Los Fenómenos Electromagnéticos

La electricidad empezó a conocerse de forma científica a partir del siglo XVII. El científico ingles William Gilbert dio una explicación a la fuerza de atracción del ámbar y de la magnetita, confeccionando el primer electroscopio con el que comprobó que otras sustancias tienen las mismas propiedades que el ámbar.

Gray en la primera mitad del siglo XVIII descubre el fenómeno de la conducción eléctrica y dice que la “virtud eléctrica” se transmitía o no dependiendo del material empleado.

Dufay después de numerosos experimentos llegó a la conclusión de que la electricidad es una propiedad universal de la materia y demostró que había dos tipos de electricidad: “vítrea” como se denominó a la positiva ofrecida por el vidrio cuando se frotaba y “resinosa” a la negativa que aparecía en el caso de la ebonita.

Una vez conocida más profundamente la electricidad por frotamiento se idearon diferentes tipos de máquinas para obtener electricidad por este procedimiento, un ejemplo de máquina de este tipo es la de Ramsden

Posteriormente Volta con su electróforo iniciaría la obtención de electricidad por el sistema de influencia, perfeccionado en la máquina de Wimshurst que sustituiría a las de frotamiento.

La invención por parte de Musschenbroek de la botella de Leyden que puede considerarse como el primer condensador, es el inicio de cómo se puede almacenar la electricidad.

Franklin, científico americano de mediados del siglo XVIII, introdujo los términos de carga positiva y negativa, formulando el principio de conservación de la carga y observó que en el interior de una cavidad metálica no se manifiestan fenómenos eléctricos. Estudió también los fenómenos eléctricos en cuerpos puntiagudos, lo que le llevó al descubrimiento del pararrayos.

Aunque Cavendish y Priestley sugirieron la ley de la inversa de los cuadrados de la distancia, fue Coulomb quien la formularía de forma definitiva y mediría experimentalmente esta fuerza con la balanza de Coulomb basada en la torsión. También en esta misma época estudia la distribución de las cargas en un conductor y llega a la conclusión de que estas se sitúan en la superficie del conductor, fenómeno que se evidencia en la esfera hueca de Coulomb.

Galvani en sus experimentos con ranas, observó que la contracción muscular podía ser provocada por una fuente externa de electricidad o bien uniendo el nervio y el músculo con un conductor. Concluyó que en los animales circularía un fluido similar a la electricidad ordinaria, y que por lo tanto  se tendría un nuevo tipo de electricidad que se uniría a las ya conocidas de frotamiento e inducción. Este tercer tipo de electricidad es interpretado por Volta de forma diferente. Tras  laboriosos experimentos llegó a la conclusión de que este tipo de electricidad se genera por contacto entre conductores diferentes situados en un medio acuoso, en 1800 dio a conocer su pila eléctrica. Una modificación de la pila de Volta es la pila de Wollaston o pila de vasos. Con el paso del tiempo se perfeccionaron las pilas dando lugar a las diferentes versiones que tanto se utilizan en la actualidad.

Poder disponer de la corriente suministrada por las pilas hizo posible los trabajos de Faraday sobre los efectos de la corriente eléctrica en disoluciones, lo que le llevaría a enunciar las leyes sobre la electrólisis que llevan su nombre.

Otro hecho de capital importancia en el desarrollo del campo electromagnético,  es la experiencia realizada por Hans Christian Oersted en 1820. Observó que una aguja imantada se desviaba cuando estaba próxima a un conductor por el que circulaba corriente, es decir la corriente eléctrica se comportaba como un imán, esto venía a demostrar que los fenómenos eléctricos y magnéticos, considerados hasta entonces como independientes, estaban estrechamente relacionados.

A partir de la experiencia de Oersted los avances en el campo electromagnético, tanto experimentales como teóricos, se suceden rápidamente. Basándose directamente en la experiencia de Oersted se desarrollaron los galvanómetros entre los que se puede citar el galvanómetro astático de Nobili.

Faraday en 1831 logra el fenómeno inverso de la experiencia de Oersted, es decir a partir de un campo magnético obtener una corriente eléctrica, descubre así las corrientes de inducción, e inventa el primer generador de corriente continua. Las máquinas magnetoeléctricas serían las precursoras de motores, transformadores, generadores, que sentarían la base del desarrollo industrial de la segunda mitad del siglo XIX. Un ejemplo de máquina de este tipo es el aparato magnetoeléctrico de Clarke.

Científicos como Ampere , Biot , Savart o Henry contribuyeron al rápido desarrollo del electromagnetismo que culminaría J.C.Maxwell al resumir en sus cuatro ecuaciones todas las leyes de la electricidad y el magnetismo, llegando a predecir que la luz es una onda electromagnética, lo que Hertz confirmaría experimentalmente poco tiempo después, poniendo la base de los medios de comunicación actuales.

El estudio de la conducción eléctrica en gases enrarecidos condujeron finalmente al descubrimiento de las cargas eléctricas, esto fue posible gracias al descubrimiento de instrumentos con los que obtener altos potenciales, como el carrete de Ruhmkorff o la bomba de vacío de Geissler. El mismo Geisslerideó los tubos de diversas formas destinados a estudiar las descargas eléctricas en gases a bajas presiones. Estudios que continuó Crookes con los llamados tubos de Crookes, observando que la radiación se desviaba en presencia de campos magnéticos. Fue sin embargo Goldstein quien llamó a esta radiación que salía del cátodo rayos catódicos y trabajando con cátodos perforados observó los llamados rayos canales o rayos positivos.

Trabajando también con tubos de Crookes, Roentgen descubrió en 1895 una radiación que se producía al chocar los rayos catódicos con el vidrio del tubo de descarga, denominó a esta radiación rayos X, manifestando así la ignorancia sobre su naturaleza.

La naturaleza de los rayos catódicos fue puesta de manifiesto por J.J. Thomson, midió su relación carga/masa observando que no dependía del gas utilizado en el tubo, por lo que se trataba de una partícula universal, portadora de carga eléctrica negativa.

Los rayos canales fueron estudiados por Wilhem Wien, quien observó que eran partículas positivas y que su relación carga/masa dependía del gas utilizado, obteniéndose la relación más baja cuando el gas era hidrógeno.

Fue sin embargo Rutherford quien daría el nombre de protón a la partícula positiva, mediante una reacción nuclear. Bombardeando átomos de N¹⁴ con partículas alfa obtuvo O¹⁷ y protones.

Por fin se habían descubierto los dos protagonistas de todas estas complejas y variadas manifestaciones que hemos estado brevemente repasando, el electrón y el protón.