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sábado, 18 de febrero de 2017

Alessandro Volta


Aniversario del nacimiento de Alessandro Volta: Efeméride

Dr. Héctor Darío Aguirre Arvizu
18-02-17



El 18 de febrero de 1745, nace en Lombardía, Italia, Alessandro Volta, físico, que será conocido sobre todo porque desarrollará la pila eléctrica. La unidad del Sistema Internacional de potencial eléctrico, se llamará voltio en su honor.
Nace en el seno de una familia de nobles. Desde muy temprano se inició en la física, aunque su familia que lo apoyaba, debido a la muerte de su padre, pretendía que estudiara una carrera jurídica.
Se casó en 1773 con Teresa Peregrini y ambos procrearon a tres hijos. El siguiente año pasó a ser profesor de física en la Royal School de cómo. Y un año más tarde, en 1775, inventó un dispositivo que podía producir electricidad estática, el electróforo. Un par de años adelante logró aislar el gas metano, lo que le permitió entrar con el pie derecho al mundo de los científicos de su época. En 1779 es nombrado catedrático de física experimental de la Universidad de Pavia.
Imagen conmemorativa en su 270 aniversario
Durante 1780 Luigi Galvani, quien era un científico y profesor de anatomía de la Universidad de Bolonia, Italia, descubrió un fenómeno curioso: al conectar dos metales diferentes en el muslo de una rana, se generaba una pequeña corriente eléctrica que era posible medir. El fenómeno inverso es más conocido: al aplicar una pequeña corriente en el músculo, este se contrae. Once años después se publicaron los resultados Volta decidió reproducir el fenómeno de producción de corriente con otras alternativas.
Experimentó con diferentes tipos de metales buscando sustituir los tejidos orgánicos y en 1800 descubrió que colocando dos metales diferentes, de forma separada, dentro de un vaso conteniendo salmuera (sal y agua), se generaba electricidad.
Con base en múltiples experimentos determinó que los metales más apropiados para la generación de electricidad eran el zinc y la plata, misma que sustituiría por cobre. Su siguiente experimentación consistió en determinar qué pasaba si conectaba varios vasos entre sí uno a continuación del otro, es decir, en serie.
La pila voltaica
Un paso más fue sustituir el líquido por una paño empapado de la salmuera y emparedarlo con las placas metálicas, lo que le permitió unir varios “emparedados” uno encima de otro, en una torre o “pila”, dando lo que ahora conocemos como “pila voltaica”.
Volta y su invento
En el año 1801, viaja a París aceptando una invitación del propio Napoleón Bonaparte para que expusiera las características de su invento en el Instituto Nacional de Ciencias de Francia. El propio Bonaparte participó con entusiasmo en las correspondientes sesiones y exposiciones y recomendó para Volta los máximos honores. El 2 de noviembre del mismo año, la comisión de científicos distinguidos por parte del Instituto Nacional de Ciencias para la evaluación del invento de Volta, emitió el informe correspondiente aseverando su validez y recomendando para Volta la más alta distinción de la institución, la medalla de oro al mérito científico.
Disertación de Volta
En los años siguientes Volta fue objeto de amplio reconocimiento en toda Europa: en 1805, el emperador Napoleón Bonaparte le asigna una pensión anual y lo nombró Caballero de la Legión de Honor. En 1806 llega a ser Caballero de la Real Orden Italiana de la Corona de Hierro. En 1809, senador del Reino de Italia, y en 1810, conde del Reino de Italia.
Billete conmemorativo
Tras la caída del régimen napoleónico y la consiguiente restauración austríaca, el Gobierno Imperial de Viena en 1815 le nombra director de la Facultad de Filosofía de la Universidad de Padua. En 1819 Volta decide abandonar la vida pública retirándose a su ciudad natal.
Después de una corta enfermedad, muere en como el 5 de marzo 1827 a la edad de 82 años.

D. R. 2018 Darío Aguirre




sábado, 27 de junio de 2015

La ley de Leyes: La Ley de Ohm

La ley de Leyes: la Ley de OHM

Dr. Héctor Darío Aguirre Arvizu
Tecnología Robótica
 
26 de junio de 2015.

Una vez conocidas las magnitudes básicas que intervienen en el trabajo eléctrico y electrónico es importante conocer su relación matemática, que es muy sencilla y fácil de manejar.

