Biblia de ingeniería eléctrica

MARCO ANTONIO LOPEZ MARTINEZ

TESLA, Nikola ................................................................ 27

BIBLIA DEL INGENIERO ELECTRICO

THÉVENIN, Leon Charles .............................................. 28 VOLTA, Alessandro ....................................... ................. 28

Contenido

WATT, James ......................................... ........................ 29

 AMPÈRE, André Marie .......................................... ........... 1 BARDEEN, John ..................................... .......................... 3 BOHR, Niels Henrik David ..................................... ........... 5 COULOMB, Charles Augustin ......................... ................. 5

AMPÈRE, André Marie

DRUDE, Paul .................................................................... 7 EDISON, Thomas Alva .......................................... ........... 8

• 22 de enero de 1775, Lyon

EINSTEIN, Albert .............................................................. 9

(Francia).

FARADAY, Michael ............................................... ......... 10

† 10 de junio de 1836, Marsella

FRANKLIN, Benjamin ..................................................... 12

(Francia).

Gauss, Johann Carl Friedrich ......................................... 13

Matemático y Físico francés que estableció las leyes que relacionan el magnetismo con la electricidad, creando las bases de la electrodinámica.  Ampère nació en el seno de una familia acomodada de clase media, que durante varias generaciones se había dedicado a la venta de sedas. A muy corta edad se aficiona por los estudios de botánica e historia natural, a los siete años su principal lectura son los veintiocho tomos de la Enciclopedia de Diderot, las obras de Rousseau y Voltaire. A los trece años comienza a interesarse por las matemáticas y, al comprobar que las obras de Euler y Bernouilli están escritas en latín, aprende

HERTZ, Heinrich Rudolf ........................................ ......... 16 JOULE, James Prescott.................................................. 17 KIRCHHOFF, Gustav Robert ........................................ .. 18 LENZ, Heinrich Friedich Emil ........................................ .. 19 MAXWELL, James Clerk ................................ ................ 20 NORTON, Edward Lawry................................................ Lawry ................................................ 23 OERSTED, Hans Christian ............................................. 23 OHM, Georg Simon ................................ ........................ 25 RICHARDSON, Sir Owen Williams ................................. 26

esta lengua con gran rapidez. Su educación fue eminentemente religiosa; en cuanto a su vida familiar fue bastante triste: su padre fue ejecutado en 1793 por los revolucionarios, lo que le causó profunda pena y apatía por sus estudios favoritos. En 1799 se casa con Julie Carron, que fallece en 1804, justo el mismo año en que le nombran profesor del Liceo de Lyon. Esta muerte fue tan dolorosa para Ampère que no logró consolarse en toda su vida. En el año 1806 le nombran profesor de Análisis de la Politécnica y más tarde ocupa el cargo de Inspector General de la Universidad de París. Sus trabajos como matemático se extienden desde el cálculo de probabilidades hasta la integración de ecuaciones diferenciales en derivadas parciales. Sin embargo, los estudios más importantes de Ampère se refieren a la electricidad. A la semana de conocerse en Francia los experimentos de Oersted desarrolló la electrodinámica aplicando el cálculo infinitesimal a la electricidad. Ampère dio la regla que lleva su nombre, a saber: Siuna corriente lineal dispuesta paralelamente a una aguja imantada es tal que circula aquélla por el conductor entrando por los  pies y saliendo por la cabeza de un supuesto observador tendido a lo largo de la corriente y mirando a la aguja imantada, el polo de la aguja que se dirige al Norte se desvía por la acción de la corriente hacia la izquierda del observador . Comprobó que un conjunto de espiras paralelas, que él denominó solenoide, se comportaba igual que un imán. La Memoria presentada en 1827 denominada “Teoría matemática de los fenómenos electrodinámicos exclusivamente deducidas de la experiencia” es una admirable construcción  lógica y de precisión maravillosa. En opinión de Maxwell, la obra de  Ampère es una de las más brillantes que registra la historia de la Ciencia, tanto la teoría como la experimentación brotaron de un modo asombroso de la

mente del que fuera conocido como el Newton de la Electricidad. Enunciado: La circulación de la intensidad del campo magnético en un contorno cerrado es igual a la suma algebraica de las corrientes encerradas o enlazadas por el contorno multiplicadas por la permeabilidad del espacio libre. El campo magnético es un campo angular con forma circular, cuyas líneas encierran la corriente. La dirección del campo en un punto es tangencial al círculo que encierra la corriente. El campo magnético disminuye inversamente con la distancia al conductor. Forma integral de la ley de Ampère

Donde: B: Campo magnético dl : Segmento infinitesimal del trayecto de integración  μo:

Permeabilidad del espacio libre



: Corriente encerrada por el trayecto

BARDEEN, John • 23 de mayo de 1908, Madison,

Wisconsin (USA). † 30 de enero de 1991, Boston,

Massachusetts (USA). Ingeniero estadounidense que inventó el transistor en 1947 y obtuvo por ello el Premio Nobel de Física en 1956. Creador de la teoría BCS de la superconductividad, por la que recibió un segundo Premio Nobel de Física en 1972. Su padre era catedrático de anatomía y Decano de la Facultad de Medicina de la Universidad de Wisconsin. Se graduó en Ingeniería Eléctrica en esta Universidad en 1929. En el año anterior realizó estudios de Mecánica Cuántica en Wisconsin, con los profesores Van Vleck y Dirac. Al acabar su carrera trabajó en Pittsburgh durante tres años (1930-33) como Geofísico en los labratorios de investigación Gulf realizando prospección de pozos petrolíferos y asistiendo en la Universidad de Pittsburgh a diversos seminarios sobre Mecánica Cuántica. Se fue después a la Universidad de Princeton para realizar su doctorado en Física Matemática bajo la dirección de Eugene Wigner. La tesis doctoral era sobre física del estado sólido que leyó en el año 1936. Entre los años 1935 y 1938 trabajó en la universidad de Harvard con el profesor Percy Bridgman en temas de conducción

eléctrica en metales. Al año siguiente fue contratado como profesor en la Universidad de Minnesota, Minneapolis, en la que permanecería hasta el año 1941. Durante la Segunda Guerra Mundial trabajó como Físico en la Armada americana estudiando la desmagnetización de los buques. Después de la guerra, en 1945, ingresó en los Laboratorios Bell, en los que, bajo la dirección de Mervin J. Kelly, se hab í a iniciado un área de investigación dedicada al estudio de las propiedades de conducción de los semiconductores, con la intención de sustituir las válvulas por componentes de estado sólido. Aqu í   se juntó  con Walter Brattain y Gerald Pearson, excelentes f  í sicos de laboratorio que completaron la formación te órica de Bardeen. Inicialmente estos tres cient í ficos repasaron los cálculos de los dispositivos de efecto de campo (que ya eran conocidos en esa época) y por sugerencia de Bardeen scribieron un famoso art í culo en la Physical Review (N.º  71 del año 1947), en el que señalaba que los estados superficiales del germanio o el silicio inmovilizaban los portadores de carga impidiendo la conducción y amplificando el efecto de campo. En diciembre de 1947 descubrió  el transistor con sus compañeros William B. Shockley y Walter H. Brattain, por lo que los tres cient í ficos recibieron el Premio Nobel de F í sica en 1956.

Teoría bcs  La teoría se basa en el hecho de que los portadores de carga no son electrones sino parejas de electrones (conocidas como pares de Cooper). Los

electrones habitualmente se repelen debido a que tienen igual carga. Sin embargo, cuando se hallan inmersos en una red cristalina (es decir, la microestructura del material) es posible que la energía entre ellos sea negativa (atractiva) en lugar de positiva (repulsiva), de manera que se creen parejas para minimizar la energía.

BOHR, Niels Henrik David • 7 de octubre de 1885,

Copenhague (Dinamarca).

permitió a Bohr explicar las líneas espectrales descubiertas por Fraunhoffer y las regularidades descritas por Balmer.

