maquinas electricas

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Fundamentos electromagnéticos de la Revolución Tecnológica, ó
¿Como funcionan las máquinas eléctricas?
Oscar E. Piro
1. Primeras observaciones
La respuesta a la pregunta del título implica entender los fundamentos físicos de fenómenos
naturales eléctricos y magnéticos, observados en la Antigua Grecia y descriptos por el filósofo
griego Tales de Mileto (625-545 A.C.). Se habíadescubierto que ciertos materiales (vidrio,
ámbar, médula de saúco, resina, etc.) cuando frotados con un paño de seda (o una piel de gato)
adquirían la propiedad de atraer pequeños objetos y de atraerse o rechazarse entre si a distancia,
sin que mediara contacto directo entre ellos.
También se observó que cierto mineral (que hoy identificamos como magnetita, Fe3O4)
proveniente de Magnesia (actualManisa, en Turquía), una ciudad griega del Asia Menor
occidental, tenía la propiedad natural que cuerpos de ese material eran capaces de atraer a
pequeños trozos de hierro a los que confería la misma propiedad.

1.1. Breve historia de la electricidad
La observación de fenómenos (luego llamados “eléctricos”) en muchos diferentes materiales,
llevó a la conclusión de que la electricidad era unasuerte de fluido que puede producirse y
transportarse entre cuerpos cuando son frotados entre sí. Esta visión se vio sustentada por el
descubrimiento de la conducción eléctrica por Stephen Gray (Inglés, 1666-1736).
Se encontraron sólo dos tipos de manifestaciones eléctricas: el producido frotando vidrios,
cristales o gemas con, principalmente, seda que se llamó “vítrea” y el producido frotandoresina,
ámbar, etc. con pieles, que se llamó “resinosa” (Charles Du Fay, Francés, 1698-1739),
originándose de este modo una teoría de dos fluidos. Se observó que cuerpos con el mismo tipo
de carga se repelían entre sí, mientras que cuerpos portando cargas distintas mostraban atracción
mutua. Curiosamente, la seda o la piel con la que se electrizaban por frotamiento los cuerpos
mencionadosadquirían el fluido complementario, esto es electricidad resinosa en la seda y vítrea
en la piel. Benjamín Franklin (Estadounidense, 1706-1790) cuestionó la interpretación en
términos de dos fluidos, proponiendo la teoría de un solo fluido “extremadamente sutil y móvil”,
que en exceso daría lugar a “electricidad vítrea” y que llamó “positiva (+)” y que cuando se
encuentra en defecto daría lugar alas manifestaciones de la “electricidad resinosa” a la que llamó
“negativa (-)”, nomenclatura que empleamos en la actualidad. Franklin también introdujo el
concepto de la conservación de la carga: la electricidad no puede nunca crearse o destruirse,
sólo puede ser separada y transportada de un cuerpo a otro. Así, cuando se frota una barra de
vidrio con seda, la carga positiva generada en elvidrio es exactamente igual a la carga negativa
que permanece en la seda. Normalmente, los cuerpos son eléctricamente neutros, esto es, cargas
positivas y negativas se compensan exactamente para sumar cero. Para separarlas en generadores
electrostáticos es necesario suministrar energía.
Sin embargo, estudios posteriores sobre el origen de las cargas eléctricas mostraron dos defectos
en la teoríadel fluido único de Franklin:

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1) La materia está constituida de átomos que pueden pensarse como diminutos sistemas
planetarios, donde ligerísimas partículas llamadas electrones (de masa igual a 9.10956 x 1031
Kg), que portan carga negativa (-), orbitan alrededor del núcleo atómico, que contiene la mayor
parte de la masa atómica (1836 veces mas pesado que el electrón en el caso del átomomas
liviano, el hidrógeno) y que porta una carga positiva (+). Si bien son los móviles electrones los
que transportan carga en los sólidos, los iones positivos que se obtienen mediante la extracción
de algunos electrones a los átomos neutros, y que son normalmente inmóviles en el sólido,
pueden adquirir movilidad en medios tales como el electrolito de una batería de automóvil o el
plasma...