Recordemos que la Corriente eléctrica es la circulación de electrones, que puede tener un solo sentido o dos alternados. También resulta que puede tener una intensidad, es decir, ser pequeña o grande. O de otra forma, puede ser de una fracción pequeña de Amperio o de varios de ellos. Esa intensidad puede ser medida.

La resistencia de los materiales impedirá que esta corriente pueda circular de modo adecuado o “fluido”, es decir, continuo. Tratará, por ponerlo de una forma, de que no haya circulación propiamente. Esa resistencia al paso de la corriente puede ser baja, como en el caso de los conductores, casi siempre metales, o alta, como en el caso del carbono. También se puede medir.

Por su parte el Voltaje procurará empujar a los electrones a circular por los materiales conductores y semiconductores. La intensidad con que el voltaje empuje a los electrones influirá en que haya menos o más de ellos en movimiento.

Si hay un empuje grande del voltaje, entonces circulará mayor cantidad de electrones, y habrá más corriente. Cuando el voltaje aumenta, la corriente aumenta. De voltaje y corriente se dice que tienen una relación directa, cuando uno aumenta lo hace el otro, repetimos.

Matemáticamente se expresa de la siguiente manera:


Resistencia constante, proporción directa entre voltaje y corriente

Podemos además graficar Corriente (eje Y) contra Voltaje (eje X) de la siguiente forma:



Relación directa entre voltaje y corriente

Nuestra constante K, es decir, el valor que no hemos modificado, en realidad es la Resistencia, ya que no la modificamos en este momento de razonamiento.

Por otra parte, suponiendo un Voltaje constante, si tenemos un material específico permitirá que circule una cantidad de corriente. Si la resistencia aumenta, como puede parecer obvio, la corriente disminuirá. En cambio si la resistencia disminuye la corriente aumentará. Así, las magnitudes de corriente y resistencia tienen una relación inversa, si una crece la otra disminuye.

Lo expresaremos de modo matemático sencillo de la siguiente forma:

Voltaje constante, relación inversa entre Corriente y Resistencia

Aquí lo que hemos mantenido constante (K) es el Voltaje V, como se indicó previamente.

Graficamos la Resistencia (eje Y) contra Corriente (eje X) de la siguiente forma:


Relación inversa entre Corriente y Resistencia

Una tercera relación la encontramos si mantenemos la Corriente constante (K = I). Al aumentar el voltaje, tenderá a enviar con más fuerza los electrones, pero para mantener la corriente constante se necesitará que la resistencia por donde haya circulación, sea aumente.
Esto se indica de modo matemático de la siguiente forma:


Corriente constante, relación directa entre Voltaje y Resistencia

Podemos conjuntar las tres fórmulas anteriores por medio de un triángulo como el mostrado a continuación:
Triángulo de la Ley de Ohm, recurso mnemotécnico

Podemos usar este triángulo de forma práctica para aprender las relaciones matemáticas sencillas entre las magnitudes.

Construyamos un triángulo de cartón como el de la figura anterior y tapemos el voltaje con un dedo, luego entonces el valor se calculará multiplicando I por R, Corriente por Resistencia.


Tapamos el Voltaje y multiplicamos I por R

En cambio, si necesitamos calcular la Corriente y no recordamos cómo, tomamos nuestro triángulo y tapamos la letra I, y observamos que se calcula dividiendo el voltaje entre la resistencia, como se ve a continuación:


Tapamos la Corriente y la calculamos dividiendo el Voltaje entre la resistencia

Por su parte podemos determinar cómo calcular la Resistencia (R) tapando la letra correspondiente en nuestro triángulo.


Tapamos la Resistencia y la calculamos dividiendo el Voltaje entre la Corriente

Luego entonces se calcula como la división entre el Voltaje y la Corriente.

No todo tiene que ser tan serio como lo he expuesto previamente. A continuación te muestro dos imágenes tipo historieta que ilustran graciosamente la relación entre Voltaje, Corriente y Resistencia:


Relación divertida entre las magnitudes eléctricas

Otro dibujo explicativo con una analogía mecánica es el siguiente:



Analogía mecánica: Voltaje-Presión, Corriente-Carga, Resistencia-Fricción


En próximas entregas veremos el uso del Multímetro para medir estas magnitudes