† 18 de noviembre de

1962, Copenhague (Dinamarca). Físico danés que explicó la estructura interna del átomo, por lo que recibió el Premio Nobel de Física en 1922. Creador de una excelente Escuela de Física en Copenhague. Bohr, basándose en las teorías anteriores de Rutherford y en la teoría cuántica de Planck, enunció en 1913 un nuevo modelo del átomo de hidrógeno con los siguientes postulados: 1) el átomo posee cierto número de órbitas estacionarias, en las que los electrones no emiten energía aunque se muevan; 2) el electrón gira alrededor del núcleo de tal manera que la fuerza centrífuga equilibra exactamente la atracción electrostática de las cargas opuestas; 3) el momento angular del electrón en un estado estacionario es un múltiplo de h/2π, donde h es la constante de Planck; 4) cuando un electrón pasa de un estado estacionario de más energía a otro de menos energía (más cerca del núcleo), la diferencia de energía se emite en forma de un cuanto de radiación electromagnética (un fotón). Este último postulado

donde

R H,

la constante de Rydberg4 para el átomo de

hidrógeno tiene un valor de 2.18 × 10 –18 J. El número n , denominado número cuántico principal, es un entero que tiene valores den

=

1, 2, 3, . . .

COULOMB, Charles Augustin •

14

de

 Angulema, (Francia).

junio

de

1736,

Charente

† 23 de agosto de 1806, París

(Francia). Físico e Ingeniero militar francés que formuló la ley de fuerzas entre cargas eléctricas estáticas que lleva su nombre. Ingresó muy joven en el cuerpo de ingenieros y construyó el fuerte Bourbón en la Martinica. En sus primeros trabajos como oficial de ingenieros sentó las bases de la resistencia de materiales y de la Geotecnia (1773). Hábil experimentador y profundo teórico, aunque el aparato matemático de sus trabajos sea sencillo; sus memorias siguen casi siempre este orden: preliminares teóricos basados en los conocimientos anteriores, hipótesis de trabajo, descripción de los aparatos, de los experimentos, resultados numéricos, consecuencias teóricas de los mismos, nuevos experimentos inspirados por los hechos recién adquiridos... y así hasta las conclusiones finales y las aplicaciones prácticas. Publicó en 1777 Recherches sur la meilleure manière de fabriquer les aiguilles aimantées investigaciones sobre la mejor manera de fabricar agujas imantadas), lo cual no contiene recetas prácticas como parece indicar su título, sino un profundo estudio de los fenómenos en cuestión; sienta un principio

fundamental: el campo magnético terrestre es uniforme en un lugar dado, su acción sobre un imán se reduce a un par proporcional al seno del ángulo que forma el imán con su dirección de equilibrio. Realiza una serie de mediciones sobre las oscilaciones de imanes suspendidos de hilos finos, inventando una balanza de torsión. En 1785 aparece su primera memoria fundamental sobre la electricidad y en la que demuestra la ley que lleva su nombre. Esto significaba que las fuerzas de atracción eléctrica respondían a leyes similares a las de la atracción gravitatoria que descubriera Newton. La balanza de Coulomb permitió medir exactamente la masa eléctrica, es decir, la carga de un cuerpo (esta magnitud había sido introducida en Física por Franklin, pero de un modo semicualitativo). Cavendish había descubierto la ley de Coulomb antes que éste, pero nunca publicó sus resultados, que no se descubrieron hasta medio siglo después de su muerte. Entre 1786 y 1788 publica unos trabajos en los que analiza la solución aproximada de la distribución de electricidad en sistemas de conductores. De este modo asienta las bases de la electrostática. LEY DE COULUMB La fuerza eléctrica entre dos cargas puntuales también depende de la cantidad de carga en cada cuerpo, la que se denotará con q o Q. Para estudiar esta dependencia, Coulomb dividió una carga en dos partes iguales poniendo en contacto un conductor esférico con carga pequeño, con una esfera idéntica pero sin carga; por simetría, la carga se compartía por igual entre las dos

esferas. (Observe el papel esencial que tiene el principio de conservación de la carga en este procedimiento.) De esa manera, él podía obtener un medio, un cuarto, etcétera, de cualquier carga inicial. Descubrió que las fuerzas que dos cargas puntuales q1 y q2 ejercían una sobre la otra eran proporcionales a cada carga, por lo que también eran proporcionales a su producto q1q2. La magnitud de la fuerza eléctrica entre dos cargas puntuales es directamente proporcional al producto de las cargas, e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.

DRUDE, Paul •

12

de

julio

de

1863,

Brunswick (Alemania). † 5 de julio de 1906, Berlín

(Alemania). Físico alemán que elaboró una teoría de la conducción eléctrica en los metales. En 1900 recibe el nombramiento de Catedrático y Director del Laboratorio de Física de la Universidad de Giessen. Aquí trabajó en la teoría electrónica de los metales, señalando que la conducción eléctrica se debe los electrones que se mueven a través de los átomos de un modo análogo a como los iones transportan la corriente en los electrolitos. La teoría había sido mostrada por Riecke, H. A. Lorentz, G. Wiedemann yotros, pero lo que añadió Drude fue probar que el cociente entre la conductividad térmica y eléctrica de los metales es proporcional a su temperatura absoluta.

EDISON, Thomas Alva • 11 de febrero de 1847,

Milan, Ohio (USA). † 18 de octubre de 1931,

West Orange. New Jersey (USA). Inventor estadounidense, el más prolífico de todos los tiempos con más de 1.100 patentes en su haber. Sus inventos han dejado su huella genial, haciéndose imprescindibles en la sociedad actual, tales como la bombilla, el fonógrafo, el kinetoscopio, el acumulador eléctrico y el micrófono. De familia humilde, tan sólo asistió a la escuela durante tres meses en Port Huron, Michigan; su madre se encargó de darle la educación elemental y no tuvo ninguna preparación universitaria. Representa el cuento clásico que tanto les gusta a los americanos, del hombre que se hizo a sí mismo a partir de un pobre muchacho, sin educación ni influencia, y que adquirió la fama y la fortuna por su inteligencia y trabajo. En 1876 fundó  su famoso laboratorio en Menlo Park, New Jersey, que se iba a convertir en una f ábrica de inventos. Debido a ello le bautizaron con el sobrenombre del Mago de Menlo Park.

En 1887 trasladó sus laboratorios a West Orange, en New Jersey. Desde 1955 es un museo nacional americano. En cuatro años obtuvo trescientas patentes entre las que debemos destacar: el micr ófono de carbón, que mejor ó el teléfono de Graham Bell e hizo que su uso fuese pr áctico; su invento favorito, el fonógrafo (1877), que pod í a grabar el sonido en un cilindro de papel de estaño; la lámpara incandescente o bombilla (1879), que hizo posible el desarrollo del alumbrado eléctrico, que hasta entonces se realizaba mediante el arco voltaico. Tuvo un gran éxito, por lo que pronto comenzó  a trabajar en el perfeccionamiento de las bombillas y de las dinamos para generar la corriente eléctrica necesaria. Es por ello que en 1880 fundó la Edison Electric Iluminating Company , que construyó  la primera central eléctrica americana en febrero de 1882, en Holborn Viaduct de Londres, y más tarde, en septiembre, inaugur ó la central de Pearl Street en Nueva York. Ambas centrales eran de corriente continua; sin embargo, a ños después el uso de la corriente continua se vio desplazado por la corriente alterna que desarrolló, en los EE. UU., el Ingeniero George Westinghouse, basándose en la compra de las patentes de Nikola Tesla. EFECTO EDISON. La emisión termoiónica, conocida anteriormente como efecto Edison es el flujo de partículas cargadas llamadas iones que proviene de una superficie de metal (u óxido de metal) causado por una energía térmica de tipo

vibracional que provoca una fuerza electroestática que empuja a los electrones hacia la superficie. La carga de los termiones (que pueden ser positivos o negativos) será la misma a la carga del metal u óxido de metal. El efecto aumenta drásticamente al subir la temperatura (1000 – 3000)K. La rama de la ciencia que estudia este fenómeno es la termoiónica.

