viernes, 25 de noviembre de 2022
jueves, 24 de noviembre de 2022
JACOBI, Moritz Herman Von
JACOBI,
Moritz Herman Von
•
21 de septiembre de 1801, Postdam (Alemania).
†
24 de febrero de 1874, San Petersburgo (Rusia).
Físico alemán-ruso que descubrió, en 1838, la galvanoplastia. Inventó en 1839 un primitivo motor eléctrico a base de electroimanes. También hizo experiencias en telegrafía. Descubrió el reóstato.
Hermano del gran Matemático Carlos Gustavo Jacobi. En principio, por presiones familiares, estudió Arquitectura en Gotinga, interesándose también por los estudios de Física y Química. En 1833 trabajó como arquitecto en Könisgsberg, donde su hermano Carlos estaba como profesor de Matemáticas de la universidad. En 1835 fue contratado como profesor de Ingeniería Civil en la Universidad de Dorpat. Dos años más tarde, en 1837, se trasladó a San Petersburgo contratado por el zar de Rusia.
El trabajo más importante de Jacobi se presentó a la Academia de San Petersburgo en 1838, y dos años más tarde a la British Association, consistía en la investigación de la potencia de un electroimán en función de diversos parámetros: corriente eléctrica, diámetro del hilo, número de espiras, etc. que era de gran valor práctico para el diseño de motores y generadores y que se ampliaría con gran detalle por Henry Rowland y John Hopkinson medio siglo después. En ese mismo año descubrió la galvanoplastia, que le dio celebridad mundial.
En 1839 construyó uno de los primeros motores eléctricos prácticos a base de electroimanes, que empleó para propulsar un barco con ruedas sobre el río Neva a una velocidad de 1,5 nudos.
En 1839 fue requerido por el zar para continuar el desarrollo del primitivo telégrafo inventado por el Barón Pavel Schilling en 1837, pero que había fallecido antes de poderlo poner en práctica. Jacobi mejoró el diseño de Schilling y construyó un instrumento similar al de Morse. En 1840 construyó una línea telegráfica experimental para la residencia del zar, pudiendo comprobar entonces la inutilidad del empleo de un doble hilo, ya que podía hacerse el retorno por tierra. De todos modos, la telegrafía práctica no llegó a Rusia hasta la década de 1850, y fue introducida por la compañía alemana Siemens & Halske.
Jacobi inventó también el reóstato.
Fue miembro de la Academia de Ciencias de San Petersburgo (adjunto en 1839,
extraordinario en 1842 y ordinario en 1847).
FOUCAULT, Jean Bernard Leon
FOUCAULT,
Jean Bernard Leon
•
18 de septiembre de 1819, París (Francia).
† 11 de febrero de 1868, París (Francia).
Físico francés que trabajó fundamentalmente en el campo de la óptica, demostrando que la velocidad de propagación de la luz en el agua es menor que en el aire, justificando, de este modo, la naturaleza ondulatoria de la luz. El nombre de Foucault se asocia a menudo con su célebre péndulo para demostrar la rotación de la Tierra.
Estudió medicina hasta doctorarse, pero abandonó esta carrera para dedicarse exclusivamente a las ciencias físicas y, sobre todo, a la óptica (trabajando con Armand Fizau).
En 1851 descubrió el fenómeno eléctrico denominado en su honor como corrientes de Foucault o corrientes parasitas también conocidas como "corrientes torbellino o turbillonarias", o eddy current en inglés. En los núcleos de bobinas y transformadores se generan tensiones inducidas debido a las variaciones de flujo magnético a que se someten aquellos núcleos. Estas tensiones inducidas son causa de que se produzcan corrientes parásitas en el núcleo (llamadas corrientes de Foucault), que no son óptimas para la buena eficiencia eléctrica de este.
Las corrientes de Foucault crean pérdidas de energía a través del efecto Joule. Más concretamente, dichas corrientes transforman formas útiles de energía, como la cinética, en calor no deseado, por lo que generalmente es un efecto inútil, cuando no perjudicial. A su vez disminuyen la eficiencia de muchos dispositivos que usan campos magnéticos variables, como los transformadores de núcleo de hierro y los motores eléctricos. Estas pérdidas se pueden minimizar considerablemente. En alta frecuencia: utilizando núcleos con materiales magnéticos que tengan baja conductividad eléctrica (como por ejemplo ferrita). En baja frecuencia: utilizando delgadas hojas de acero eléctrico, apiladas pero separadas entre sí mediante un barniz aislante u oxidadas tal que queden mutuamente aisladas eléctricamente.
En 1853 Foucault demostró que la velocidad de la luz era menor en el agua que en el aire, lo que constituía una gran evidencia de la teoría ondulatoria de la luz. Presentó este trabajo en su Tesis Doctoral Doctoral.
El nombre de Foucault se asocia más a menudo con una serie de experimentos espectaculares que empezaron en 1851 para estudiar el movimiento de rotación de la Tierra con ayuda de un péndulo.
Demostró también que se podía determinar la dirección del meridiano de un lugar sin observación astronómica o magnética, por medio del giróscopo que lo había inventado de forma accidental. Construyó diversos instrumentos y perfeccionó otros.
