electricidad, o "efluvios" como él la llamaba, circulara, el conductor debía estar aislado de la tierra. Clasificó los materiales en conductores y aislantes.

Cisternay du Fay: "Carga vítrea" y "carga resinosa" (1733)

El científico francés Charles François de Cisternay du Fay (1698-1739) dedicó su vida a estudiar la electricidad. En 1733, fue el primero en identificar dos tipos de cargas eléctricas (hoy llamadas positiva y negativa). Las llamó "carga vítrea" (al frotar vidrio con seda) y "carga resinosa" (al frotar ámbar o goma con piel).

Van Musschenbroek: La botella de Leyden (1745)

El físico neerlandés Pieter van Musschenbroek (1692-1761) descubrió accidentalmente la botella de Leyden. Quería ver si una botella con agua podía almacenar cargas eléctricas. Un asistente recibió una fuerte descarga al tocar la varilla de la botella, demostrando que se había almacenado electricidad estática. Esta botella fue la base de los condensadores eléctricos actuales.

Watson: La corriente eléctrica (1747)

Sir William Watson (1715-1787), médico y físico inglés, mejoró la botella de Leyden añadiéndole una cobertura de metal, lo que aumentaba la descarga. En 1747, demostró que una descarga de electricidad estática es una corriente eléctrica.

Franklin: El pararrayos (1752)

El estadounidense Benjamin Franklin (1706-1790) investigó los fenómenos eléctricos naturales. Es famoso por su experimento con una cometa durante una tormenta, que demostró que los rayos eran descargas eléctricas. Gracias a esto, inventó el pararrayos. También propuso que la electricidad era un fluido único y clasificó las sustancias como eléctricamente positivas o negativas.

Coulomb: Fuerza entre dos cargas (1777)

El físico e ingeniero francés Charles-Augustin de Coulomb (1736-1806) estableció las leyes cuantitativas de la electrostática. En 1777, inventó la balanza de torsión para medir la fuerza entre dos cargas eléctricas. Con ella, en 1785, formuló la Ley de Coulomb, que describe cómo la fuerza entre dos cargas depende de la distancia que las separa. El culombio (C) es la unidad de carga eléctrica en su honor.

Galvani: El impulso nervioso (1780)

El médico y físico italiano Luigi Galvani (1737-1798) se hizo famoso por sus investigaciones sobre los efectos de la electricidad en los músculos de los animales. Descubrió que las patas de una rana se contraían al tocarlas con un objeto cargado. Esto lo convirtió en el pionero de los estudios sobre el papel de la electricidad en los organismos vivos. Sus discusiones con Alessandro Volta llevaron a la invención de la primera pila.

Volta: La pila de Volta (1800)

El físico italiano Alessandro Volta (1745-1827) inventó la pila, precursora de la batería eléctrica. Apilando discos de zinc y cobre separados por cartón húmedo con un líquido conductor, logró producir corriente eléctrica continua por primera vez. El voltio (V), unidad de tensión eléctrica, lleva su nombre.

Principios del siglo XIX: El tiempo de los teóricos

A principios del siglo XIX, la ciencia buscaba entender completamente la electricidad. Se descubrió que la electricidad y el magnetismo estaban relacionados, y que incluso la luz era un fenómeno electromagnético.

La novela Frankenstein o el moderno Prometeo (1818) de Mary Shelley, que usaba cadáveres y electricidad, mostró un lado más oscuro y misterioso de la electricidad, excitando la imaginación.

Davy: La electrólisis (1807) y el arco eléctrico (1808)

El químico británico Sir Humphry Davy (1778-1829) es considerado el fundador de la electroquímica. Usando la electrólisis, logró separar varios elementos químicos. En 1807, descubrió el cloro y demostró que era un elemento. También inventó una lámpara de seguridad para minas.

Ørsted: El electromagnetismo (1819)

El físico y químico danés Hans Christian Ørsted (1777-1851) predijo y demostró en 1819 que una aguja imantada se desviaba al ser colocada cerca de un conductor con corriente eléctrica. Este descubrimiento fue clave para entender la relación entre electricidad y magnetismo.

Seebeck: La termoelectricidad (1821)

El médico y físico Thomas Johann Seebeck (1770-1831) descubrió el efecto termoeléctrico. En 1821, al calentar la unión de dos metales diferentes, observó que se producía un campo magnético. Este efecto, conocido hoy como efecto Peltier-Seebeck, es la base de los termopares.