EINSTEIN, Albert • 14 de marzo de 1879, Ulm

(Alemania). † 18 de abril de 1955,

Princeton, (USA).

New

Jersey

Físico alemán-suizoestadounidense que en 1905 desarrolló la teoría del efecto fotoeléctrico utilizando los cuantos de Planck, por lo que recibiría el Premio Nobel de Física en 1921. Se le considera uno de los físicos más importantes de todos los tiempos por el desarrollo de la teoría de la relatividad. En 1901 trabajó en una oficina de patentes en Berna y allí empezó a desarrollar sus teorías. El año 1905 se doctoró en la Universidad de Zurich y publicó, en ese mismo año, cuatro artículos revolucionarios. En el segundo artículo, Über einem die Erzeugung und Verwanlung des Lichtes betreffenden heuristischen Gesichtspunkt (Sobre un punto de vista heurístico respecto a la producción y transformación de la luz), propuso una teoría cuántica de la luz, afirmando que se transmite en paquetes (cuantos de Plank), de energía proporcional a su frecuencia, que se comportan como partículas, a pesar del carácter ondulatorio del conjunto. Aplicando esta teoría, explicó el

efecto fotoeléctrico. La importancia de esta investigación era que, por primera vez, las teorías de Planck, desarrolladas cinco años antes, se aplicaban a fenómenos físicos que no podían explicarse por las vías de la Física clásica. Por este hecho Einstein recibió el premio Nobel de Física en 1921. EFECTO FOTOELECTRICO

FARADAY, Michael • 22 de septiembre de 1791,

Newington, Surrey. Inglaterra. † 25 de agosto de 1867,

El efecto fotoelectrico es la emisión de electrones cuando la luz choca contra una superficie.

Hampton Court, Inglaterra.

Londres,

Este efecto tiene muchas aplicaciones prácticas (figura 38.2). Para escapar de una superficie, el electrón debe absorber energía suficiente de la radiación incidente para superar la atracción de los iones positivos del material de la superficie. Esta atracción produce una barrera de energía potencial, que confina a los electrones al interior del material. Imagine que esta barrera se parece a una orilla redondeada que separa el asfalto vehicular de una acera elevada. La orilla mantendrá en el asfalto un balón de fútbol soccer que ruede lentamente. Pero si se patea el balón con suficiente fuerza, puede rodar subiendo por la orilla, y el trabajo efectuado contra la atracción gravitacional (la ganancia de energía potencial gravitacional) es igual a su pérdida de energía cinética.

Físico y Químico británico que hizo grandes aportaciones a la Química. Dotado de grandes aptitudes para la experimentación en el laboratorio, pocos científicos pueden igualarse él por el número de sus descubrimientos científicos y sus consecuencias prácticas. Su descubrimiento de la inducción eléctrica es el origen de la Ingeniería Eléctrica. En Química ideó métodos para licuar gases, descubrió el benceno (1825) y la electrólisis (1833). Faraday acuñó los nombres de electrólito y electrodos: ánodo y cátodo. Una buena parte de su actividad científica la dedicó en concreto al estudio de las relaciones entre el magnetismo y la electricidad. De hecho, tras el descubrimiento del electromagnetismo por el danés Oersted en 1820, quien consiguió desviar una aguja magnética al hacer pasar una corriente eléctrica por un conductor, Faraday se propuso llevar a cabo el fenómeno inverso, es decir, generar corriente eléctrica por la acción de un imán. Un año después del descubrimiento de Oersted, Faraday ideó un

dispositivo que consistía en un alambre rígido que podía girar libremente sobre uno de sus extremos que hacía de punto de apoyo, estando el otro extremo sumergido en una cubeta de mercurio. Situando un imán con los polos rodeando el alambre y haciendo circular corriente por el alambre o varilla, se producía un giro de ésta. Al final, el 29 de agosto de 1831, recibió el justo premio a sus esfuerzos. Faraday dispuso de un anillo de hierro dulce de unos 15 cm. de diámetro y enrolló dos devanados de hilo conductor situados a lados opuestos del anillo. Una de las bobinas la conectó a una batería por medio de un interruptor y la otra disponía de un galvanómetro. Con esta disposición, Faraday observó, sorprendentemente, que bien al abrir o cerrar el interruptor de la primera bobina, y sólo en ese preciso momento, se producía una desviación del galvanómetro que estaba en la otra bobina. Había logrado, pues, su propósito de generar una corriente eléctrica. Para tratar de explicar este fenómeno, y siendo muy deficiente su formación en Matemáticas, Faraday imaginó que actuaban unas líneas de fuerza magnética. En el año 1861 Faraday tuvo que abandonar sus experimentos debido a que estaba cansado física e intelectualmente, y se retiró a vivir a Hampton Court, población situada cerca de Londres, donde falleció el 25 de agosto de 1867.

LEY DE FARADAY Este enunciado, puede ser escrito matemáticamente como ley de inducción de Faraday

 Algunas aplicaciones de la ley de Faraday El interruptor por fallas a tierra (GFI, por sus siglas en inglés) es un dispositivo de seguridad interesante que protege a los usuarios de aparatos electrodomésticos contra descargas eléctricas. Su operación utiliza la ley de Faraday, el alambre 1 se dirige de la toma de energía en la pared al aparato electrodoméstico que se va a proteger y el alambre 2 se dirige del aparato electrodoméstico de regreso a la toma de corriente en la pared. En una sección del anillo de hierro que rodea ambos alambres se ha enrollado una bobina de detección. Ya que las corrientes en los alambres están en direcciones opuestas y de igual magnitud, no hay campo magnético alrededor de los alambres y el flujo magnético neto a través de la bobina detectora es igual a cero. Sin embargo, si la corriente de vuelta en el alambre 2 cambia, es decir, si las dos corrientes no son iguales, las líneas del campo magnético existen alrededor del par de alambres. (Esto puede ocurrir, por ejemplo, si el aparato electrodoméstico se moja, permitiendo que se fugue una corriente a tierra.) En consecuencia, el flujo magnético neto a través de la

bobina

sensible

no

es

más

de

cero.

FRANKLIN, Benjamin • 17 de enero de 1706, Boston,

Massachusetts (USA). †

17

de

abril

de

1790,

Filadelfia (USA). Sin embargo, si la corriente de vuelta en el alambre 2 cambia, es decir, si las dos corrientes no son iguales, las líneas del campo magnético existen alrededor del par de alambres. (Esto puede ocurrir, por ejemplo, si el aparato electrodoméstico se moja, permitiendo que se fugue una corriente a tierra.) En consecuencia, el flujo magnético neto a través de la bobina sensible no es más de cero. Puesto que la corriente doméstica es corriente alterna (significa, que su dirección se está invirtiendo de manera continua), el flujo magnético a través de la bobina detectora cambia con el tiempo, induciendo en ésta una fem. Esta fem inducida se utiliza para disparar un cortacircuitos que corta la corriente antes de que alcance un nivel peligroso.

Hombre de Estado y científico norteamericano al que se debe la invención del pararrayos y la teoría del fluido único en Electricidad. Sus primeras investigaciones datan de 1747, en las que estudia el maravilloso efecto de los cuerpos puntiagudos que pueden igualmente comunicar el fuego eléctrico a los demás cuerpos y arrebatárselo. Decidió probar un experimento, el cual le haría inmortal, de una manera espectacular; voló una cometa durante una tormenta en 1752 que tenía un alambre de punta en su extremo superior, la enganchó con hilo de seda que se cargaría con la electricidad que hubiera por arriba, suponiendo que la hubiera en alguna parte; en plena tormenta, Franklin acercó la mano a la llave (metálica), a la que estaba atado el hilo de seda y saltó una chispa del mismo modo que ocurría en las botellas de Leyden

(primitivos condensadores que se utilizaban en esa época para hacer experimentos sobre electricidad estática); además, pudo cargar una botella de Leyden a partir de la llave del mismo modo que lo cargaba con una máquina electrostática de frotamiento.