Pertenecía
al Bureau des Longitudes y a la Academia de Ciencias francesa. En 1850 fue
premiado con la medalla Copley, la más alta recompensa de la Royal Society de Londres.
OERSTED, Hans Christian
OERSTED, Hans
Christian
•
14 de agosto de 1777, Rudkobing, Langeland (Dinamarca).
†
9 de marzo de 1851, Copenhague (Dinamarca).
Físico danés que descubrió el electromagnetismo al observar que una corriente eléctrica desviaba una aguja imantada o brújula.
Oersted era hijo de un farmacéutico y pertenecía a una familia bastante numerosa, por lo que tuvo que cuidar de sí mismo para conseguir una educación escolar.
Su maestro era un peluquero alemán, que le enseñó los rudimentos de la aritmética; el alcalde del pueblo le enseñó francés y alemán y un aprendiz de panadero le enseñó a dibujar. En la primavera de 1794 Christian Oersted y su hermano Anders se fueron a Copenhague, donde, en el curso de seis meses, pudieron prepararse para aprobar el examen que daba acceso a los estudios en la universidad. En la Universidad de Copenhague estudió Astronomía, Farmacia y Física. La materia que más le influyó a Oersted en sus estudios fue la filosofía de Immanuel Kant sobre la unidad de la naturaleza, que le animó a estudiar la Física que consideraba él como la clave para la comprensión de toda la vida humana.
En 1797 Oersted finalizó los estudios de Farmacia con buenas calificaciones; dos años más tarde obtuvo el título de Doctor con una tesis en latín que llevaba por título Dissertatio de forma Metaphysices elementaris naturae externae (Disertación sobre las formas metafísicas elementales de las naturalezas externas).
Después de su graduación, Oersted dirigió durante un cierto tiempo una farmacia, y en 1801 continuó su formación en Alemania y Francia, visitando a científicos y filósofos de Gotinga, Berlín, Weimar y París.
Volta
había anunciado su célebre descubrimiento de la pila en 1800, lo que provocó un
asombro en la comunidad científica. Oersted, con las ideas de Volta, construyó
una pila, que le dio gran fama y reputación, y mostraba su funcionamiento en
las reuniones científicas a las que asistía.
En 1804 regresó a Dinamarca, iniciando una serie de conferencias sobre temas científicos que le dieron una gran popularidad.
En 1806, la Universidad de Copenhague le ofrece una plaza de profesor extraordinario de Física y Química, y con ello comienza la gran carrera científica de Oersted. En 1824 fundó la Sociedad para la Promoción de la Ciencia. En 1829 le nombraron Director del Instituto Politécnico de Copenhague, puesto en el que permanecería el resto de su vida. Oersted fue un excelente profesor y un científico sobresaliente. Era también un gran divulgador de la Ciencia, dando conferencias y escribiendo en revistas populares.
Los trabajos científicos de Oersted en esos años, incluyen temas de Química, Electroquímica, y la Física de los fluidos. Pero la gran aportación de Oersted a la ciencia es el descubrimiento del Electromagnetismo.
En 1820, durante una explicación práctica en su clase universitaria, se le ocurrió tender un hilo por el que circulaba una corriente eléctrica por encima de una aguja imantada y paralelamente a su dirección, observando que la aguja se desviaba y se paraba en una dirección perpendicular al hilo; cuando invirtió el sentido de la corriente, la aguja dio media vuelta y apuntó en sentido contrario, aunque todavía en ángulo recto respecto del hilo. Esto constituye la primera demostración de la relación entre magnetismo y electricidad, por lo que puede considerarse también como el origen de la ciencia del Electromagnetismo.
Estos experimentos se publicaron en latín el 21 de julio de 1820 en Copenhague (Experimenta circa effectum conflictus electrici in acum magneticam, Experimentos sobre el efecto de la coriente eléctrica sobre una aguja magnética), y se dio publicidad en toda Europa, provocando una explosión de la actividad investigadora en todos los sabios del momento, que comprobaban el experimento de Oersted.
Enseguida
aparecieron nuevas teorías y también resultados prácticos. El gran Matemático
francés Ampère sería el que daría una explicación cuantitativa del
Electromagnetismo el 18 de septiembre de 1820, en la Academia de Ciencias de
París. El nombre de Oersted se hizo conocido en el mundo científico y en los
años 1822 y 1823 hizo un viaje por toda Europa, donde fue recibido con todos
los honores. En Berlín conoció a Seebeck, que había descubierto una nueva forma
de producir electricidad (la Termoelectricidad) y le mostró todos sus
experimentos. En París se relacionó con los principales hombres de ciencia:
Arago, Gay-Lussac, Ampère, Fresnel y Dulong. Ampère había desarrollado la Electrodinámica
a partir de los trabajos de Oersted. Arago había inventado un electroimán, Fresnel
estaba interesado en esos años en el estudio de la naturaleza de la luz. En Gran
Bretaña visitó a Humphrey Davy, que le presentó a miembros de la Royal Society y
también conoció a su ayudante Faraday, que unos años después descubriría el
principio de inducción electromagnética. Oersted fue profesor en Copenhague
durante casi cincuenta años y contribuyó, en gran medida a transformar el
sistema educativo danés. Debe señalarse también que Oersted consiguió, en 1825,
obtener aluminio metálico impuro por medios químicos, adelantándose a Wöhler
(el primero en obtenerlo puro). Sus métodos no eran prácticos, por lo que el
aluminio era al principio tan caro como el oro, hasta que años después Charles Martin
Hall y Paul Héroult desarrollaron el método electrolítico.
