jueves, 31 de diciembre de 2015

Historia de la electricidad (X): Se domina al rayo. Economía aplicada a la electricidad



Benjamín Franklin (USA 1706-1790)

En este caso se da la combinación de ocupaciones habitual en los científicos de la época, político, director de correos, impresor, periodista, editor, congresista, padre de la independencia, embajador, físico. Solo le faltaba ser clérigo.

Compaginó su carrera política con la científica, que comenzaron casi a la par. Gran admirador de Addison y de Newton, es elegido en 1743 para presidir la Sociedad Filosófica Estadounidense, institución similar a la Royal Society británica, para la que también fue elegido como miembro en 1756, mientras que la academia de ciencias francesa le dio el título de mejor científico vivo en 1772.

Además de electricidad, se ocupó de muchas otras ramas de la ciencia, fue el primero en describir la corriente del Golfo, ideó el cuentakilómetros usado en la oficina postal para medir las distancias recorridas por los carteros, como las casas eran de madera los incendios eran habituales, por lo que ideó la chimenea de Pensilvania de la que deriva las estufas de leña metálicas actuales, para corregir su visión ideó las lentes bifocales, y entre otras cosas curiosas es el padre de las aletas de buceo o de un instrumento musical llamado armónica de cristal, que produce el mismo sonido al que se produce frotando el borde de una copa con el dedo.
Franklin tocando la armónica de cristal (fuente: sineris.es)


En 1747 se interesa en la electricidad y a partir de sus investigaciones aporta dos grandes avances en la materia, el mas conocido es el pararrayos, pero formula una teoría fundamental sobre las cargas eléctricas, la cual supuso el primer avance importante en la comprensión de la corriente eléctrica, pero es mas conocido por ser el inventor del pararrayos, aunque el solo postuló su idea y no llegó a construir el primero, pero es famoso por el experimento de la cometa.

El experimento de la cometa (fuente: wikipedia)

Postulaba que las tormentas eran fenómenos de tipo eléctrico, y su famoso experimento lo describió el mismo en su periódico, The Pennsylvania Gazatte, el 19 de Octubre de 1752, aunque seguramente se realizó el 15 de ese mes. Para demostrarlo voló una cometa que tenía su estructura de metal con una punta afilada, manejada a través de un cordel en cuyo extremo ató una llave, y remató el hilo con uno de seda no conductora, aconsejando permanecer en una casa tras una ventana sujetando el hilo de seda, para evitar que esta se mojara y volviera conductora. Cuando la cometa subió lo suficiente las cargas se recogían en la estructura y a través del hilo mojado llegaban a la llave y salían en forma de chispas por sus puntas (ver la beatificación eléctrica). Realmente tuvo mucha suerte, ya que el hilo cubierto de agua de la humedad y la lluvia es un buen camino para que los rayos pueden saltar usando el hilo hacia la mano del que maneja la cometa, lo que de echo sucedió cuando en 1753 moría por repetir el experimento el ruso Georg Wilhem, encargado del observatorio astronómico de la Academia de Ciencias de San Petersburgo.

Dijo que si se ubicaba una Botella de Leyden en contacto con la llave podría recogerse esa electricidad, aunque no realizó este experimento, pero si sugirió la forma de hacerlo sin el peligro de sujetar el hilo, sabiendo que la electricidad acude a las puntas, sugirió sujetar una barra metálica afilada a un poste, y recoger la electricidad en la base, aislada de tierra mediante una estructura de madera.

Esta idea realmente fue desarrollada en Francia, en mayo de 1752, en la pequeña ciudad de Marly-La-Ville por Thomas-François Dalibard y Georges-Louis Leclerc, Conde de Buffon, sobre una torre de madera ubicaron una barra metálica puntiaguda de 12 metros, conectada a una botella de vino en la base para comportarse como botella de Leyden. Esperaron una tormenta, y cuando se presentó el rayo golpeó la barra, y un ayudante que se acercó demasiado recibió una fuerte descarga.
Experimento en Marly-la-Ville (fuente: sciencephoto.com)