Galvani Luigi (1737-1798)  A este médico y físico italiano famoso por sus investigaciones sobre los efectos de la electricidad en los nervios y músculos de los animales, le debe la ciencia el descubrimiento de los efectos de la electricidad, sobre la acción fisiológica en los seres vivos, al descubrir accidentalmente, y con la colaboración de su esposa Lucia, que las patas de una rana se contraían, al tocarlas con un objeto cargado de electricidad. En 1773, presenta a la Academia de Bolonia una monografía de su trabajo de investigación sobre las ranas que había realizado durante largo tiempo. En 1780 construyó una máquina electrostática formada por dos metales diferentes y los fluidos naturales extraídos desde una rana disecada. En otras experimentaciones aplicó corriente a los nervios de ranas y observó y estudió las contracciones musculares en las patas. Esto último, fue lo que condujo a la especulación generalizada sobre una supuesta relación de biología, química y electricidad, dando cabida a considerar a la corriente eléctrica como una cuestión

inserta dentro del campo de la medicina. De sus discusiones con el otro gran científico italiano de su época,Alessandro Volta, sobre la naturaleza de los fenómenos fisiológicos observados, surgió la construcción de la primera pila, o aparato para producir corriente eléctrica continua, llamado pila de Volta. Su nombre sigue asociándose actualmente con la electricidad en los términos galvanismo y galvanización.

Gauss, Johann Carl Friedrich • Brunswick, actual Alemania,

1777 † Gotinga, id., 1855

Matemático, físico y astrónomo alemán. Nacido en el seno de una familia humilde, desde muy temprana edad Karl Friedrich Gauss dio muestras de una prodigiosa capacidad para las matemáticas (según la leyenda, a los tres años interrumpió a su padre cuando estaba ocupado en la contabilidad de su negocio para indicarle un error de cálculo), hasta el punto de ser recomendado al duque de Brunswick por sus profesores de la escuela primaria. El duque le proporcionó asistencia financiera en sus estudios secundarios y universitarios, que efectuó en la Universidad de Gotinga entre 1795 y 1798. Su tesis doctoral (1799) versó sobre el teorema fundamental del álgebra (que establece que toda ecuación algebraica de coeficientes complejos tiene soluciones igualmente complejas), que Gauss demostró. En 1801 Gauss publicó una obra destinada a influir de forma decisiva en la conformación de la matemática del resto del siglo, y particularmente en el ámbito de la teoría de números, las Disquisiciones aritméticas, entre cuyos

numerosos hallazgos cabe destacar: la primera prueba de la ley de la reciprocidad cuadrática; una solución algebraica al problema de cómo determinar si un polígono regular de n lados puede ser construido de manera geométrica (sin resolver desde los tiempos de Euclides); un tratamiento exhaustivo de la teoría de los números congruentes; y numerosos resultados con números y funciones de variable compleja (que volvería a tratar en 1831, describiendo el modo exacto de desarrollar una teoría completa sobre los mismos a partir de sus representaciones en el plano x, y) que marcaron el punto de partida de la moderna teoría de los números algebraicos. Su fama como matemático creció considerablemente ese mismo año, cuando fue capaz de predecir con exactitud el comportamiento orbital del asteroide Ceres, avistado por primera vez pocos meses antes, para lo cual empleó el método de los mínimos cuadrados, desarrollado por él mismo en 1794 y aún hoy día la base computacional de modernas herramientas de estimación astronómica. En 1807 aceptó el puesto de profesor de astronomía en el Observatorio de Gotinga, cargo en el que permaneció toda su vida. Dos años más tarde, su primera esposa, con quien había contraído matrimonio en 1805, falleció al dar a luz a su tercer hijo; más tarde se casó en segundas nupcias y tuvo tres hijos más. En esos años Gauss maduró sus ideas sobre geometría no euclidiana, esto es, la construcción de una geometría lógicamente coherente que prescindiera del postulado de Euclides de las

paralelas; aunque no publicó sus conclusiones, se adelantó en más de treinta años a los trabajos posteriores de Lobachewski y Bolyai.

La ley de Gauss se trata de lo siguiente. Dada cualquier distribución general de carga, se rodea con una superficie imaginaria que la encierre y luego se observa el campo eléctrico en distintos puntos de esa superficie imaginaria. La ley de Gauss es una relación entre el campo en todos los puntos de la superficie y la carga total que ésta encierra.

HERTZ, Heinrich Rudolf • 22 de febrero de

1857, Hamburgo (Alemania). † 1 de enero de 1894,

Bonn (Alemania). Físico alemán. Hábil experimentador, construyó un circuito resonante con una cámara de chispas con el que descubrió en 1885 las ondas electromagnéticas que predecían las ecuaciones de Maxwell, demostrando también las propiedades de reflexión de estas ondas y midiendo la longitud de onda de las mismas. Hertz descubrió que la presencia de luz ultravioleta cambiaba la tensión a partir de la cual se producen las descargas entre dos electrodos metálicos. El fenómeno fue conocido después como efecto fotoeléctrico, porque la luz y otras formas de energía electromagnética de alta frecuencia provocaban la emisión de electrones por los metales (sin embargo, las ramificaciones y estudios de este efecto los harían otros). En 1888, y por sugerencia de su antiguo maestro Helmholtz, montó un circuito eléctrico oscilante que se descargaba entre dos esferas metálicas separadas por un

espacio de aire. Cada vez que el potencial alcanzaba un máximo en una dirección u otra, saltaba una chispa entre las esferas. Con la chispa oscilante, las ecuaciones de Maxwell predecían que podían generarse ondas electromagnéticas; cada oscilación debía producir una onda, de modo que la radiación sería de una longitud de onda extremadamente larga. Hertz utilizó como dispositivo de detección para descubrir la presencia posible de tal radiación, una sencilla espira acabada en dos pequeñas esferas; observó que cuando saltaba una chispa en el circuito oscilante, saltaban también pequeñas chispas entre las esferas de la espira detectora; al colocar la espira detectora por diversos lugares de la habitación del laboratorio, pudo explicar el aspecto de las ondas y calcular su longitud de onda, que comprobó que era de 66 cm., lo que representaba ser un millón de veces más elevada que la longitud de onda visible. Comprobó que estas ondas tenían componentes de campo eléctrico y magnético. De este modo demostró la existencia de las ondas electromagnéticas que había sugerido Maxwell en 1873.

JOULE, James Prescott • 24 de diciembre de 1818,

Salford, Lancanshire (Inglaterra). † 11 de octubre de 1889, Sale,

Cheshire (Inglaterra). Físico británico que determinó el equivalente mecánico del calor y el principio de conservación de la energía. Desarrolló la expresión de la potencia eléctrica disipada en una resistencia eléctrica. Comenzó muy joven realizando experimentos eléctricos; de hecho, a los dieciocho años (en 1837) construyó una máquina electromagnética que describió en la revista: Sturgeon´s Annals of Electricity . Dos años más tarde descubrió el hecho de que hay un valor l í mite para la magnetización de un trozo de hierro y determinó su valor numérico para diversos valores de la corriente de excitación.

calor. Para calcularlo, utilizó unos pesos que en su ca í da mov í an unas paletas en el interior de un pequeño recipiente de agua (calor  í metro), midiendo con un termómetro el aumento de la temperatura del agua y también la velocidad de los pesos al llegar al suelo. De este modo la energ í a mecánica perdida era la diferencia entre la energ í a potencial inicial de los pesos y su energ í a cinética al final de la ca í da. El equivalente mecánico del calor lo obten í a dividiendo dicha energ í a por la cantidad de calor desprendido. LEY DE JOULE “La cantidad de calor que desarrolla una corriente

eléctrica al pasar por un conductor es directamente proporcional a la resistencia, al cuadrado de la intensidad de la corriente y el tiempo que dura la corriente”.  APLICACIONES: El calentamiento de los conductores es un fenómeno muy importante por sus múltiples aplicaciones como:

En 1840 hab í a logrado obtener la f órmula que lleva su nombre (ley de Joule), que determina la potencia disipada en una resistencia eléctrica, señalando que la cantidad de calor desprendida era proporcional a la resistencia del conductor y al cuadrado de la corriente eléctrica.