Ampère: El solenoide (1822)

El físico y matemático francés André-Marie Ampère (1775-1836) es uno de los descubridores del electromagnetismo. Sus teorías sobre la relación entre electricidad y magnetismo se publicaron en 1822. Descubrió que dos conductores paralelos con corriente en el mismo sentido se atraen, y si es en sentidos opuestos, se repelen. El amperio (A), unidad de intensidad de corriente, lleva su nombre.

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

El físico británico William Sturgeon (1783-1850) inventó en 1825 el primer electroimán. Este dispositivo fue fundamental para el telégrafo, el motor eléctrico y otras tecnologías modernas. En 1832, inventó el conmutador para motores eléctricos y en 1836, el primer galvanómetro.

Ohm: La ley de Ohm (1827)

Georg Simon Ohm (1789-1854), físico y matemático alemán, formuló en 1827 la ley que lleva su nombre (Ley de Ohm): V = I · R, que relaciona el voltaje (V), la intensidad de corriente (I) y la resistencia (R). El ohmio (Ω), unidad de resistencia eléctrica, se llama así en su honor.

Henry: Inducción electromagnética (1830)

El estadounidense Joseph Henry (1797-1878) investigó el electromagnetismo. Descubrió la inducción electromagnética, observando que un campo magnético cambiante puede generar una corriente eléctrica en un circuito. El henrio (H), unidad de inductancia, lleva su nombre.

Gauss: Teorema de Gauss de la electrostática

El matemático, astrónomo y físico alemán Johann Carl Friedrich Gauss (1777-1855) hizo importantes contribuciones a la electricidad y el magnetismo. En 1831, junto con Wilhelm Weber, construyó un telégrafo eléctrico primitivo. Su contribución más importante a la electricidad es la Ley de Gauss, que relaciona la carga eléctrica con el flujo del campo eléctrico. El gauss (G), unidad de intensidad de campo magnético, lleva su nombre.

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

El físico y químico inglés Michael Faraday (1791-1867) es conocido por descubrir la inducción electromagnética, que permitió construir generadores y motores eléctricos. También descubrió las leyes de la electrólisis. En 1831, demostró que el magnetismo produce electricidad a través del movimiento. El faradio (F), unidad de capacidad eléctrica, lleva su nombre.

Lenz: Ley de Lenz (1834)

El físico estonio Heinrich Friedrich Lenz (1804-1865) formuló en 1834 la ley de Lenz, que dice que la dirección de las corrientes inducidas siempre se opone al cambio que las produce. También investigó la relación entre la conductividad eléctrica y la temperatura.

Peltier: Efecto Peltier (1834), inducción electrostática (1840)

El físico francés Jean Peltier (1785-1845) descubrió el efecto Peltier en 1834. Este fenómeno consiste en que el paso de corriente eléctrica por la unión de dos metales diferentes puede causar calentamiento o enfriamiento. Este efecto se usa para la refrigeración termoeléctrica.

Morse: Telégrafo (1833-1837)

El inventor estadounidense Samuel Finley Breese Morse (1791-1872) es conocido por inventar el telégrafo eléctrico y el código Morse. En 1837, hizo las primeras pruebas exitosas de su telégrafo. En 1844, envió su famoso primer mensaje: "¿Qué nos ha traído Dios?".

Werner M. von Siemens: Locomotora eléctrica (1879)

El ingeniero alemán Ernst Werner von Siemens (1816-1892) construyó en 1847 un nuevo tipo de telégrafo y fundó la empresa Siemens AG. Perfeccionó la dinamo, que fue la base para generar corriente alterna en las primeras grandes centrales. Fue pionero en la primera locomotora eléctrica, presentada en 1879. El siemens (S), unidad de conductancia eléctrica, lleva su nombre.

Wheatstone: Puente de Wheatstone (1843)

El físico e inventor inglés Charles Wheatstone (1802-1875) es conocido por aplicar el circuito eléctrico que lleva su nombre (puente de Wheatstone) para medir resistencias eléctricas. Este circuito, mejorado por él en 1843, se usa para medir resistencias desconocidas.

