Emilio
Ideas, artefactos y cosas para construir

Taller de ciencia y tecnología, sesión 7 en el Museo de la Ciudad

Objetivo de la sesión: Que los participantes conozcan los fenómenos físicos de voltaje, resistencia y amperaje a través de la luz eléctrica.

Construímos: Electroscopio.

Personajes: Alejandro Volta, André Marie Ampere, Georg Simon Ohm.

Con la sesión número 6 dimos por concluída el acercamiento que hicimos al respecto de la luz.Ahora iniciamos con la electricidad y para tener un punto de unión en estas ciencias utilizamos el tema de la luz eléctrica.

A los participantes del taller les enseñé el siguiente cartel:

Letrero que se encontraba en las habitaciones del primer hotel electrificado Letrero que aparecía en los cuartos del primer hotel con luz eléctrica: Este cuarto está equipado con luz eléctrica Edison. No intente encender las luces con cerillos. Simplemente gire la llave que se encuentra en la pared a un lado de la puerta.

Aunque hoy puede sonar ridículo este cartel de advertencia o instrucciones permitía a los huespedes comprender y utilizar esta nueva tecnología de la luz eléctrica. Este cartel aparecía en el City Hotel de la ciudad de Sunbury que se encuentra en el condado de Northumberland en el estado de Pensilvania EU. Fue este el primer hotel que Edison cableo y electrifíco convirtiéndolo en el primer hotel del mundo en utilizar energía eléctrica para su iluminación, en su honor el hotel pasó a llamarse "Hotel Edison".

Pero ¿cómo funciona la luz eléctrica?. Aunque Edison no fue el primero en buscar la tecnología adecuada para producir electricidad, sus habilidades empresariales le permitieron poner en práctica y popularizar sus sistema eléctrico.

Pila o batería

Los antiguos griegos conocían el fenómeno de la electricidad ya que habían notado que ciertas telas al ser frotadas producían chispas luminosas o creaban atracción a los bellos del cuerpo humano, mucho tiempo después se desarrollaron artefactos para producir este tipo de electricidad a la que se llamó estática pues se producía acumulando electricidad hasta un punto que esta no podía contenerse y "saltaba" formando chispas e incluso sonido.

Así se crearon artefactos como el generador de Van de Graaff que no es más que una forma de mejorar la fricción y recolección de la electricidad estática, a continuación uno de esos artefactos el cuál hace fricción sobre un envase de vidrio, la energía se recolecta a través de un peine que a su vez conduce la electricidad a una pequeña bola en su extremo, allí regularmente se conectaba una botella de Leyden que fueron una de las primeras formas de almacenar esa energía:

Generador energía estática

El problema de este método era que siempre se tenía que hacer un movimiento mecánico (fricción) para poder generar la electricidad. Fue gracias a Alejandro Volta quién utilizó un método químico que se pudo obtener electricidad, además de que el propio artefacto, en este caso la pila, también funcionaba como almacenamiento de la energía eléctrica.

La Pila de Alejandro Volta era fabricada apilando cobre, tela o papel mojado en agua con sal y zinc. Entre más alta la pila de estos materiales mayor sería la energía almacenada en dicha pila o batería eléctrica:

Pila de volta

La pila permitió realizar experimentos de forma más sencilla pues su construcción no requerían piezas mecánicas complejas.

La Rana y Frankestein

Alejandro Volta era maestro en la universidad de Pavía de Italia, uno de sus colegas Luigi Galvani había descubierto por accidente un fenómeno muy interesante. Galvani era médico y una ocasión estaba diseccionando una rana que estaba sobre una charola metálica, accidentalmente tocó a la rana con una pieza de cobre lo que hizo que la pata de la rana se moviera. Galvani realizó este experimento muchas veces y una ocasión se lo enseñó a Volta que observó que el experimento se podía reproducir siempre y cuando estuvieran estos elementos: metal, cobre y enmedio un material absorbente con mineral o sales.

Experimento de Galvani

Con este fenómeno Volta inventó la pila eléctrica y Galvani fundaría toda una rama de las ciencias médicas llamada neurociencia. También al conocerse este increíble fenómeno donde parecía que los muertos podrían revivir con electricidad tuvo gran influencia en la vida de esa época, así conociendo estos experimentos la escritora Mary Shelley desarrollaría la novela Frankestein en donde se crea un ser humano a partir de partes de otras personas y reanimandolo con descargas eléctricas.