 ALUMBRADO ELECTRICO

Después de muchos experimentos, en 1847, presentó una Memoria en la que calculaba el equivalente mecánico del

Muchas aplicaciones prácticas del intervienen en la construcción de

Se utilizan para el alumbrado lámparas, bombillas o ampollas llamadas de incandescencia.  APLICACIONES DOMÉSTICAS efecto Joule los aparatos

KIRCHHOFF, Gustav Robert

electrodomésticos, tales como planchas, hervidores, hornos, calentadores de ambiente y de agua, secadores, rizadores.

•

 APLICACIONES INDUSTRIALES

† 17 de octubre de 1887, Berlín

El efecto Joule permite el funcionamiento de aparatos industriales, como aparatos de soldadura, hornos eléctricos para la fundición y metalurgia y soldadores de punto. Este último, muy utilizado en la industria automotriz y en la chapistería, reemplaza con ventaja el sistema de remachado.

12

de

marzo  de

1824,

Königsberg (Prusia). (Alemania). Físico alemán que demostró, en 1845, siendo todavía estudiante, las leyes de los circuitos eléctricos que llevan su nombre. Descubrió, con Bunsen, el análisis espectral, que permite identificar un elemento químico por el color de su llama. En 1845, siendo aún estudiante, amplió la ley de Ohm a conductores de dos dimensiones y demostró las leyes que llevan su nombre y que relacionan las corrientes, tensiones y resistencias en los circuitos eléctricos. En 1848, y basándose, como Ohm, en la obra de Fourier (teoría del calor) estableció la teoría general del paso de la electricidad en los conductores de tres dimensiones. En 1854 le nombraron Catedrático de Física en Heilderberg. En esta universidad demostró (1859) la ley fundamental de la radiación electromagnética para todos los cuerpos materiales. La relación entre el poder emisivo y el de absorción para cada radiación es una función universal que depende únicamente de la temperatura y la longitud de onda. Kirchhoff hizo este descubrimiento trabajando con Bunsen, cuando estudiaban el espectro óptico de los elementos químicos, lo que daría lugar a lo

que se denominaría después análisis espectral (1860). Demostraron que cuando un elemento químico se calienta hasta la incandescencia emite una luz con un color característico; al hacer pasar esta luz por un prisma, se produce un patrón de longitudes de onda propio de cada elemento. Aplicando esta técnica, Kirchhoff y Bunsen identificaron elementos como el cesio (1860) y el rubidio (1861). En 1874 obtuvo la cátedra de Física Matemática en la Universidad de Berlín. Hizo también importantes aportaciones en elasticidad, teoría mecánica del calor y óptica.

común que se use la sigla LVK para referirse a esta ley). En un lazo cerrado, la suma de todas las caídas de tensión es igual a la tensión total suministrada. De forma equivalente, la suma algebraica de las diferencias de potencial eléctrico en un lazo es igual a cero.

LENZ, Heinrich Friedich Emil

LEY DE CORRIENTES DE KIRCHHOFF

• 12 de febrero de 1804, Dorpat (Rusia).

Esta ley también es llamada ley de nodos o primera ley de Kirchhoff y es común que se use la sigla LCK para referirse a esta ley. La ley de corrientes de Kirchhoff nos dice que:

† 10 de febrero de 1865, Roma (Italia).

En cualquier nodo, la suma de las corrientes que entran en ese nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. De forma equivalente, la suma de todas las corrientes que pasan por el nodo es igual a cero

Esta ley es llamada también segunda ley de Kirchhoff, ley de lazos de Kirchhoff o ley de mallas de Kirchhoff (es

Físico ruso que completó la ley de inducción magnética de Faraday, señalando que la corriente inducida se opone al flujo inductor. Demostró que la resistencia eléctrica variaba con la temperatura. Después de estudiar en el instituto con unas excelentes calificaciones (1820), Lenz ingresó en la Universidad de Dorpat para estudiar Física y Química. En 1828 le eligieron ayudante científico junior de la Academia de Ciencias de San Petersburgo. Sus investigaciones en electromagnetismo comenzaron en 1831, al poco de descubrirse la ley de Faraday, y continuaron hasta 1858. Se le debe la ley que lleva su nombre completando, de este modo, el principio de

inducción de Faraday, que señala que una corriente inducida por un campo magnético variable siempre produce efectos que se oponen al campo inductor. La ley incluye el principio de reversibilidad de las máquinas eléctricas, que pueden funcionar como generador o como motor; Lenz lo demostr ó  con la máquina de Pixii en 1838. La misma ley explica el fenómeno de la reacción del inducido, descubierta por Lenz en 1847 haciendo ensayos con la máquina de Stöhrer. En el periodo 1842-1843, Lenz determinó  la ley de acción térmica de la corriente (con independencia de Joule), demostrando que la cantidad de calor obtenida estaba limitada por el proceso qu í mico de la bater  í a. Lenz también demostr ó el aumento de la resistencia eléctrica de un conductor metálico cuando se eleva la temperatura del mismo. Lenz fue catedr ático de F í sica en la Escuela Naval Militar (1835-1841), la Academia de Artiller  í a (1848-1861), el Instituto Central Pedagógico (1851- 1859) y en la Universidad de San Petersburgo (1836-1865). En esta universidad fue Decano del Departamento de F í sica y Qu í mica y más tarde Rector de la Universidad. Escribió  un excelente Manual de F í sica en 1864. Fue preceptor de los hijos del zar Nicolás I y murió durante un viaje a Italia.

Ley de Lenz La corriente inducida en una espira está en la dirección que crea un campo magnético que se opone al cambio en el fl ujo magnético en el área encerrada por la espira.

MAXWELL, James Clerk • 13 de junio de 1831,

Edimburgo (Escocia). † 5 de noviembre de 1879,

Cambridge (Inglaterra). Matemático y Físico escocés considerado el padre del electromagnetismo, al dar forma matemática a las líneas de fuerza de Faraday. Predijo con sus ecuaciones la existencia de ondas electromagnéticas. Nació en Edimburgo el 13 de junio de 1831, justamente once semanas después de que Faraday descubriera el principio de inducción electromagnética. Maxwell pasó su infancia en la casa de campo de la familia en Glenlair. Dotado de gran talento para las matemáticas, a los quince años contribuyó, con un trabajo original, al diseño de las curvas ovaladas, que presentó a la Royal Society de Edimburgo. Estudió en la Universidad de Edimburgo y después se fue al Trinity College de Cambridge para estudiar Matemáticas donde tuvo como catedrático a

George Stokes. En 1854 fue segundo wrangler (un wrangler es aquel alumno que obtiene matrículas de honor en los exámenes de Matemáticas de Cambridge el número 1 fue su compañero Routh, conocido por sus aportaciones a la teoría de la estabilidad en el campo de lo que hoy se conoce como Ingeniería de Control). El año siguiente, el de su graduación (diciembre de 1855), escribió su primer artículo sobre electromagnetismo que llevaba por título On Faraday´s Lines of Force (Sobre las Líneas de Fuerza de Faraday).