Joule: Relaciones entre electricidad, calor y trabajo (1840-1843)

James Prescott Joule (1818-1889), físico inglés, es conocido por sus estudios sobre la energía. Su principal contribución a la electricidad es la Ley de Joule, que cuantifica el calor producido por una corriente eléctrica al pasar por una resistencia. El julio (J), unidad de energía y trabajo, lleva su nombre.

Kirchhoff: Leyes de Kirchhoff (1845)

Las principales contribuciones del físico alemán Gustav Robert Kirchhoff (1824-1887) fueron en el campo de los circuitos eléctricos. Sus leyes permiten calcular corrientes y tensiones en redes eléctricas. También fue pionero en la espectroscopia, descubriendo el cesio y el rubidio.

Thomson (lord Kelvin): Relación entre los efectos Seebeck y Peltier (1851), cable flexible (1858)

El matemático inglés William Thomson (Lord Kelvin) (1824-1907) hizo importantes trabajos en termodinámica y electrónica. En 1851, definió la Segunda Ley de la Termodinámica. En 1858, inventó el cable flexible. Es famoso por desarrollar la escala de temperatura Kelvin. También descubrió el efecto Thomson, que relaciona los efectos Seebeck y Peltier.

Ruhmkorff: La bobina de Ruhmkorff genera chispas de alto voltaje (1851)

El físico alemán Heinrich Daniel Ruhmkorff (1803-1877) construyó en 1851 la bobina de inducción o bobina de Ruhmkorff. Este aparato, precursor de los transformadores, producía alto voltaje a partir de una corriente continua. Estas bobinas fueron las precursoras de las que se usan en los automóviles para encender la mezcla de combustible.

Foucault: Corrientes de Foucault (1851)

El físico francés Léon Foucault (1819-1868) inventó el giroscopio y demostró la rotación de la Tierra con su péndulo. En electricidad, descubrió las corrientes que llevan su nombre en 1855: al rotar un disco de cobre entre los polos de un imán, se calienta por las corrientes inducidas en el metal.

Gramme: La primera dinamo (1870)

El científico belga Zénobe-Théophile Gramme (1826-1901) construyó la primera máquina de corriente continua, la dinamo, en 1870. Una dinamo transforma energía mecánica en eléctrica usando la inducción electromagnética. Fue el primer generador eléctrico apto para uso industrial.

Hittorf: El primer tubo de rayos catódicos (1872)

El catedrático alemán Johann Wilhelm Hittorf (1824-1914) contribuyó al desarrollo de la electroquímica. Su tubo de Hittorf (1872) fue precursor del tubo de Crookes, con el que William Crookes dedujo la existencia de los rayos catódicos.

Maxwell: Las cuatro ecuaciones de Maxwell (1865)

El físico y matemático escocés James Clerk Maxwell (1831-1879) es conocido por desarrollar un conjunto de ecuaciones que describen las leyes fundamentales de la electricidad y el magnetismo. Demostró que la luz y los fenómenos electromagnéticos son lo mismo y se propagan a la velocidad de la luz. Sus investigaciones hicieron posible el telégrafo sin cables y la radio.

Finales del siglo XIX: El tiempo de los ingenieros

A finales del siglo XIX, la electricidad avanzó mucho en las comunicaciones. Los ingenieros y inventores tuvieron un papel clave. La demostración de las ondas electromagnéticas por Heinrich Hertz en 1888 impulsó el uso de la corriente alterna.

Dos inventos que usaron el motor eléctrico cambiaron la vida urbana: el ascensor eléctrico y el tranvía eléctrico. Esto permitió el crecimiento de grandes ciudades y la movilidad de las personas. El metro de Londres, que usaba locomotoras de vapor, adoptó la tracción eléctrica en 1890 para líneas más profundas.

Graham Bell: El teléfono (1876)

El escocés-estadounidense Alexander Graham Bell (1847-1922) obtuvo la patente oficial del teléfono en Estados Unidos en 1876, aunque otros investigadores como Antonio Meucci habían desarrollado dispositivos similares antes. Bell contribuyó al desarrollo de las telecomunicaciones con su empresa, Bell Telephone Company.

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

El inventor estadounidense Thomas Alva Edison (1847-1931) es considerado uno de los mayores inventores. Aunque no inventó la lámpara incandescente, la perfeccionó. En 1879, logró que su bombilla con filamento de bambú carbonizado brillara por 48 horas. En 1882, instaló la primera gran central eléctrica en Nueva York. Su sistema de corriente continua fue luego superado por la corriente alterna de Nikola Tesla y George Westinghouse.

