Descubierta, experimentada y mejorada con diversas aportaciones la pila de Volta la electricidad estática (electrostática) procedente de las “máquinas eléctricas“ y botellas de Leyde comienza a perder interés y lo gana la electricidad en movimiento (electrodinámica) que tiene su origen en las pilas, baterías y acumuladores que funcionan a partir de reacciones químicas.
Es en este contexto donde nace una máquina electrostática, como fruto de un incidente casual, que hubiera sido de gran importancia en el desarrollo de las máquinas de frotamiento si estas no estuvieran ya en franco retroceso cuando vio la luz.
Este incidente ocurre un día del mes de septiembre de 1840. En los alrededores de la ciudad de Newcastle-upon-Tyme, en el este de Gran Bretaña, un mecánico se ocupaba de arreglar los desperfectos de una caldera de vapor de una locomotora de ferrocarril perteneciente a la Cramlington Colliery Railway, en la que se había producido una fuga.
En un momento del trabajo introdujo una de sus manos, de forma involuntaria, en el chorro de vapor que se escapaba de la caldera, mientras que con la otra se agarraba a la palanca de apertura de la válvula de seguridad. El operario experimentó una fuerte sacudida , al tiempo que misteriosa y sorprendentemente, de las puntas de los dedos de las mano que sujetaba la palanca, emanaban unas chispas.
El efecto no tenía explicación alguna en ese momento aunque la explicación no es difícil darla ahora. Parece ser que el mecánico se encontraba apoyado sobre un montón de ladrillos o escombros calientes por el sol, y por lo tanto secos, que hacían que su cuerpo se encontrase perfectamente aislado de la tierra. Al tocar el vapor que se escapaba, cargado positivamente por la fricción con la chapa al salir, y la caldera de carga negativa, el cuerpo del aislado mecánico hacía de conductor conectando las zonas con cargas de signo contrario.
En la imagen de la cabecera de este post se puede apreciar un grabado tomado de un texto de 1867, en el que se expresa de forma ingenua, pero harto elocuente, la descarga experimentada por el operario que trabajaba sobre la locomotora. Como puede observarse éste no cumple las condiciones descritas al principio de este apartado, pues su cuerpo no hace conexión entre las partes cargadas positiva y negativamente.
Enterado del hecho, sin explicación, William Armstrong (1810-1900) se preocupa y ocupa del caso. Para ello usa una pequeña caldera que cumple los requisitos necesarios para repetir los incidentes y controlarlos. En seguida comprende que esta descarga es de origen eléctrico y es producida por electricidad de frotamiento (conocida desde hacía muchos años).
El montaje de Armstrong consiste en una caldera de la que se obtiene el vapor por medio de un tubo de vidrio, terminado en una espita aislada. Mientras que el vapor no es utilizado no se manifiestan en él efectos de tipo eléctrico, pero en el momento en que el vapor escapa por la espita se carga positivamente, mientras que ésta lo hace negativamente y, por otra parte, la caldera se mantiene en estado neutro, como antes de dejar escapar el vapor.
El insigne científico inglés, Michael Faraday, se interesó por este fenómeno y dedujo que la separación entre las cargas positivas y negativas, se producía única y exclusivamente en el momento de salir el vapor a través de la espita y era originado por el frotamiento de éste contra las paredes de aquella.
Faraday va más lejos y enuncia que, si el vapor está caliente y seco, no puede producirse el fenómeno, no se cargará el vapor (positivamente), ni la espita (negativamente), con lo que permanecerán ambos (neutros) como antes de abrir la válvula que permite la salida del chorro. Para justificar lo anterior hace experimentos con vapor sobrecalentado y seco, comprobando la ausencia del fenómeno eléctrico. Si, por el contrario, al vapor se le hace pasar, antes de dejarlo escapar, a través de un recinto lleno de estopa húmeda o cargada de gotitas de agua puede obtenerse electricidad en abundancia. En consecuencia, son las gotas de agua las causantes de la generación de electricidad, teniendo gran influencia sobre la cantidad de electricidad producida el material empleado en la humidificación. Así, la madera de boj es una de las mejores, según hizo constar Faraday.
NOTA
William George Armstrong nació en Newcastle-upon-Tyne en 1810 y murió en 1900 en Rothbury; se le concedió el nombramiento de Sir William y, más tarde, el de Lord Armstrong de Cragside. Fue procurador de Newcastle y allí se interesó por la ciencia y la ingeniería. Participó activamente en el desarrollo industrial de la Inglaterra victoriana siendo nombrado, en 1846, Felow de la Royal Society. Además de la máquina descrita, inventó un acumulador hidráulico, una grúa que se basaba en semejantes principios, distinguiéndose además por sus estudios e investigaciones sobre la fabricación de cañones. También creó una mezcla pirotécnica, conocida con su nombre, a base de fósforo amorfo y cloruro potásico.
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