Este trabajo se basaba en unos artículos publicados en 1845 y 1847 por William Thomson (Lord Kelvin), así como en las investigaciones de Faraday. En este trabajo Maxwell desarrolló la analogía matemática entre las líneas que representan un campo eléctrico o magnético y el flujo de un fluido incomprensible. En su analogía, la intensidad de un campo eléctrico correspondía a la velocidad de un fluido, sin inercia, pero sujeto a fuerzas retardatrices, obteniendo, de este modo, una analogía mecánica. En la última parte de esta importante memoria, Maxwell demuestra cómo de las conclusiones de Faraday se pasa a las fórmulas de Ampère. También en este trabajo se hacen los primeros estudios de la teoría electromagnética de la luz. En 1856 contrataron a Maxwell para dirigir la cátedra de Filosofía Natural (hoy Física) en el Marischal College, en  Aberdeen, donde permanecería tres años. Estando en este centro se convocó en Cambridge el cuarto premio  Adams para el que investigase el movimiento y la

estabilidad de los anillos de Saturno. Este problema había sido estudiado por Laplace en 1787, y tenía diversas dificultades; de hecho, se proponían tres hipótesis: que los anillos fueran sólidos, fluidos (líquidos o gases) o constituidos por partículas materiales independientes. Maxwell, después de realizar cálculos delicados, señaló que solamente la tercera hipótesis era compatible con la estabilidad de los anillos, y entonces declaró que los anillos estaban constituidos de una multitud de satélites de pequeña masa. Maxwell ganó con ello el Premio Adams en la convocatoria de 1857, además de gran fama como investigador. Maxwell realizó avances en casi todos los campos de la Física. En Óptica demostró, entre los años 1856 y 1860, la hipótesis de los tres colores, que afirma que cualquier color puede obtenerse mezclando los tres fundamentales (rojo, verde y azul) en diversas proporciones. Maxwell consiguió proyectar imágenes en color mezclando tres fotografías obtenidas con filtros para cada uno de los tres colores fundamentales. Esta hipótesis, basada en el hecho de que el ojo sólo tiene receptores para esos tres colores, se convirtió un siglo después en la base de la televisión en color. Por este trabajo sobre los colores recibió la medalla Rumford en 1860. Entre los años 1860 y 1865 Maxwell fue contratado como Catedrático en el King´s College de Londres. En este periodo dio a luz sus trabajos más importantes. En el año 1860 aplicó la estadística a los gases, demostrando que la

energía de las moléculas sigue una ley de distribución no uniforme, al contrario de lo que se creía anteriormente. Para hacer la demostración se valió de un hipotético ser inteligente denominado diablillo de Maxwell . Esta ley fue generalizada por Ludwig E. Boltzmann, por lo que pasó a denominarse ley de c-Boltzmann. En 1871 fue elegido para la nueva cátedra de Cavendish en Cambridge, que se acababa de crear con ayudas del duque de Devonshire. Maxwell comenzó a diseñar el Laboratorio de Cavendish y supervisó su construcción. En 1879 dio a conocer los experimentos eléctricos de Cavendish (Electrical Researches) y que no habían sido publicados hasta entonces, en que demostraba que este excéntrico personaje se había adelantado cincuenta años con sus trabajos. La contribución más importante de Maxwell se efectuó en el periodo 1864-1873, cuando dio forma matemática a las líneas de fuerza de Faraday, culminando con la publicación de la obra Electricity and Magnetism, en 1873, donde presenta de forma definitiva sus famosas ecuaciones que sintetizan los fenómenos electromagnéticos, y formulando la hipótesis de la naturaleza electromagnética de la luz. Predijo que sería posible crear ondas electromagnéticas en el laboratorio (que descubriría Heinrich Hertz en 1888). El trabajo de Maxwell en electricidad y magnetismo hizo que estas dos disciplinas, aparentemente separadas, se juntasen con una teoría completa que abarca todo el electromagnetismo. Por estas contribuciones, es considerado, junto a Galileo, Newton y Einstein, como uno de aquellos científicos sobre cuyos hombros nos erguimos

para divisar los más lejanos horizontes de la naturaleza. Desgraciadamente para la ciencia, murió de cáncer antes de cumplir los cincuenta años, cuando estaba en plena potencia intelectual. Las ecuaciones de Maxwell representan las leyes de la electricidad y el magnetismo que ya se han explicado, pero tienen importantes consecuencias adicionales. Por simplicidad, se presentan las ecuaciones de Maxwell como se aplican al espacio libre, es decir, en ausencia de cualquier material dieléctrico o magnético. Las cuatro

ecuaciones son:

NORTON, Edward Lawry • 29 de julio de 1898, Rockland, Maine (USA). † 28 de enero de 1983, Chatham, New Jersey (USA).

Ingeniero Eléctrico estadounidense que trabajó en los Laboratorios Bell y al que se debe la introducción del concepto de generador de corriente Daniel E. Noble para el estudio de los circuitos eléctricos. Se le debe también el enunciado del teorema de Norton. Estuvo destinado en la Armada americana durante la Primera Guerra Mundial.  Al finalizar la guerra estudió en la Universidad de Maine y más tarde en el MIT, donde finalizó sus estudios de Ingeniero Eléctrico en 1922. Ingresó en ese mismo año en la Western Electric. Cuando, en 1925, los laboratorios de investigación de la empresa se unieron a los de la ATT para formar los Laboratorios de la Bell Telephone, Norton pasó a esta nueva compañía, donde permanecería el resto de su vida. Sus áreas de trabajo fueron: teoría de redes, relés, redes acústicas, direcciones de tiro (durante la Segunda Guerra Mundial) y misiles guiados.

Tenía en su haber más de 20 patentes en los campos de investigación anteriores (una de ellas tenía relación con el sistema de guiado de los misiles tipo Nike). Norton es conocido mundialmente por el teorema que lleva su nombre, que incluyó en un memorándum escrito para el departamento de patentes de la Bell Telephone Laboratories (no publicado) de fecha 3 de noviembre de 1926, y que llevaba por título Design of Finite Networks for Uniform Frequency Characteristics. Este teorema apareció publicado por primera vez en 1937 en el libro de texto Communication Engineering, del profesor W. L. Everitt. Es un teorema dual del de Thévenin, e indica que se puede sustituir una red cualquiera por un generador de corriente en paralelo con una admitancia.

OERSTED, Hans Christian •

14

de

agosto

de

1777,

Rudkobing,

Langeland

(Dinamarca). † 9 de marzo de 1851, Copenhague (Dinamarca).

Físico danés que descubrió el electromagnetismo al observar que una corriente eléctrica desviaba una aguja imantada o brújula. Oersted era hijo de un farmacéutico y pertenecía a una familia bastante numerosa, por lo que tuvo que cuidar de sí mismo para conseguir una educación escolar. Su maestro era un peluquero alemán, que le enseñó los rudimentos de la aritmética; el alcalde del pueblo le enseñó francés y alemán y un aprendiz de panadero le

enseñó a dibujar. En la primavera de 1794 Christian Oersted y su hermano Anders se fueron a Copenhague, donde, en el curso de seis meses, pudieron prepararse para aprobar el examen que daba acceso a los estudios en la universidad. En la Universidad de Copenhague estudió Astronomía, Farmacia y Física. La materia que más le influyó a Oersted en sus estudios fue la filosofía de Immanuel Kant sobre la unidad de la naturaleza, que le animó a estudiar la Física que consideraba él como la clave para la comprensión de toda la vida humana. En 1797 Oersted finalizó los estudios de Farmacia con buenas calificaciones; dos años más tarde obtuvo el título de Doctor con una tesis en latín que llevaba por título Dissertatio de forma Metaphysices elementaris naturae externae (Disertación sobre las formas metafísicas elementales de las naturalezas externas).