Experimento de Galvani

¿Con cuanta electricidad te puedes morir?

André Marié Ampére experimentó con la pila eléctrica y se percató que al conectarle un metal en esta se producía un flujo de electricidad que a veces podía hasta calentar el metal, a este flujo de electricidad la llamó corriente eléctrica (como si fuera una corriente de agua).

Este descubrimiento es muy importante porque así se comprendería por qué la rana pegaba brincos cuando se le hacía pasar un flujo de corriente eléctrica. Nuestro sistema nervioso funciona a través de impulsos eléctricos que pasan por nuestros nervios en la espina dorsal. Así cuando nos lastimamos el pie este emite un impulso que el cerebro recibe y comprende que algo está mal y que debe protegernos, acto seguido manda otro impulso a los músculos del pie para que se muevan rápidamente.

Estos pulsos eléctricos de nuestro cuerpo son minúsculos y su flujo o corriente eléctrica es reducida. ¿Qué pasaría si nos conectáramos a una pila? si la pila tuviera el voltaje suficiente para "romper" la resistencia de nuestro cuerpo al flujo o corriente eléctrica, esto podría ser peligroso pues "confundiría" a nuestro sistema nervioso: Esta confusión serían desde "brincar como ranas del susto", gritar por sensación de dolor o incluso la muerte.

De allí la importancia del descubrimiento del experimento de Ampére.

Resistirse a la electricidad

George Simon Ohm comenzó a experimentar con la pila eléctrica a la cuál conectaba distintos materiales a ella, se percató que algunos materiales conducían muy bien la electricidad y otros no tanto y los había algunos que práctiamente no conducían nada de electricidad, así sospechó Ohm que hay materiales conductores y otros que se resisten o que tienen resistencia a conducir la electricidad.

En el video podemos observar que el agua tiene una resistencia alta a que pase por ella una corriente de electricidad, es decir corriente eléctrica. Pero si vamos agregando sal, la sal crea un puente y permite que la electricidad vaya fluyendo.

Así que si la resistencia es alta la corriente eléctrica es baja. Si aumentáramos la cantidad de electricidad de entrada entonces la corriente eléctrica sería más intensa y con ello la resistencia se reduciría.

Estas reflexiones las tuvo George Simon Ohm con sus experimentos y con ello desarrolló una fórmula que incluye la electricidad de la pila de Volta o Volts, las corrientes eléctricas de Ampere y su propio descubrimiento sobre los materiales conductores o semiconductores o resistencia eléctrica que actualmente lleva el nombre Ohm:

Las relaciones que hay entre estas medidas se le llamó Ley de Ohm y cuya expresión matemática dice que:

La corriente es directamente proporcional al voltaje e inversamente proporcional a la resistencia eléctrica.

Experimento de Galvani

Electroscopio

Para demostrar la presencia de energía estática construímos un electroscopio, los materiales son:

Se estira el alambrito o clip para cruzarlo a través de un orificio que haremos a la tapa de plásticos, una vez cruzado el alambrito o clip se sella este punto con silicona.

Se dobla un pedazo pequeño de papel aluminio y se recorta en forma de gota, esta pieza debe formar un 8 acostado, en la parte delgada donde se unen las dos gotas de aluminio se incrusta uno de los extremos del alambrito, utilizaremos el extremo que va adentro de la botella para colocar nuestro papel aluminio en fota de gota.

Es importante que una vez incrustado el papel aluminio en el alambrito este se mueva sobre él con facilidad.

Cerramos el frasco previendo que la hoja de papel aluminio no choque con cualquier parte del envase de cristal. Luego si nos sobró mucho alambrito arriba de la tapa de plástico lo podemos enrollar.

Para probarlo basta con frotar una regla o globo sobre el cabello de alguno de los participantes y posteriormente acercar el objeto cargado con energía estática al alambre que sobresale sobre la tapa de plástico.

Si ponemos atención y guardamos silencio alcanzaremos a ver que las hojas del papel aluminio se abren e incluso llega a saltar una chispa entre ellas que también se puede escuchar.

Emilio