Electricidad, magnetismo y para qué sirve un bebé

Entender dos fenómenos aparentemente dispares como la electricidad y el magnetismo nos llevó casi dos milenios. Fue en el siglo XIX cuando empezamos a comprender lo que realmente eran.

Hasta 1819 se creyó que magnetismo y electricidad eran dos fenómenos completamente diferentes. Fue durante el invierno de principios de ese año cuando un profesor de física de la Universidad de Copenhague llamado Hans Christian Oersted observó, durante una conferencia pública sobre magnetismo, que al aproximar una brújula a un hilo que conducía electricidad la aguja cambiaba de dirección y dejaba de apuntar al norte. “Nadie en la audiencia quedó impresionado por ello”, comentó tiempo después. Oersted estaba interesado en la posible relación entre ambos fenómenos desde 1807 y su interés por el tema lo dejó claro en 1813 cuando escribió: “Es necesario comprobar si la electricidad en su estado más latente realiza algún tipo de acción sobre un imán como tal”.

Oersted
Hans Christian Oersted

En su artículo del 21 de julio de 1820 Oersted informó a la comunidad científica de su descubrimiento, llamando la atención sobre su dependencia con la distancia y con la posición relativa del hilo y la brújula: la aguja imantada se desviaba siempre que no se pusiera en dirección perpendicular al hilo. 

Curiosamente este sorprendente descubrimiento fue recibido de manera hostil por la ciencia francesa: “es solo otro sueño alemán”, afirmó el físico Pierre Louis Dulong. Sin embargo su compatriota François Arago repetía el experimento de Oersted en Ginebra y el 11 de septiembre de 1820 lo hacía en la Academia de Ciencias de París. Y no solo eso, sino que descubrió que una espira de cobre por la que pasaba una corriente eléctrica atraía limaduras de hierro que se pegaban a la espira pero que se desprendían cuando se apagaba el circuito. Y en 1824 encontró que si un disco de cobre se encuentra rotando y se coloca en un pivote sobre él una aguja imantada, ésta girará con el disco. Del mismo modo, si se impide que esto suceda, el movimiento del disco tenderá a ralentizarse.

¿Electricidad y magnetismo relacionados?

Estos descubrimientos hicieron pensar al físico francés Andrè Marie Ampère que si la corriente eléctrica se comportaba como un imán era porque, de algún modo, debía ser un imán. Ampère también demostró que dos hilos que transportan corriente eléctrica se repelían o se atraía lo mismo que dos imanes. Determinar exactamente la ley que describía este fenómeno le exigió diseñar un meticuloso programa de trabajo: el problema era muy difícil debido al carácter vectorial tanto de la fuerza involucrada como del campo magnético creado por un elemento de corriente (recordemos que un vector representa una magnitud física definida por el valor que toma, su dirección y su sentido). También descubrió que podía potenciar el efecto descubierto por Arago si arrollaba un hilo conductor formando una bobina: acababa de nacer el electroimán. En los años siguientes trabajó duramente para obtener una teoría matemática que diera cuenta de los resultados que se habían obtenido hasta entonces. En 1825 publicó su gran obra, Mémoire sur la théorie mathématique des phénomènes électrodynamiques uniquement déduite de l’experience, un trabajo que ha sido llamado los Principia de la electrodinámica. 

Ampère negó de este modo la teoría de los dos fluidos, eléctrico y magnético, en favor de la existencia de uno solo. Pero quizá su conclusión de mayor impacto fue que un imán es únicamente un conjunto de corrientes eléctricas, o dicho de otro modo, que las fuerzas magnéticas solo eran expresión del movimiento circular de fluidos eléctricos alrededor del eje del imán. Una afirmación controvertida que su amigo Fresnel intentó probar mediante una serie de ingeniosos experimentos. Pero en 1821, ante los repetidos fracasos por observarlas, Ampère asumió la idea de Fresnel de que esas corrientes eran moleculares. Lo que subyacía esta hipótesis era que el magnetismo permanente y el electromagnetismo eran dos caras del mismo fenómeno. No todo el mundo compartía esta visión; entre sus más famosos detractores estaba Faraday. Fresnel incluso fue más allá, al afirmar que se podía producir una corriente en un circuito que estuviera adyacente a otro por el que sí circulaba una corriente eléctrica. No lo consiguió y se tuvo que esperar una década para poder observarlo. 

Una revolución en ciernes

Michael Faraday
Michael Faraday

En 1831 el que había sido ayudante de Davy, Michael Faraday, era director del laboratorio de la Royal Institution. Ese año, el más fructífero de toda su vida, demostró en una serie de ingeniosos y brillantes experimentos que se podía inducir una corriente eléctrica en una bobina de cobre mediante un imán. El detalle crítico para poder hacerlo, y que Faraday casi descubrió por casualidad, fue que la corriente sólo se producía si se movía el imán en presencia del hilo. Si dejaba quieto el imán junto al hilo no se medía nada. La manera más simple de visualizarlo es imaginar una espira circular de hilo conductor. Si metemos y sacamos el imán por el centro de la espira, con instrumental apropiado —un amperímetro— mediremos paso de corriente eléctrica. En el momento en que dejemos de hacerlo se acabará la producción de corriente. Lo mismo ocurría si enfrentaba dos espiras de cobre: únicamente cuando encendía o apagaba el circuito en una de ellas aparecía una corriente inducida en la otra. El hallazgo de la inducción magnética fue uno de los grandes logros de este científico autodidacta.

Con estos descubrimientos se demostró que magnetismo y electricidad no eran sino aspectos de un mismo fenómeno. La anécdota, que siempre persigue a todo gran descubrimiento científico, surgió cuando Faraday presentó sus hallazgos en una conferencia abierta al público. En el turno de preguntas una señora, muy victoriana ella, le preguntó:

— Señor Faraday, ¿para qué sirve todo eso que nos ha contado?

A lo que Faraday replicó:

— Señora, ¿Y para qué sirve un recién nacido?

Aunque otra versión de esta historieta apócrifa dice que le contestó:

— Señora, dentro de unos cuantos años pagará impuestos por esto.

Referencias:

Moru, I. R. (2005) When physics became King, University of Chicago Press

Purrington, R. D. (1997) Physics in the nineteenth century, Rutgers University Press 

Miguel Ángel Sabadell

Miguel Ángel Sabadell

Astrofísico y doctor en física teórica. Miembro del Comité Editorial de Muy Interesante, es autor de catorce libros, más de 300 artículos y creador de una treintena de proyectos de divulgación científica. Es colaborador habitual en prensa, radio y televisión, y consultor para exposiciones temporales y museos.

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