ALEJANDRO VOLTA (1745-1827): FUNDADOR DE UNA NUEVA ERA PARA LA ELECTRICIDAD Y PARA A CIENCIA

Alessandro Volta
Alessandro Volta

Thales de Mileto (630−550 AC), hacia 600 AC, conocía el hecho de que al frotar el ámbar con un paño de lana adquiería el poder de atracción sobre algunos objetos, pero Thales asoció el fenómeno con una propiedad diferente de la electricidad: el magnetismo. Este fenómeno lo conocía porque era una propiedad que tenía la magnetita, una piedra que abundaba en la región de Asia Menor, llamada Magnesia.

Más tarde, Plinio el Viejo (23-79) describió las propiedades de esta piedra, que tuvo una aplicación tan importante como fue la imantación de barras metálicas, a partir de las cuales se construyeron las brújulas, que llegaron a Europa a través de los árabes.

Por otra parte, la humanidad conocía, desde mucho antes, en textos del Antiguo Egipto, que datan del 2750 a.C, en los que se cuenta la existencia de algunos peces (anguilas eléctricas y rayas), que emitían pequeñas descargas eléctricas. Además, había observado descargas eléctricas en las tormentas. Pero todo eso se consideraban manifestaciones curiosas de la naturaleza o meteoros y y no fueron estudiadas en detalle ni por los filósofos ni por los físicos

Hasta finales del siglo XVII el estudio de la electricidad se limitaba a inventar dispositivos electrostáticos y a experimentar con ellos, entre estos inventos destacaron las máquinas que producían electricidad de fricción, como la construida en 1660 por Otto von Guericke (1602-1686) o condensadores para almacenar electricidad estática, como la botella de Leyden, inventada en1746 y de forma independiente por E. G. von Kleist (1754 – 1823) y por P. van Musschenbroek (1691-1791).

La botella de Leyden fue un dispositivo eléctrico construido con una botella de vidrio que delgado (dieléctrico) forrado exterior e interiormente por sendas hojas de estaño no comunicadas. La botella estaba tapada con un tapón de corcho atravesado por una varilla metálica que estaba en contacto con la lámina de estaño del interior de la botella. Para cargar la botella de Leyden, se ponía en contacto la varilla de a botella  con una máquina electrostática, conectando con  una cadenilla metálica el suelo y su armadura exterior.

P. van Musschenbroek (1691-1791) con la botella de Leyden
P. van Musschenbroek (1691-1791) con la botella de Leyden

Una vez cargada la botella cuando se conectan  las dos armaduras, exterior e interior, con un conductor cualquiera, de produciría la descarga acompañada de chispa y un sonido parecido a un trueno.

Manteniendo la botella en una mano y tocando con la otra el al botón, se producirá la descarga a través de los brazos y del cuerpo, y se sentirá una sacudida acompañada de la chispa y el ruido que tanto asustó a los primeros experimentadores. No obstante, la descarga era los suficientemente fuerte como para matar a pájaros y pequeños ratones.

En 1729 Stephen Gray (1670-1736) descubrió que esa fuerza de la naturaleza se podía encauzar, hacerla menos peligrosa, aunque sin hallarle una utilidad. Averiguó que la electricidad se podía transmitir mediante un hilo metálico y también que, para que la electricidad pudiera circular por el cable, éste tenía que estar aislado de tierra. Y distinguió entre materiales conductores y aislantes.

Este descubrimiento es uno de los más importantes en el área de la electricidad del siglo XVIII. Posteriormente, en 1744, el alemán Winkler utilizó cables aislados para transmitir chispas a largas distancias, marcando el nacimiento conducción eléctrica con cable. Tres años después W. Watson (1715-1787) transmitió, a través de un cable eléctrico,  la descarga de una botella de Leyden situada una orilla del Támesis hasta la otra orilla, produciéndose una chispa.

En 1749, B. Franklin (1706-1790) observó que los rayos que se producían en las tormentas  tenían muchas de las propiedades análogas a  las observadas en las descargas eléctricas  y, en julio de 1750, planteó la idea de que la electricidad podría ser tomada de las nubes y, a través de una alta antena de metal con una punta afilada, conducirla a tierra a través de un cable conductor. En 1753 Franklin realizó su arriesgado experimento sobre la electricidad demostrando que el aparato eléctrico de las tormentas era de naturaleza eléctrica.