Edison fundó el laboratorio de Menlo Park, donde trabajó en equipo y registró más de mil patentes, incluyendo el fonógrafo y un proyector de películas. Descubrió el efecto Edison, que fue fundamental para la radio y la electrónica.

Hopkinson: El sistema trifásico (1882)

El ingeniero y físico inglés John Hopkinson (1849-1898) contribuyó al desarrollo de la electricidad con el sistema trifásico para generar y distribuir corriente eléctrica, que patentó en 1882. Este sistema usa tres corrientes alternas desfasadas 120 grados.

Hertz: Demostración de las ecuaciones de Maxwell y la teoría electromagnética de la luz (1887)

El físico alemán Heinrich Rudolf Hertz (1857-1894) demostró la existencia de las ondas electromagnéticas predichas por Maxwell. Fue el primero en crear dispositivos que emitían y detectaban ondas de radio. En 1887, descubrió el efecto fotoeléctrico. La unidad de frecuencia, el hercio (Hz), lleva su nombre.

Westinghouse: El suministro de corriente alterna (1886)

El inventor e industrial estadounidense George Westinghouse (1846-1914) fue clave en la adopción de la corriente alterna para el suministro de energía eléctrica en Estados Unidos. Compró a Nikola Tesla su patente para la producción y transporte de corriente alterna, y perfeccionó el transformador y el alternador. En 1886, fundó la Westinghouse Electric & Manufacturing Company.

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

El ingeniero e inventor Nikola Tesla (1856-1943) es reconocido por sus aportaciones a la energía eléctrica. Desarrolló la teoría de campos rotantes, base de los generadores y motores de corriente alterna. En 1887, construyó el motor de inducción de corriente alterna. En 1893, logró transmitir energía electromagnética sin cables, creando el primer radiotransmisor. La unidad de inducción magnética, el tesla, lleva su nombre.

Steinmetz: La histéresis magnética (1892)

El ingeniero e inventor Charles Proteus Steinmetz (1865-1923) es conocido por sus investigaciones sobre la corriente alterna y el desarrollo del sistema trifásico. Sus trabajos impulsaron el uso de la electricidad en la industria.

Röntgen: Los rayos X (1895)

El físico alemán Wilhelm Conrad Röntgen (1845-1923) produjo en 1895 la primera radiación electromagnética conocida como Rayos X. Gracias a su descubrimiento, recibió el primer Premio Nobel de Física en 1901. Los rayos X se usan ampliamente en medicina para diagnósticos.

Pupin: La bobina de Pupin (1894) y las imágenes de rayos X (1896)

El físico y electrotécnico serbio Michael Idvorsky Pupin (1854-1935) desarrolló en 1896 un método para obtener imágenes de rayos X rápidamente. También inventó la pantalla fluorescente para imágenes radiológicas y un sistema para mejorar las comunicaciones telefónicas a través de cables.

Thomson: Los rayos catódicos (1897)

El físico inglés Joseph John Thomson (1856-1940) descubrió que los rayos catódicos estaban formados por partículas atómicas con carga negativa, a las que llamó "corpúsculos" y que hoy conocemos como electrones. Demostró que eran mucho más ligeras que el hidrógeno. Este fue el primer descubrimiento de partículas subatómicas. Recibió el Premio Nobel de Física en 1906.

Hermanos Lumière: El inicio del cine (1895)

A finales del siglo XIX, varios inventores trabajaron en sistemas para ver y proyectar imágenes en movimiento. Los hermanos Lumière, con su cinematógrafo, hicieron la primera exhibición pública de cine en París el 28 de diciembre de 1895. Al principio, la luz venía de una llama, pero por seguridad y eficiencia, se adoptó el arco eléctrico incandescente. La motorización eléctrica de cámaras y proyectores se hizo esencial, especialmente con la llegada del cine sonoro.

Marconi: La telegrafía inalámbrica (1899)

El ingeniero y físico italiano Guglielmo Marconi (1874-1937) es conocido como el inventor del primer sistema práctico de señales telegráficas sin hilos, que dio origen a la radio. En 1899, logró comunicación telegráfica inalámbrica a través del Canal de la Mancha. En 1909, recibió el Premio Nobel de Física por su trabajo.