En 1806, la Universidad de Copenhague le ofrece una plaza de profesor extraordinario de Física y Química, y con ello comienza la gran carrera científica de Oersted. En 1824 fundó la Sociedad para la Promoción de la Ciencia. En 1829 le nombraron Director del Instituto Politécnico de Copenhague, puesto en el que permanecería el resto de su vida. Oersted fue un excelente profesor y un científico sobresaliente. Era también un gran divulgador de la Ciencia, dando conferencias y escribiendo en revistas populares. Los trabajos científicos de Oersted en esos años, incluyen temas de Química, Electroquímica, y la Física de los fluidos. Pero la gran aportación de Oersted a la ciencia es el descubrimiento del Electromagnetismo.

Después de su graduación, Oersted dirigió durante un cierto tiempo una farmacia, y en 1801 continuó su formación en Alemania y Francia, visitando a científicos y filósofos de Gotinga, Berlín, Weimar y París. Volta había anunciado su célebre descubrimiento de la pila en 1800, lo que provocó un asombro en la comunidad científica. Oersted, con las ideas de Volta, construyó una pila, que le dio gran fama y reputación, y mostraba su funcionamiento en las reuniones científicas a las que asistía.

En 1820, durante una explicación práctica en su clase universitaria, se le ocurrió tender un hilo por el que circulaba una corriente eléctrica por encima de una aguja imantada y paralelamente a su dirección, observando que la aguja se desviaba y se paraba en una dirección perpendicular al hilo; cuando invirtió el sentido de la corriente, la aguja dio media vuelta y apuntó en sentido contrario, aunque todavía en ángulo recto respecto del hilo. Esto constituye la primera demostración de la relación entre magnetismo y electricidad, por lo que puede considerarse también como el origen de la ciencia del Electromagnetismo.

En 1804 regresó a Dinamarca, iniciando una serie de conferencias sobre temas científicos que le dieron una gran popularidad.

Estos experimentos se publicaron en latín el 21 de julio de 1820 en Copenhague (Experimenta circa effectum conflictus electrici in acum magneticam, Experimentos

sobre el efecto de la coriente eléctrica sobre una aguja magnética), y se dio publicidad en toda Europa, provocando una explosión de la actividad investigadora en todos los sabios del momento, que comprobaban el experimento de Oersted. Enseguida aparecieron nuevas teorías y también resultados prácticos. El gran Matemático francés Ampère sería el que daría una explicación cuantitativa del Electromagnetismo el 18 de septiembre de 1820, en la Academia de Ciencias de París. El nombre de Oersted se hizo conocido en el mundo científico y en los años 1822 y 1823 hizo un viaje por toda Europa, donde fue recibido con todos los honores. En Berlín conoció a Seebeck, que había descubierto una nueva forma de producir electricidad (la Termoelectricidad) y le mostró todos sus experimentos. En París se relacionó con los principales hombres de ciencia: Arago, Gay-Lussac, Ampère, Fresnel y Dulong.  Ampère había desarrollado la Electrodinámica a partir de los trabajos de Oersted. Arago había inventado un electroimán, Fresnel estaba interesado en esos años en el estudio de la naturaleza de la luz. En Gran Bretaña visitó a Humphrey Davy, que le presentó a miembros de la Royal Society y también conoció a su ayudante Faraday, que unos años después descubriría el principio de inducción electromagnética. Oersted fue profesor en Copenhague durante casi cincuenta años y contribuyó, en gran medida a transformar el sistema educativo danés. Debe señalarse también que Oersted consiguió, en 1825, obtener aluminio metálico impuro por medios químicos, adelantándose a

Wöhler (el primero en obtenerlo puro). Sus métodos no eran prácticos, por lo que el aluminio era al principio tan caro como el oro, hasta que años después Charles Martin Hall y Paul Héroult desarrollaron el método electrolítico.

OHM, Georg Simon • 16 de marzo de 1787, Erlangen, Baviera (Alemania). † 7 de julio de 1854, Munich (Alemania).

Físico alemán que descubrió la ley que lleva su nombre, relacionando la resistencia eléctrica de un metal con la tensión y la corriente. Ohm era hijo de un cerrajero y en su adolescencia ayudaba a su padre a reparar cerraduras y mecanismos, lo que sería de gran importancia para que, años después, el propio Ohm construyera por sí mismo muchos de sus equipos de laboratorio. En 1805 ingresó en la Universidad de Erlangen, graduándose como Doctor en 1811. Su gran ilusión era quedarse en la universidad como profesor de Matemáticas, pero no tuvo oportunidad para ello, así que después de estar durante unos años dando clases particulares, en 1817 se trasladó a Colonia, para enseñar Matemáticas y Física en un liceo privado. Ohm era un buen profesor y respetado por sus alumnos (uno de ellos fue Dirichlet, que alcanzaría gran fama como Matemático). Al cabo de ocho años de enseñanza en el liceo Ohm, estaba disgustado porque sentía que daba clases a demasiados estudiantes, muchos de los cuales

no tenían muchas ganas de aprender. Su ambición era conseguir un nombramiento en la universidad. Para esto tenía que presentar algún trabajo importante de investigación. Escogió el nuevo campo de la corriente eléctrica iniciado por Volta. Debido a su pobreza, tuvo que construirse sus propios equipos de laboratorio, descubriendo en 1827 la ley de Ohm, que explica la relación entre la resistencia eléctrica, la tensión y la corriente de un circuito, que desgraciadamente no le sirvió para conseguir el puesto universitario que tanto ansiaba. En el prólogo de su libro, al que dio el título Teoría matemática del circuito galvánico (Die galvanische Kette, mathematisch bearbitet ), refleja así su amargura: «Las circunstancias en que he vivido hasta ahora no han sido ciertamente las más favorables para que me animasen a proseguir mis estudios; la indiferencia del público abate mi ánimo y amenaza extinguir mi amor a la ciencia ». Ohm desarrolló su teor  í a en base al trabajo de Fourier sobre la teor  í a anal í tica del calor publicado en 1822, ya que Ohm cre í a que el flujo de la electricidad que iba de mayor a menor tensión era análogo al flujo del calor que se dirig í a de mayor a menor temperatura, y tambi én consideraba que las corrientes eléctricas y los flujos calor  í ficos depend í an de las conductividades de los metales por los que pasaban. Sus investigaciones recibieron una buena acogida fuera de su pa í s y tuvo que esperar hasta 1849, año en que fue nombrado Catedr ático de F í sica de la Universidad de Munich, de modo que los últimos años de su vida, los pasó  en el apogeo de la ambición realizada. En 1881, en la Exposición Internacional de Electricidad de

Par  í s, veintisiete años después de su fallecimiento, se adoptó el ohmio como unidad de la resistencia eléctrica en honor a su memoria.

RICHARDSON, Sir Owen Williams • 26 de abril de 1879, Dewsbury, Yorkshire (Inglaterra). † 15 de febrero de 1959, Alton, Hampshire (Inglaterra).

Físico británico que descubrió la ley de emisión de electrones producida por un filamento incandescente y que fue importante para el desarrollo de las válvulas electrónicas. Premio Nobel de Física en 1928. Se graduó en 1900 en el Trinity College de Cambridge y fue alumno de J. J. Thomson en el laboratorio Cavendish. En 1906 se trasladó a los Estados Unidos ya que fue contratado como Catedrático de Física en Princeton, y permaneció en esta universidad hasta 1913. Durante estos años estudió la emisión electrónica de los metales calientes; gracias a este fenómeno Edison había detectado un paso de corriente eléctrica en su lámpara y había sido explicado por Fleming en su válvula diodo. Sin embargo, fue Richardson el que desarrolló con detalle la teoría de la emisión de electrones por un filamento incandescente y que, en su honor, se denomina ley de Richardson. Esta ley fue muy importante en el desarrollo de válvulas para radio y televisión. En 1913 volvió a Inglaterra y en 1914 le nombraron catedrático de Física en el King´s College de Londres,

donde enseñó hasta su jubilación, en 1944. En 1928 recibió el Premio Nobel de Física por su trabajo sobre la emisión de electrones por metales calientes. Le nombraron Caballero en 1939.