B. Franklin (1706-1790)
B. Franklin (1706-1790)

Pero el invento más importante en electricidad del siglo XVIII fue la pila eléctrica, llamada pila voltaica en honor a su inventor A. Volta (1745-1827), la cual permitió estudiar el fenómeno eléctrico, que hasta entonces sólo se podía observar en una tormenta o en la descarga de un condensador, pero estas manifestaciones eran fuertes y peligrosas y, además, instantáneas, por lo que su estudio era complicado.

La pila fue la primera fuente continua de corriente eléctrica y fue decisiva para el estudio de la trasmisión de la electricidad, para el descubrimiento del electromagnetismo y para el desarrollo de motores y equipos eléctricos. La experimentación con una corriente eléctrica electricidad duradera se abrió una nueva etapa en el estudio de la electricidad.

El descubrimiento de la pila se vio envuelto en una atmósfera de cierta rivalidad entre dos opiniones científicas sobre electricidad (o también sobre anatomía) la que tuvo como principales protagonistas a Luigi Galvani (1737-1798), catedrático de la Universidad de Bolonia y Alessandro Volta, catedrático de la Universidad de Pavía.

Galvani era un profesor brillante, que pronunciaba conferencias sobre física, ciencia en general, sobre sus investigaciones en anatomía y práctica quirúrgica, a partir de 1780, Galvani comenzó a incluir en sus conferencias algunos experimentos prácticos para demostrar a sus estudiantes la naturaleza de la electricidad y sus propiedades.

Luigi Galvani (1737-1798) y la electricidad animal
Luigi Galvani (1737-1798) y la electricidad animal

De hecho, en 1780 había notado, mientras diseccionaba una rana, que un músculo conectado a un nervio se contraía como resultado de la estimulación del nervio con electricidad. Galvani siguió haciendo experimentos públicos y en uno de estos, el científico demostró que, aplicando una pequeña descarga eléctrica a la médula espinal de una rana muerta, se producían grandes contracciones musculares en los miembros de la misma. Galvani consideraba que los músculos de la rana podían cargarse de electricidad negativa en su parte externa y de electricidad positiva en su parte interna y el mecanismo de las contracciones musculares dependería, de la descarga provocada mediante de los nervios, cuando la parte interna de los músculos se ponía en contacto con la parte externa de los mismos. (Lo que suponía una explicación científica con clara relación con la descarga de una botella Leyden).

Galvani se convenció de que lo que se los fenómenos observados eran provocados por lo que la llamó electricidad animal y la identificó con la con la fuerza estimuladora que daba vida y movimiento a los músculos de la rana.  Invitó a sus colegas a que reprodujeran el experimento y confirmaran lo que él describía.

Galvani continuó aplicando pequeñas descargas eléctricas en la médula espinal de otros animales muertos, provocando contracciones musculares con sus respectivas sacudidas, lo que daba la impresión de que el animal cobraba vida. Llegó a la conclusión de que las contracciones las producía un fluido eléctrico de los órganos de los animales, por lo que se reafirmó en su idea de la existencia de electricidad animal. En  octubre de 1786, Galvani leyó su disertación De Animali Electricitate en la Academia de Ciencias de Bolonia, dando así la primera explicación pública de sus descubrimientos

También describió otro experimento crucial y fue que  Mientras diseccionaba la pata de una rana, su bisturí tocó casualmente el gancho de bronce del que colgaba la pata del batracio. Se produjo una pequeña descarga, y la pata se contrajo espontáneamente. ¿Cómo pudo la pata de la rana contraerse si no le habían suministrado electricidad? Este famoso experimento ha pasado a la historia. Como la rana se había movido, Galvani supuso que se debía a la electricidad, y, precisamente, a esa electricidad en movimiento que existía en el cuerpo de los animales. Esta electricidad se conoció en su tiempo como electricidad galvánica, distinta de la electricidad estática que se producía al frotar ámbar sobre un paño

La idea de la existencia de electricidad galvánica fue aceptada por numerosos médicos y fisiólogos y también rechazada por otros, entre ellos, por el profesor de física de la Universidad de Pavía, Alessandro Volta, que creía que no era la electricidad inherente al animal la causa de las contracciones de sus músculos, (que, según Galvani, era generada por el cerebro y transmitida y controlada por los nervios), sino por una simple excitación de los propios nervios.

