George Ohm y la resistencia eléctrica

El 16 de marzo de 1789, nace en Erlangen, al sur de Alemania, el docente, físico y matemático alemán Georg Simon Ohm, conocido por sus estudios en el campo de la corriente eléctrica.

Fue hijo de Johann Wolfgang Ohm, cerrajero de oficio, y de Maria Elizabeth Beck. A pesar de no tener educación formal, su padre era un autodidacta y les dio una excelente educación a partir de sus propias enseñanzas.

Alternó en los años de adolescencia el trabajo con los estudios, en los que demostró preferencia por los de carácter científico. En 1803 empezó a asistir a la Universidad de Erlangen, donde hizo rápidos progresos. Primero enseñó como maestro en Bamberg; pero en 1817 fue nombrado profesor de matemáticas y física en el Instituto de Colonia, que contaba con su propio y bien equipado laboratorio de física.

Una vez instalado allí, Ohm prosiguió sus estudios en matemáticas, leyendo los trabajos de destacados matemáticos franceses de la época. Prosiguió más tarde con trabajos experimentales en el laboratorio de física del colegio.

Usando los resultados de sus experimentos, Ohm fue capaz de definir la relación existente entre las magnitudes presentes en un circuito eléctrico: la tensión eléctrica, la corriente y la resistencia. La descripción de estas relaciones fundamentales, que representa el verdadero comienzo de análisis de circuitos eléctricos y ahora se conoce como la ley de Ohm, apareció en su obra más famosa: un libro publicado en 1827 titulado "El circuito galvánico investigado matemáticamente".

Ver también: Alessandro Volta y la pila eléctrica

En la actualidad, la Ley de Ohm es fundamental para comprender el comportamiento de la electricidad en los circuitos de las instalaciones eléctricas residenciales.

Ohm también concluyó que existen cuatro factores que influyen en la resistencia eléctrica de un conductor: el material de que esté hecho, su longitud, su área transversal y su temperatura.

Sus trabajos fueron recompensados con la “Medalla Copley” de la Royal Society de Londres. También recibió el reconocimiento de varias academias, entre ellas las de Turín y Berlín, que lo nombraron miembro electo. En 1845 era ya miembro activo y formal de la Bayerische Akademie.

En 1849 Ohm aceptó un puesto en Múnich como conservador del gabinete de Física de la Bayerische Akademie y dictó numerosas conferencias en la Universidad de Múnich. En 1852 alcanzó la ambición de toda su vida: fue designado profesor titular de la cátedra de física de la Universidad de Múnich.

Georg Simon Ohm falleció el 6 de julio de 1854 en Múnich, Baviera, actual Alemania.

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André-Marie Ampère

André-Marie Ampère fue un matemático y físico francés del siglo XIX, reconocido por sus aportaciones al estudio de la corriente eléctrica y el magnetísmo.

Ampère fue un niño precoz y, antes de conocer los números, ya hacía cálculos con ayuda de piedritas y migas de pan. Desde niño demostró ser un genio. Siendo muy joven empezó a leer y a los doce años iba a consultar los libros de matemáticas de la biblioteca de Lyon. Su padre, Jean-Jacques Ampère, era un ferviente seguidor de Rousseau y, siguiendo su libro Emilio, o De la educación, le dio una instrucción sin obligaciones: Ampère «nunca fue a la escuela» salvo para dar clases él mismo. Su padre le enseñó ciencias naturales, poesía y latín, hasta que descubrió el interés y el talento de su hijo para la aritmética. Desde los cuatro años ya leía a Buffon y no retoma más que las lecciones de latín (aprendió esta lengua en unas pocas semanas) para poder entender los trabajos de Leonhard Euler y de Daniel Bernoulli.

En 1793 sufrió una profunda depresión por la muerte de su padre quien, retirado como juez en Lyon, se opuso firmemente a los excesos revolucionarios que llevaron al levantamiento de la ciudad contra la Convención Nacional y al sitio de Lyon; al poco tiempo arrestado, fue llevado a prisión y ejecutado el 25 de noviembre.

Ver también: Michael Faraday y el campo electromagnético.