TESLA, Nikola • 9 de julio de 1856, Smiljam Lika (Croacia). † 7 de enero de 1943, New York (USA).

del transporte de energía eléctrica. Diseñó alternadores y transformadores trifásicos. En julio de 1888 vendió sus patentes a la compañía Westinghouse, colaborando para esta empresa como asesor científico. La empresa comenzó a promover los sistemas de distribución polifásicos en 1892. En la Feria Mundial de Chicago de 1893, la compañía Westinghouse hizo un alarde de la distribución en corriente alterna, instalando 24 alternadores bifásicos de 500

Ingeniero Eléctrico croata-estadounidense dotado de una gran inventiva. Se le debe la patente del motor asíncrono polifásico. Fue asesor de G. Westinghouse, que le compró para su empresa gran número de patentes. Hizo experiencias con señales de altas tensiones y frecuencias.

CV, 60 Hz para iluminar la Exposición.

Estudió Ingeniería en el Politécnico de Graz (Austria), y más tarde, Matemáticas y Física en la Universidad de Praga. Tesla trabajó un corto tiempo como delineante en la Oficina Central de Telégrafos de Budapest, y después como Ingeniero de Telefonía. En 1883 se fue a París, donde trabajó para la compañía continental Edison.

Trabajó en todos los campos de la Ingeniería Eléctrica: generadores, motores, transformadores, etc., desarrolló la alta tensión, construyó alternadores de alta frecuencia para la incipiente telegrafía sin hilos (radio). En 1893 hizo demostraciones con señales de altas tensiones y frecuencias producidas por las denominadas bobinas de Tesla. En 1900 construyó una gran antena en Colorado para hacer experimentos sobre el transporte de energía eléctrica a gran distancia por medio de ondas. Realizó investigaciones sobre el uso de aceite como aislante, construcción de condensadores, y otras. Fue premiado con la medalla Edison del AIEE en 1917. En 1975 fue elegido para la Galería de la Fama de los inventores americanos. Es uno de los cuatro ingenieros/inventores

En 1884 emigró a los Estados Unidos y trabajó en la central eléctrica que la compañía Edison había inaugurado dos años antes en Nueva York. En 1887 se estableció por su cuenta para poder llevar a cabo sus propias ideas; en este mismo año desarrolló los sistemas polifásicos, descubrió el campo giratorio, inventó el motor asíncrono (16 mayo de 1888) y dio la solución al problema

Tesla intervino en el proyecto de la central eléctrica que se instaló en las cataratas del Niágara (1896) y que representó el triunfo de la corriente alterna sobre la corriente continua en los Estados Unidos.

cuyas fotografías salieron en diversos sellos emitidos por el Servicio de Correos de EE. UU. el 21 de septiembre de 1983 (los otros fueron Edwin H. Armstrong, Philo T. Farnsworth y Charles Proteus Steinmetz).

THÉVENIN, Leon Charles • 30 de marzo de 1857, Meaux (Francia). † 21 de septiembre de 1926, París (Francia).

Ingeniero francés que trabajó en el Cuerpo de Telégrafos de Francia y desarrolló el teorema de circuitos que lleva su nombre. Estudió en la Politécnica. En 1878 ingresó como Ingeniero en el Cuerpo de Telégrafos, puesto en el que permaneció hasta su jubilación en 1914. Durante este periodo normalizó la construcción de líneas aéreas telegráficas en Francia. En 1896 fue nombrado Director de la Escuela Profesional Superior, donde enseñó Matemáticas e Ingeniería Eléctrica. Su célebre teorema se publicó en 1883 en  Annales Telegraphiques y, más tarde, se presentó en la  Academia de Ciencias (Comptes Rendus de l´Academie des Sciences, diciembre de 1883, p. 159). Realmente, el teorema de Thévenin fue publicado en 1853 por H. Helmholtz en el  Analen der Physik und Chimie de Poggendorf.

VOLTA, Alessandro • 18 de febrero de 1745, Como, Lombardía (Italia). † 5 de marzo de 1827, Como (Italia).

Físico italiano inventor de la pila eléctrica que lleva su nombre y que es una fuente de energía de corriente continua con la que comenzó el desarrollo de la electrocinética. Inventó también el electróforo, que era una máquina electrostática. Estudió en su ciudad natal, y sobre el año 1765, se sintió atraído por los experimentos eléctricos. En 1774 recibió su primer destino académico como profesor del Instituto de Como. Al año siguiente descubrió el electróforo; este aparato consistía en un disco metálico recubierto de ebonita y otro disco también metálico que disponía de un asa aislada eléctricamente; al frotar el disco de ebonita (por ejemplo, con una gamuza), adquiere una carga eléctrica negativa; si se coloca encima el disco metálico, aparece en la superficie inferior de éste una carga eléctrica positiva y en la superior, una negativa; esta carga negativa de arriba puede llevarse a tierra y perderse; y repitiendo el proceso podemos crear una gran carga en el disco que sostenemos con el asa del superior. Este aparato acumulador de carga sustituyó a la botella de Leyden como dispositivo acumulador de carga eléctrica, y es el fundamento de los condensadores eléctricos. Catedr ático de F í sica Aplicada de la Universidad de Pav í a (1779), en 1781 construyó un electr ómetro mejorando el aparato de du Fay.

En 1792 comprendió la importancia del descubrimiento de Galvani y aceptó, en principio, su teor  í a. Después de muchos experimentos en su laboratorio, en 1793, rechazó completamente la teor  í a de la electricidad animal de Galvani, demostrando que los músculos de la rana no se contraen si el «arco» que cierra el circuito está formado por un único metal. En 1800, utilizando discos de cobre, cinc y carbón impregnado en una solución salina, inventó su famosa pila, que permit í a producir un flujo continuo de corriente eléctrica.

WATT, James • 19 de enero de 1736, Greenock, Renfrew (Escocia). † 19 de agosto de 1819, Heathfield, Birmingham

(Inglaterra). Ingeniero escocés inventor de la máquina de vapor práctica (1790), dando comienzo a la Revolución Industrial. Inventó más tarde un regulador centrífugo para mantener constante la velocidad de las máquinas de vapor . Trabajó en Londres en un taller mecánico donde aprendió el manejo de maquinaria y uso de herramientas. Estudió en Glasgow, donde fue ayudante de Joseph Black, con el que aprendió los principios básicos de la termodinámica. En 1764 la Universidad de Glasgow tenía que reparar una máquina de vapor Newcomen, que se empleaba como fuente de energía mecánica para accionar bombas de agua. Watt la arregló con facilidad, y propuso la inclusión

de una cámara condensadora para mejorar el rendimiento térmico. En 1769 Watt había preparado una máquina de vapor que tenía un rendimiento mucho mayor que la de Newcomen. En 1784 se asoció con un capitalista para fabricar máquinas de vapor y venderlas a la incipiente industria. En 1790 la máquina de Watt había desplazado completamente a la máquina de Newcomen, por lo que se considera a Watt como el inventor de la máquina de vapor. La importancia histórica de este invento es que, con la máquina de vapor, comenzó la era industrial; las fábricas podían colocarse alejadas de las corrientes de agua, de las que se sacaba la energía para moverlas; la maquinaria pesada movida por vapor podía construirse y acondicionarse en fábricas y la producción a gran escala en tales fábricas hizo el trabajo manual y casero antieconómico, siendo sustituido el artesano por el obrero fabril. Las ciudades se aglomeraron, los barrios pobres se multiplicaron y la agricultura decayó. Watt, además de inventar su máquina de vapor, desarrolló un regulador centrífugo que controlaba automáticamente la salida de vapor de la máquina para mantener constante su velocidad. El regulador de Watt o governor ha sido el fundamento de la Ingeniería de Control o Automática, que hoy en día se está transformando enla Robótica.