A partir de la existencia de los dos tipos de electricidad descritos por Du Fay (ver entrada correspondiente), tuvo una genial idea que se ha demostrado aproximadamente cierta. Postuló que la electricidad era un fluido invisible existente en la materia, que podía estar en exceso o en defecto, y de igual manera que en la economía, cuando hay una falta de fondos en un lugar se compensa con los excesos de fondos de otros lugares, así también en la electricidad podía haber por exceso (carga positiva o vítrea) o por defecto (carga negativa o resinosa), y que las cargas circulaban de la parte con exceso a la parte con defecto, por tanto de positivo a negativo. Hoy día se sabe que la teoría es correcta pero de forma contraria, al ser las cargas eléctricas electrones negativos cuando hay exceso la carga es negativa y cuando hay defecto es positiva, y la electricidad circula de negativo a positivo, cosa que se supo solo con la moderna teoría atómica, pero como para el estudio de los circuitos electrónicos es casi siempre indiferente el sentido de la corriente para su estudio en los circuitos, se mantiene el convencionalismo de que circula de positivo a negativo. Hoy día se habla de diferencias de potenciales, circulando la electricidad de los puntos de mayor diferencia de potencial hacia los de menor diferencia de potencial.

martes, 22 de diciembre de 2015

Historia de la electricidad (IX): La electricidad se convierte en espectáculo



Uno de los usos de la electricidad era por sus supuestos efectos terapeuticos, los doctores aplicaban pequeñas descargas a los pacientes para tratar múltiples males, desde la migraña a dolores de todo tipo, oviamente sin resultado, pero el efecto placebo ha existido siempre. Está documentado que en el año 1767 se usaban estos aparatos en el Middlesex Hospital de Londres, y la adquisicion en el 1768 de un aparato similar por el hospital de San Bartolomé.
Tratando a una paciente con electricidad. Se parecia un generador electrostático, al final del mismo cuelga una botella de Leyden, y el doctor está aplicando descargas en el brazo (fuente: elementos.buap.mx)


En una época en la que la diversión era el teatro y la ópera, en el siglo XVIII hubo una gran explosión de espectáculos basados en la nueva y misteriosa electricidad tanto en los salones de la alta sociedad como en los mercados. En un mundo sin muchas fuentes de entretenimiento eran muy populares este tipo de actuaciones. Magos callejeros y grandes espectáculos se preparaban para que la gente, a cambio de unas monedas, pudiera sentir el nuevo fenómeno.

Frotando una varilla de cristal con un paño de seda, la atracción de pequeñas plumas se convirtió en algo habitual, pero la estrella eran las chispas, gracias a las nuevas máquinas generadoras los espectáculos cambiaron. El actuante cargaba su cuerpo de electricidad y tocaban a las personas, que sentían el chispazo en su cuerpo. 

Otro truco espectacular era la "beatificación eléctrica", se tiene referencia de que la ideó en 1737 un físico y poeta en la Universidad de Leipzig (Alemania) llamado Georg Matthias Bose. Se sentaba a una persona en una silla aislada y se le colocaba una especie de corona rodeada de puntas romas, al cargar esta con electricidad se producía un resplandor entorno a la misma, con aspecto del típico halo que se dibujaba a los santos. La corona no podía tener puntas pues en ese caso se producían chispas en lugar del efecto, que es el mismo que los marineros conocen como "el fuego de San Telmo".

La beatificación eléctrica (fuente: lateralscience.blogspot.com)

Para los más atrevidos, se cargaba una botella de Leyden, se formaba una cadena de personas uniendo sus manos, y el primero tocaba la punta de la botella transmitiéndose por toda la cadena de personas. Este peligroso espectáculo si el actuante se excedía con la carga, permitía a un grupo numeroso conocer la fuerza de la electricidad.

Casa del rayo, es un botella de Leyden, se carga por la bola de la derecha y las chispas aparecen en la punta de la izquierda (fuente: Bertuchi Endeavour)

Basado en otras investigaciones de Cavendish usando electricidad y gases, se hacía otro efecto impactante en el momento, en el que recordemos para encender un fuego se usaba yesca y pedernal. Usando un vaso metálico lleno de un líquido inflamable, lo que era sencillo de conseguir ya que en aquella época el brandi de las cenas de los salones de la alta sociedad (o el grog en los mercados), tenía un alto contenido alcohólico, el ejecutante se cargaban de electricidad y acercando el dedo a la copa se producía una chispa que prendía el contenido.

Experimentando con la electricidad (fuente: tecnologiatic2011)

Todas estas actuaciones estaban minuciosamente preparadas, ya que para que funcionaran debían mantener o evitar el contacto con tierra para formar los circuitos, o aislarse para no perder las cargas una vez adquiridas.