En 1796 André-Marie conoció a Julie Carron, con quien se casó en 1799. A partir de 1796, Ampère dio en Lyon clases privadas de matemáticas, química e idiomas. En 1801, obtuvo el puesto de profesor de Física y Química (en Francia fundidas en una sola asignatura) en Bourg-en-Bresse, en la École centrale de Ain (actualmente, preparatoria Lalande), dejando en Lyon a su esposa y a su hijo (llamado Jean-Jacques, en honor a su padre). Su esposa murió en 1803. Su pequeño tratado, publicado en 1802, Considérations sur la théorie mathématique du jeu (Consideraciones sobre la teoría matemática del juego) atrajo la atención de Jean Baptiste Joseph Delambre, cuya recomendación le permite ser nombrado profesor de Matemáticas trascendentes en la preparatoria de Lyon (hoy en día, Escuela Ampère).

En 1804 nombrado profesor particular de análisis en la École polytechnique, se instaló en París. En 1806, se casó en segundas nupcias con Jeanne-Françoise Potot, quien murió en Versailles en 1866 a los 88 años. Tuvieron una hija llamada Albine.

En 1808 fue nombrado Inspector General de la Universidad y profesor de matemáticas en la École Polytechnique, volviéndose más popular que el gran matemático Cauchy.

Ampère descubrió que las causas físicas del movimiento de un metal magnetizado (una aguja) al aplicarle una corriente eléctrica, y con ello sentó las bases para el funcionamiento de los aparatos de medición de corriente eléctrica, los amperímetros que actualmente forman parte del multímetro.
También descubrió la interacción entre la corriente eléctrica y el campo magnético: demostró que dos conductores paralelos por los que circula una corriente en el mismo sentido se atraen; mientras que las corrientes en sentido opuesto se repelen, con lo cual no queda duda de que la corriente eléctrica produce un campo magnético.

Inventó también el primer telégrafo eléctrico y, junto a François Arago, el electroimán. Fue gracias a Ampère que se dieron a conocer los términos corriente eléctrica y tensión eléctrica.
En su honor, su nombre le fue dado a la unidad de corriente eléctrica, el amperio.

Ampère murió durante una jornada de inspección en la enfermería del liceo Thiers de Marsella en 1836 a los 61 años. Está enterrado en el cementerio de Montmartre en París.

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Michael Faraday y el campo electromagnético

Michael Faraday fue un físico y químico británico del siglo XIX. Es reconocido por haber descubierto la inducción magnética, fenómeno que permitió la construcción de generadores y motores eléctricos. Faraday también planteó las leyes de la electrólisis, por lo que es considerado como el verdadero fundador del electromagnetismo y la electroquímica.

Faraday fue el primero en deducir y comprobar que el magnetismo y la electricidad son dos aspectos del mismo fenómeno, esto es: el magnetismo produce electricidad y la electricidad magnetiza los cuerpos. Los experimentos de Faraday demostraron que la fuerza que ejercen entre si las respectivas cargas positivas y negativas de un cuerpo crea un campo de fuerza electromagnético a su alrededor.

Para comprobar la existencia del campo de fuerza electromagnético coloca un imán debajo de una hoja de papel. Esparce un poco de rebaba metálica sobre el lugar donde se encuentra el imán. Verás como las rebabas metálicas son atraídas por el campo de fuerza del imán y dibujan las líneas de fuerza electrostática sobre la superficie del papel.

Ver también: 188 años del fallecimiento de Alessandro Volta

Todos los objetos están cargados electrostáticamente en mayor o menor medida (incluyendo el cuerpo humano) con cargas positivas y negativas repartidas por toda su superficie. Los imanes son objetos especiales que tienen sus cargas electrostáticas polarizadas, es decir, concentradas en dos polos opuestos: uno completamente positivo y otro completamente negativo.

Michael Faraday utilizó esta característica peculiar de los imanes para demostrar que las alteraciones en el campo magnético provocadas por ciertos metales son capaces de producir una corriente eléctrica. Al método de Faraday se le conoce como inducción electromagnética, porque las alteraciones en el campo inducen o provocan el movimiento de electrones que da como resultado la corriente eléctrica.

Una contribución muy importante ya que permitió el desarrollo posterior de nuestras actuales instalaciones eléctricas residenciales e industriales.

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Alessandro Volta y la pila eléctrica

El Conde Alessandro Volta fue un físico italiano que pasara a la historia entre otras cosas por ser el inventor de la pila eléctrica, dispositivo capaz de generar una corriente eléctrica de manera constante. Todo un acontecimiento para la época.

En su honor, en 1881 se nombró “voltio” a la unidad de potencial eléctrico en el sistema internacional de medidas, una de las unidades de medición eléctrica más importantes.