Hewitt: La lámpara de vapor de mercurio (1901-1912)

El ingeniero eléctrico Peter Cooper Hewitt (1861-1921) introdujo la lámpara de vapor de mercurio, un avance importante en iluminación eléctrica. Descubrió que el mercurio era el gas más adecuado para producir luz. Aunque no era ideal para uso doméstico, se usó en medicina y en el revelado de películas.

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

El ingeniero alemán Gottlob Honold (1876-1923), que trabajaba en la empresa Robert Bosch, fabricó en 1902 una bujía económicamente viable. Esta bujía, conectada a un magneto de alta tensión, hizo posible el desarrollo de los motores de combustión interna modernos. En 1913, Honold también participó en el desarrollo de los faros parabólicos para automóviles.

Los cambios de paradigma del siglo XX

El efecto fotoeléctrico, descubierto por Heinrich Hertz en 1887, no tuvo una explicación teórica hasta la obra de Albert Einstein en 1905. Más tarde, Robert Andrews Millikan demostró que la teoría de Einstein era correcta.

En 1911, se probó experimentalmente el modelo atómico de Ernest Rutherford (núcleo con masa y carga positiva y electrones alrededor).

La investigación atómica requirió superar grandes desafíos tecnológicos. En 1928, Merle Tuve usó un transformador Tesla para alcanzar tres millones de voltios. En 1932, John Cockcroft y Ernest Walton desintegraron átomos de litio. En 1937, Robert van de Graaff construyó generadores de cinco millones de voltios. Ernest Lawrence construyó ciclotrones para estudiar partículas elementales.

La industria eléctrica creció con la sociedad de consumo, dando lugar a grandes empresas multinacionales como General Electric, Westinghouse Electric, Siemens AG y Philips.

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

El físico holandés Hendrik Antoon Lorentz (1853-1928) investigó la termodinámica, la radiación, el magnetismo y la electricidad. Formuló las transformaciones de Lorentz, que son la base de la teoría de la relatividad. En 1902, compartió el Premio Nobel de Física con Pieter Zeeman por el descubrimiento del efecto Zeeman, que es fundamental para la tomografía por resonancia magnética.

Einstein: El efecto fotoeléctrico (1905)

Albert Einstein (1879-1955) es considerado el científico más importante del siglo XX. En 1905, explicó el efecto fotoeléctrico, que consiste en la emisión de electrones por un material cuando se ilumina con radiación. Propuso la idea de "cuantos" de radiación (fotones) para explicarlo. Recibió el Premio Nobel de Física en 1921. El efecto fotoeléctrico es la base de la energía solar y se usa en detectores de llama y células fotovoltaicas.

Millikan: El experimento de Millikan (1909)

El físico estadounidense Robert Andrews Millikan (1868-1953) es conocido por medir la carga del electrón. Mediante su "experimento de la gota de aceite", determinó que la carga del electrón es la unidad básica de electricidad. Recibió el Premio Nobel de Física en 1923.

Onnes: Superconductividad (1911)

El físico holandés Heike Kamerlingh Onnes (1853-1926) descubrió la superconductividad en 1911. Observó que la resistencia eléctrica del mercurio desaparecía bruscamente al enfriarse a temperaturas muy bajas. Recibió el Premio Nobel de Física en 1913. Las aplicaciones de la superconductividad incluyen electroimanes potentes y circuitos digitales.

Zworykin: La televisión (1923)

El ingeniero ruso Vladimir Zworykin (1889-1982) dedicó su vida al desarrollo de la televisión. En 1923, inventó el iconoscopio, que convertía imágenes ópticas en señales eléctricas, y el kinescopio, que transformaba esas señales en imágenes visibles. Sus investigaciones fueron clave para la televisión electrónica y otros dispositivos electrónicos.

Howard Armstrong: Frecuencia modulada (FM) (1935)

El ingeniero eléctrico Edwin Howard Armstrong (1890-1954) fue un inventor prolífico en la era de la radio. En 1935, desarrolló el sistema de radiodifusión de frecuencia modulada (FM), que mejoró la calidad del sonido y redujo las interferencias. El sistema FM es hoy el más usado en radio y televisión.

Watson-Watt: El radar (1935)

El radar (detección y medición de distancias por radio) fue creado en 1935 y desarrollado en Inglaterra. Su principal impulsor fue el físico Robert Watson-Watt (1892-1973). El radar se convirtió en una ayuda fundamental para la navegación y el control del tráfico aéreo.

