Artículos Técnicos

El padre de la ingeniería eléctrica

Aunque, oficialmente, Faraday era empleado de la Royal Institution, Humphrey Davy lo trataba como su asistente personal. Como anteriormente le había pasado a Riebau y posteriormente a de la Roche, pronto Davy, encontró a Faraday indispensable, tal como te contábamos en la primera parte del artículo.

Entre octubre de 1813 y abril de 1815, acompañó a Davy, como su asistente, en una gira científica por el continente. Napoleón le había dado a Davy un pasaporte para él, su esposa, su doncella y un ayuda de cámara. Faraday, de muy mala gana, accedió a realizar también este último papel. Desafortunadamente, el ayuda de cámara de Davy se retiró poco antes de que la expedición partiera y Faraday tuvo que duplicarse en este papel mucho más humilde.

El 13 de octubre de 1813, el grupo (Davy, Lady Davy, su doncella y Faraday) partieron de Londres hacia Plymouth, donde tomaron un barco hacia Francia. En la gira visitaron París, Italia, donde conocieron al anciano Volta, visitaron el Vesubio y Davy pudo descomponer un diamante en carbono utilizando la gran lente del duque de Toscana, Suiza y el sur de Alemania.

Hay que decir que Napoleón realmente apreciaba la ciencia; él mismo siempre se definió como académico antes que emperador. Aunque ahora vemos el movernos por Europa como algo natural, el pase que le proporcionó a Davy, le permitió viajar en todos los territorios bajo la influencia francesa, o sea prácticamente en toda Europa. Algo muy complejo en esos tiempos para una comitiva inglesa, más aún si tenemos en cuenta que estamos al final de La segunda guerra de los Cien Años.

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El diario de Faraday, que mantuvo durante todo el viaje de 18 meses, refleja su entusiasmo por todas las cosas nuevas que encontró, pero tal vez inevitablemente, hubo tensiones entre el pequeño grupo. Lady Davy, aprovechó al máximo los orígenes humildes de Faraday y su doble condición de asistente y ayuda de cámara de su marido, a veces excluyéndolo de las reuniones sociales. En enero de 1815, Faraday, durante un raro período de desaliento y desilusión, le escribió a Benjamin Abbott: ‘En todo caso, cuando regrese a casa, volveré a mi antigua profesión de librero de libros y seguiré complaciéndome más que cualquier otro. otra cosa [.] ‘Esto suena como un gran cambio de opinión, pero, afortunadamente, no duró mucho, ya que Faraday se dedicó cada vez más a su trabajo científico.

¿De qué manera el aprendizaje de Faraday con Riebau afectó su carrera como científico o, para usar el término que él mismo prefería, un «filósofo»?

No hace falta decir que obtuvo la comprensión práctica de un artesano de los materiales y herramientas con los que trabajaba, por ejemplo, cuero, cartón, papel, cordón y adhesivos, y la capacidad de observar de cerca su comportamiento en diferentes condiciones. También adquirió un respeto permanente por el conocimiento de los artesanos en general. En 1818 escribió en su libro común que, cuando visitaba las fábricas, escuchaba constantemente las observaciones de quienes encuentran empleo en esos lugares, y están acostumbrados a una observación minuciosa de lo que pasa frente a ellos.

Como investigador, Faraday reconoció plenamente la importancia de poder manejar con destreza los aparatos científicos y los productos químicos. En su Introducción a una serie de conferencias titulada «Manipulación química», que dio en 1827, definió su título como «la práctica y el hábito de usar las manos con pericia en la investigación química mediante la cual el filósofo puede adquirir con éxito la verdad experimental».

El año 1821 es clave en al vida de Faraday por varias cuestiones, la más importante tiene que ver con el descubrimiento del electromagnetismo el año anterior por parte del naturalista y filósofo danés, Hans Christian Oersted, tras esas revelaciones, los días 3 y 4 de septiembre de 1821, en su laboratorio del sótano de la Royal Institution, llevó a cabo una serie de experimentos que culminaron con su descubrimiento de la rotación electromagnética, el principio detrás del motor eléctrico.

En primer lugar fijó un imán en forma de barra en una copa de mercurio, un conductor líquido. Colgó por encima de este un cable conectado a una terminal eléctrico, que en su extremo se hundía en el mercurio, es decir, el cable y el mercurio harían un circuito eléctrico. Cuando aplicó corriente sobre el cable, este comenzó a girar alrededor del imán. Es decir, Faraday había logrado convertir energía eléctrica en energía mecánica: este fue el primer motor eléctrico alguna vez inventado. También lo logró cambiando de lugar los elementos, fijando el cable y dejando el imán libre para rotar, notó de la misma manera que el imán giraba alrededor del alambre. Este es uno de los experimentos que fijó el nombre de Faraday en la historia de la ciencia.

Los siguientes meses fueron ajetreados: mientras Faraday mejoraba el experimento, y hacía una versión portátil para repartir entre científicos influyentes, se preocupó en publicarlo muy rápidamente para ganarle a Ampère que había logrado el mismo efecto en Francia.

Cuando publica el artículo, en el apuro, se da cuenta de que cometió un error garrafal: no mencionó ni a Wollaston ni a Davy, precursores del experimento.