Alessandro Volta nació el 18 de febrero de 1745 en la ciudad italiana de Como, hijo de una familia noble que había perdido mucha de su influencia. No fue sino hasta los cuatro años que empezó a hablar, por lo que su familia temía que fuera retardado, sin embargo conforme pasaban los años igualó y superó a sus compañeros de escuela. A los 14 años fue cuando decidió dedicarse a la ciencia, y no a la iglesia, como su familia quería.

Volta estudió física y química y se le considera pionero en el campo de la electricidad por haber desarrollado los fundamentos de las baterías eléctricas en la actualidad. Él llamó a su invento pila voltaica y la construyó alternando alternando placas apiladas de zinc, cartón embebido en una solución salina y plata.

La pila es un dispositivo que almacena la energía química, la convierte y la hace disponible en forma de energía eléctrica.

Ver también: ¿Qué es el Voltaje?

En 1775 construyó el electróforo, un aparato que producía y almacenaba cargas de electricidad estática.

En los años siguientes se dedicó a la química y logró aislar el gas metano por primera vez. También estudió la electricidad de la atmósfera y condujo experimentos como la ignición de los gases por medio de chispas eléctricas en recipientes cerrados.

Volta fue amigo de otro gran científico, Galvani, quien le enviaba copias de sus trabajos en materia de electricidad. Volta no parecía muy convencido con la idea de que la electricidad era resultado del contacto de los músculos de los animales con el metal, por lo que decidió experimentar él mismo. Descubrió que la electricidad podía ser producida sin tejido orgánico alguno. Esto provocó la controversia entre quienes sostenían las diferentes posturas, las teorías de Volta se impusieron y Galvani quedó muy enojado con él, tanto, que nunca volvieron a ser amigos.

Durante 25 años fue profesor de física en la Universidad de Pavia en Italia. En 1800 desarrolló su famosa pila, que fue un avance importante en el campo de la electricidad por su capacidad de producir una corriente eléctrica ininterrumpida y sin variaciones.

Bonaparte le dio el título de Conde por su trabajo en el campo de la electricidad. Volta continuó trabajando y en 1816 publica en Florencia los resultados de sus investigaciones, que abarcaron cinco volúmenes. El 5 de marzo de 1827, fallece en la localidad italiana de Como.

En la actualidad existe un museo en Como, su ciudad natal: el Templo Voltiano, donde se exhiben algunas de las herramientas e instrumentos originales que utilizó para sus experimentos. También se creó la Fundación Voltiana, una organización que promueve la actividad científica.

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La ley de Charles Coulomb

Charles-Agustín de Coulomb fue un físico e ingeniero francés del siglo XVIII. En su honor, la unidad de medida de los electrones lleva su nombre: coulomb que se simboliza con la letra C. Dado que el electrón es una partícula extremadamente pequeña no es posible medirlo por unidad (uno por uno) por lo cual, el coulomb representa un enorme conjunto de electrones: un coulomb equivale a 6.28 trillones de electrones.

En el átomo, las cargas electromagnéticas corresponden a partículas específicas: protones, positiva (+) y electrones, negativa (-).

Ver tambíén: La material tiene carga eléctrica.

Si el átomo está constituido por un núcleo de carga positiva predominante (protones), rodeado de una nube de electrones con carga negativa, y los objetos con cargas distintas se atraen, entonces ¿por qué los electrones no se precipitan sobre el núcleo?

La explicación es sencilla: sus fuerzas electrostáticas están en equilibrio, como lo explica la Ley de Coulomb, que establece: "La fuerza de atracción o repulsión entre dos cuerpos con cargas electrostáticas es proporcional a la intensidad de la carga presente en cada uno de ellos, dividida por el cuadrado de la distancia que los separa".

En cargas contrarias significa que mientras mayor sea la magnitud de cada una, mayor será la fuerza de atracción entre ellas y mientras más cerca esté una de otra, la atracción se incrementará. Lo mismo aplica a cargas iguales, pero con repulsión.

Dentro del átomo, por cada protón en el núcleo existe un electrón en la nube circundante, de tal manera que el total de sus cargas se anula, es decir, queda en equilibrio.

Por ejemplo, el átomo de Boro tiene en su núcleo 5 protones (+5) y es circundado por 5 electrones (-5), de modo que 5-5=0, es decir, no predomina ninguna carga electromagnética y el átomo está en equilibrio. Además, la distancia a la que se encuentran las órbitas de los electrones es la exacta para permitir la estabilidad.

En el estudio de la electricidad y las instalaciones eléctricas residenciales es fundamental conocer la Ley de Coulomb, ya que explica cómo se genera la corriente eléctrica como consecuencia de la distancia entre los electrones de la última órbita y el núcleo.

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