La segunda mitad del siglo XX: Era espacial o Edad de la electricidad

Después de la Segunda Guerra Mundial, la competencia entre Estados Unidos y la Unión Soviética impulsó la ciencia y la tecnología. Muchos avances tecnológicos, como los electrodomésticos y la electrónica digital, llegaron a la vida cotidiana.

Los programas de investigación se hicieron muy costosos y a largo plazo, involucrando a equipos científicos en instituciones públicas y privadas. La segunda mitad del siglo XX se caracterizó por la Revolución Científico-Técnica, con avances en electrónica y medicina que transformaron la sociedad. El desarrollo de las telecomunicaciones e Internet llevó a la "sociedad de la información".

La automatización y la robótica transformaron la industria. Inventos como los electrodomésticos, ordenadores, satélites de comunicación, energía nuclear y electromedicina cambiaron nuestra forma de vida.

Ordenadores

La primera computadora electrónica funcional fue la alemana Z3 de Konrad Zuse en 1941. La ENIAC, construida en 1946 en Estados Unidos, fue una de las primeras computadoras electrónicas a gran escala. Era enorme y consumía mucha energía. La EDVAC (1949) fue la primera con un programa almacenado. La UNIVAC I (1951) fue la primera computadora comercial.

En 1953, IBM lanzó el IBM 650, una computadora producida en masa. La IBM 360 (1964) fue la primera en usar el término "byte" y popularizó la computación remota. En 1971, Intel lanzó el 4004, el primer microprocesador en un solo chip, que dio paso a los ordenadores personales. Hoy, los microprocesadores tienen millones de transistores.

Transistor, Electrónica digital y Superconductividad

La electrónica, que estudia el flujo de electrones, comenzó con el diodo de vacío en 1904. El gran avance fue el transistor, inventado en 1947 por Walter Houser Brattain, John Bardeen y William Bradford Shockley en los laboratorios Bell. El transistor es un pequeño dispositivo semiconductor que amplifica y conmuta señales. Sus ventajas son su tamaño, eficiencia y bajo consumo.

El transistor ha impulsado el desarrollo de la electrónica y la informática. La primera aplicación fue en audífonos. En 1956, Brattain, Shockley y Bardeen compartieron el Premio Nobel de Física. En 1958, se desarrolló el primer circuito integrado, y en 1970, el primer microprocesador.

En 1951, John Bardeen, junto con Leon N. Cooper y John Robert Schrieffer, creó la teoría de la superconductividad, la desaparición de la resistencia eléctrica en ciertos materiales a temperaturas muy bajas. Por esto, Bardeen ganó su segundo Premio Nobel de Física en 1972. Las aplicaciones de la superconductividad incluyen electroimanes potentes y circuitos digitales.

El reto de la generación de electricidad

Centrales nucleares

Una central nuclear genera electricidad a partir de energía nuclear, usando materiales que producen calor mediante reacciones nucleares. Este calor se usa para mover un alternador y producir electricidad. La energía nuclear se obtiene de reacciones en isótopos de elementos como el uranio-235.

El 2 de diciembre de 1942, se construyó el Chicago Pile-1, el primer reactor nuclear hecho por el hombre. Las empresas General Electric y Westinghouse desarrollaron reactores para submarinos y luego para generar electricidad comercialmente. El 20 de diciembre de 1951, se generó electricidad por primera vez con un reactor nuclear. La primera central nuclear conectada a la red fue la rusa de Obninsk en 1954.

El desarrollo de la energía nuclear creció mucho, especialmente en Francia y Japón, tras la crisis del petróleo de 1973. Sin embargo, el accidente de Chernóbil en 1986 frenó este crecimiento. En 2007, había 439 centrales nucleares en el mundo, generando aproximadamente el 15% de la electricidad mundial. La mayoría de los países han suspendido nuevas construcciones debido a los desafíos de almacenar los residuos nucleares.

Combustibles fósiles y fuentes renovables

El primer uso industrial de la energía hidráulica para generar electricidad fue en 1880 en Estados Unidos. La primera central hidroeléctrica comercial se abrió en 1882 en Appleton, Wisconsin. Ese mismo año, Edison abrió la primera central eléctrica urbana comercial en Nueva York, usando petróleo.

Una central hidroeléctrica genera electricidad aprovechando la energía del agua embalsada en una presa. El agua mueve turbinas que generan electricidad. Aunque es una fuente de energía limpia, la construcción de grandes embalses puede tener impactos ambientales.