Alessandro Volta repitió los experimentos descritos por Galvani en la Universidad de Pavía y comprobó que los resultados eran correctos, pero no le satisfizo la interpretación que  Galvani; Volta pensaba que había que probar que la naturaleza del impulso nervioso era eléctrica y, lo que era más importante, si la electricidad que se manifestaba en los experimentos procedía de los animales.

En 1794 Volta comprobó que para generar electricidad no era necesaria la presencia de los músculos de los animales, lo que le produjo una gran sorpresa y un desencuentro con su colega en la Universidad de Pavía y con buena de los médicos y algunos físicos de la época que creían que habían descubierto uno delos principios de la vida animal.

Alejandro Volta descubrió experimentalmente la existencia de un desequilibrio eléctrico, una tensión eléctrica o diferencia de potencial eléctrico entre dos metales distintos cuando entraban en contacto en un medio húmero (como la que tuvo el bisturí de acero de Galvani con el gancho de bronce del que pendía la rana) a la que llamó tensión. Este hallazgo lo llevó a investigar el modo de incrementar ese desequilibrio eléctrico para conseguir mayores tensione y lo logró mediante cadenas (pilas) de conductores en contacto.

La pila de Volta, constaba de treinta discos de metal separados por paños húmedos. consistía en una serie de pares de discos (apilados) de zinc y de cobre de unos 3 cm de diámetro separados unos de otros por trozos de cartón o de fieltro impregnados de agua o de salmuera. Los discos estaban conectados por un circuito exterior, que convirtió a la pila el primer generador de corriente eléctrica continua y permanente y fue decisiva en el estudio del electromagnetismo, y, desde luego, en el desarrollo de los equipos eléctricos que vendrían más adelante.

Los discos de la pila, por estar conectados en serie, permitían aumentar la tensión del didpositivo a voluntad.

Alessandro comunicó su descubrimiento de la pila a la Royal Society de Londres el 20 de marzo de 1800 y ese mismo año alcanzó el reconocimiento y lo presentó en la sociedad; la demostración del funcionamiento de la primera pila eléctrica, significó la victoria de las tesis de Volta y el abandono de la electricidad animal. La importancia del descubrimiento fue tal que en 1802 fue invitado por Napoleón al Instituto de Francia para presentar su invento a los miembros de la institución y lo nombró senador por Lombardía. Fue miembro de la Royal Society.

En 1801 le presentó el invento a Napoleón, que lo había invitado  y lo hizo conde y senador por Lombardía, en 1815 el  gobierno imperial de Viena lo nombró director de la facultad de filosofía de Padua. Lo hicieron miembro de la Royal Society. Tras la caída de Napoleón, en 1815, el gobierno imperial de Viena lo nombró director de la facultad de filosofía de Pavía. Sus trabajos fueron publicados en Florencia en cinco volúmenes en 1816.

La pila de Volta fue una verdadera revolución en el mundo científico y por la sencillez de su construcción, muchos laboratorios construyeron sus propias pilas para estudiar la electricidad y para profundizar en el conocimiento de la materia; Humphrey Davy (1778-1829) dispuso en su laboratorio una enorme pila eléctrica con cien placas de cobre y cien de cinc, en la que cada placa tenía 40 centímetros cuadrados. Fue la pila de Volta más potente de su época y generaba 2.200 voltios.

El invento de la pila supuso, para el estudio de la electricidad, de la química, del mundo físico y la naturaleza en general, un impulso semejante al que imprimió el telescopio para el estudio de la astronomía. Con el telescopio observador cuidadoso podía conocer mejor el universo y descubrir nuevos astros observando los cielos. Con la pila de Volta, por su facilidad de construcción, en cualquier lugar se podía disponer de una y aplicar la electricidad a los temas más variados.

Permitió el descubrimiento de nuevos elementos químicos, las comunicaciones más rápidas entre distintos lugares del mundo con el desarrollo del telégrafo, la construcción de motores, la iluminación, etc.

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