Faraday ganó mucho reconocimiento, pero no todos estaban conformes con este error que podría ser considerado como plagio, y esto se notó en las dudas que surgieron cuando lo nominan para que sea un socio oficial de la Royal Society, un reconocimiento muy prestigioso. Davy parece sentirse dividido entre la voluntad de que su protegido crezca, se independice y mejore, ante el enfado de no haber sido mencionado en el artículo. Al fin y al cabo, aún los más grandes científicos son seres humanos iguales a cualquier otro. Su relación se torna un poco tensa. Sin embargo, las disculpas y explicaciones públicas de Faraday son aceptadas por diferentes miembros, y tras una votación se convierte en socio de la Royal Society. Este evento le genera un distanciamiento con Davy, sin embargo, sería el mismo Davy, usando su influencia de presidente de la Royal Society (cargo que había obtenido en 1821) el que postula a Faraday como director de la Royal Institution en 1825 (con tan solo 34 años de edad)

En la década siguiente a este descubrimiento, la oportunidad de Faraday para realizar una investigación original se vio limitada por sus actividades de conferenciante, aunque pudo licuar el cloro en 1823 y descubrir el bicarbueto de hidrógeno, posteriormente rebautizado como benceno por Eilhard Mitscherlich, en 1825. hasta que casi diez años después de su descubrimiento de las rotaciones electromagnéticas, Faraday pudo reanudar su trabajo sobre el electromagnetismo, cuando descubrió el 29 de agosto de 1831, la inducción electromagnética. Este es el principio detrás del transformador generador eléctrico. Fue este descubrimiento, más que ningún otro, el que permitió convertir la electricidad, durante el siglo XIX, de una curiosidad científica en una poderosa tecnología.

“…Hice un anillo de hierro… con un espesor de 7/8 pulgadas y… diámetro externo de 6 pulgadas. Arrojé sobre él muchas espiras de cobre… este lado del anillo lo llamaré A. del otro lado, separado por un intervalo, enrollé alambre… con una longitud total de unos sesenta pies, siendo el sentido del arrollamiento igual a la primera bobina…”

“…Denominado este lado B. cargué una batería de diez pares de placas de cuatro pulgadas cuadradas…, conecté los extremos (de las bobinas dispuestas en B)  mediante un alambre de cobre de cierta longitud y que pasaba sobre una aguja magnética (a tres pies del anillo), luego conecté los extremos del…

lado A con la batería; de inmediato se observó un efecto sensible en la aguja. Osciló y, por último, volvió a quedar en su posición original. Al interrumpir la conexión de A con la batería, volví a observar una perturbación en la aguja… “

Durante el resto de la década de 1830, Faraday trabajó en el desarrollo de sus ideas sobre la electricidad. Enunció una nueva teoría de la acción electroquímica entre 1832 y 1834, uno de cuyos resultados fue que acuñó muchas de las palabras ahora tan familiares: electrodo, electrolito, ánodo, cátodo e ion, por nombrar sólo cinco. En la última mitad de la década de 1830, Faraday trabajó en una nueva teoría de la electricidad estática y la inducción eléctrica. Este trabajo lo llevó a rechazar la teoría tradicional de que la electricidad era un fluido o fluidos imponderables. En cambio, propuso que la electricidad era una forma de fuerza que pasaba de una partícula a otra de materia.

Después llegaron en 1836 la famosa «jaula de Faraday», una caja metálica que protege de los campos magnéticos estáticos y cuya utilidad consiste en proteger de descargas eléctricas. Se basa en las propiedades de un conductor en equilibrio electrostático. Muchos dispositivos de nuestra vida cotidiana están provistos de la Jaula de Faraday: microondas, escáneres, cables, etc. Y muchos otros, a pesar de no estar provistos de la Jaula, actúan como tal, como el caso de ascensores, coches, aviones, etc.

En el año 1845 descubrió el llamado ‘Efecto Faraday’, consistente en la desviación del plano de polarización de la luz como resultado de un campo electromagnético al atravesar un material transparente, como el vidrio. Primer caso de interacción entre el magnetismo y la luz. La importancia de este efecto radica en su naturaleza electromecánica, como fue demostrada con posterioridad por James Clerk Maxwell en 1873.

Tal fue la importancia de los descubrimientos de este aprendiz de encuadernador que la unidad de capacidad eléctrica del Sistema Internacional de Unidades se denomina Faradio (F), en honor a Michael Faraday. Un Faradio representa la capacidad de un condensador entre cuyas armaduras existe una diferencia de potencial eléctrico de un Voltio (1 V), cuando aquél está cargado de una cantidad de electricidad igual a un Culombio (1 C).

Michael Faraday era capaz de explicar la respiración, la combustión o la composición del aire, el agua y los gases, y conseguir que lo entendiera cualquier asistente a sus conferencias, usando como ejemplo algo tan corriente como una vela. «Encenderla es poner en juego las leyes que gobiernan el universo, es la mejor puerta de entrada a la Física y la Química», decía este autodidacta que nunca pasó por la universidad. Fue un científico hecho a sí mismo y acabó inspirando a los más grandes científicos de las siguientes generaciones, como Maxwell y Einstein.

Fuentes:

-Riebau’s Apprentice – Early Life of Michael Faraday – by Anne Roberts

-Artículo de Paula Céspedes para Plaza Cielo y tierra «Michael Faraday. Una vida electromagnética». Publicado el 4 de Mayo de 2020.

-Biografía Michael Faraday – Corrosion Doctors

-Artículo de Héctor Domínguez Álvarez para CorreodelMaestro.com «Michael Faraday (1791-1867), de aprendiz de encuadernador a destacado científico».

Artículo realizado por: ENERGIRO (SAI-UPS)

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