Actualmente, se está desarrollando la conversión de la energía del oleaje del mar en electricidad (centrales mareomotrices). Otras energías renovables, como la solar y la eólica, están en auge debido a la necesidad de energía y a que no emiten gases que causan el efecto invernadero.

Las centrales termoeléctricas que usan combustibles fósiles han mejorado su eficiencia y reducido su impacto contaminante. La pila de combustible, ligada a las tecnologías del hidrógeno, es una de las últimas propuestas para reemplazar las energías tradicionales.

Robótica y máquinas CNC

Una de las innovaciones más importantes en la producción del siglo XX ha sido la incorporación de robots y máquinas guiadas por ordenador (CNC). Esto fue posible gracias a nuevos motores eléctricos controlados electrónicamente. El primer desarrollo en control numérico por computadora fue realizado por John T. Parsons en la década de 1940.

La robótica es una rama de la tecnología que estudia el diseño y construcción de máquinas capaces de realizar tareas repetitivas, de alta precisión, peligrosas o imposibles para los humanos. Los robots industriales se usan en líneas de producción para soldar, pintar y cargar maquinaria. También se usan en la medicina, exploración espacial y minería. Isaac Asimov introdujo el término "robótica" y las "Tres leyes de la robótica".

Láser

En 1960, Charles Townes descubrió el máser (amplificación de microondas por emisión estimulada de radiación). Gordon Gould patentó los primeros láseres para usos industriales y militares, y le dio el nombre de LASER (amplificación de luz por emisión estimulada de radiación). Charles Townes recibió el Premio Nobel de Física en 1964.

Un láser es un dispositivo que usa la emisión estimulada para generar un haz de luz coherente. Los láseres varían mucho en tamaño y se usan en electrónica de consumo (lectores de CD/DVD), análisis científicos, medicina, industria (corte y soldadura) y aplicaciones militares.

Electrificación de los ferrocarriles

Una de las aplicaciones más importantes de la electricidad fue la electrificación de los ferrocarriles. Primero, las locomotoras de carbón fueron reemplazadas por diésel-eléctricas. Luego, se introdujeron las locomotoras eléctricas directas, que toman energía de cables eléctricos instalados a lo largo de las vías (catenaria).

La electrificación es rentable en líneas de mucho tráfico o en túneles. Los trenes eléctricos de alta velocidad son un hito, como el Shinkansen japonés (1964) y el TGV francés (1981), que alcanzan velocidades muy altas.

Electromedicina

Los rayos X, descubiertos en 1895 por Wilhelm Röntgen, permitieron obtener imágenes del interior del cuerpo humano sin cirugía. Se convirtieron en una herramienta esencial para el diagnóstico médico, dando origen a la radiología. Desarrollos posteriores incluyen la tomografía axial computarizada (TAC), la resonancia magnética y la angiografía.

Los ultrasonidos se usaron por primera vez en medicina a finales de los años 1940. Otras tecnologías electromédicas se aplican en cardiología (electrocardiogramas, desfibriladores, marcapasos), problemas de audición (audífonos) y neurología. Los quirófanos y unidades de cuidados intensivos están equipados con tecnología electrónica e informática avanzada.

Telecomunicaciones e Internet

El auge de las telecomunicaciones comenzó con los satélites de comunicaciones en el espacio. El término "telecomunicación" se definió oficialmente en 1932. La base matemática fue desarrollada por Maxwell, quien predijo la propagación de ondas por el espacio. La era de la comunicación rápida a distancia comenzó con el telégrafo eléctrico, seguido por el teléfono y la radio.

En el siglo XX, aparecieron el teletipo y el telefoto (fax). En los años 1960, se usaron satélites de comunicación y redes de conmutación de paquetes para la informática. Un satélite actúa como un repetidor en el espacio, recibiendo y retransmitiendo señales.

Con los satélites, se hizo posible tener muchos canales de televisión, el desarrollo de la telefonía móvil e Internet. Internet, una red global descentralizada de computadoras, se originó en 1969 con ARPANET. En el siglo XXI, la interconexión total de dispositivos es una realidad, permitiendo que los mensajes se reciban casi instantáneamente en cualquier parte del mundo.

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Véase también

En inglés: History of electromagnetic theory Facts for Kids