martes, 22 de noviembre de 2022
Protección contra defectos a tierra en aerogeneradores
Protección contra defectos a tierra en aerogeneradores
Cuando se tiene un defecto a tierra en una sección del circuito eléctrico de potencia, la corriente de defecto por lo común estará constituida por la componente aportada por el generador (especialmente en las configuraciones de convertidor total) y por la componente entregada por la red.
Componente del generador
Los generadores, tienen usualmente las partes bajo tensión aisladas de tierra, mientras que las partes conductoras expuestas van conectadas a tierra. En tal caso, se trata de un sistema IT y la resistencia de puesta a tierra de las partes conductoras expuestas debe cumplir la relación (CEI 64-8):
donde Id es la corriente de primer defecto a tierra proporcionada por el generador, desconocida a priori pero en general muy pequeña dada la extensión limitada del circuito principal (En un sistema IT, la corriente de primer defecto a tierra Id es predominantemente capacitiva. Si la instalación es de extensión limitada, la susceptancia capacitiva a tierra es moderada y, por tanto, la corriente de primer defecto a tierra es reducida).
En consecuencia, la resistencia de tierra Re del anexo C, dimensionada para un fallo en la red, normalmente satisface la relación anterior.
El escaso valor de la corriente Id limita además las consecuencias de un defecto a tierra, en gran medida por la ausencia de arcos peligrosos para personas y objetos.
Si el primer defecto permanece, el sistema ya no es IT, pasando a convertirse en un sistema TN (caso típico de una única instalación de puesta a tierra).
Si el primer defecto no se elimina en un plazo razonable, puede producirse un segundo defecto a tierra en otra fase del circuito.
En la configuración de velocidad fija o de velocidad variable doblemente alimentado o de convertidor total, en el caso de doble defecto a tierra en el lado del generador del convertidor (figura 1), se establece una corriente a tierra, alimentada por la tensión entre fases, que debe ser interrumpida por el dispositivo de protección del circuito, que en el ejemplo de la figura 1 es el interruptor automático situado entre el alternador y el convertidor.
En este caso, la ventaja de la continuidad de servicio del sistema IT desaparecería, por lo que es necesario un sistema de control de aislamiento a tierra para una rápida detección y eliminación del primer defecto a tierra.
Si hay un convertidor,
este sistema de control suele hallarse en su interior.
Figura 1
En las configuraciones de velocidad variable, en caso de doble defecto del lado de la red del convertidor, el propio convertidor limita la componente del generador de la corriente de defecto, pasando luego a modo en espera por el disparo de las protecciones internas (figura 2).
El interruptor automático situado entre el alternador y el convertidor podría detectar tal corriente de defecto limitada dado que presenta un umbral de disparo de la protección contra cortocircuitos ajustado a valores pequeños, aunque generalmente los tiempos de disparo de las protecciones internas del convertidor son menores.
En el caso de un segundo defecto a tierra, el circuito de defecto se alimenta con la tensión entre fases, pero no se conoce a priori el anillo de defecto ni la respectiva impedancia.
Por ello, la norma CEI 64-8 impone la convención de reducir la impedancia del anillo de defecto de cada circuito, compuesto por el conductor de fase y el conductor de protección, a la mitad de lo permitido en el correspondiente sistema TN y, por tanto, para cada circuito debe cumplirse la relación (neutro no distribuido):
donde:
Ia es la corriente que provoca el
disparo del dispositivo de protección en los tiempos establecidos para los
sistemas TN.
Figura 2
Componente de la red
Considerando ahora la componente de la corriente de defecto a tierra proporcionada por la red, en presencia de un transformador BT/MT típico en aerogeneradores de tamaño mediano o grande, se presenta la situación habitual de una instalación TN con el centro de la estrella del lado BT del transformador conectado directamente a la instalación de puesta a tierra común.
Por lo tanto, en la configuración de
velocidad fija o de velocidad variable doblemente alimentado o de convertidor total
con defecto en el lado del convertidor (figura 3), la protección es posible por
medio de dispositivos de protección contra sobreintensidades siempre que la
corriente de defecto provoque el disparo de estos dentro de los tiempos
prescritos por la norma CEI 64-8.
Figura 3
En las configuraciones de velocidad variable, en caso de defecto del lado del generador del convertidor, el propio convertidor limita la componente de la red de la corriente de defecto, pasando luego a modo en espera por el disparo de las protecciones internas (figura 4).
El interruptor automático situado
entre el convertidor y el transformador suele tener un umbral de disparo de la
protección contra cortocircuitos ajustado a un valor mayor que la corriente
limitada por el convertidor, por lo que no detecta tales valores y no dispara.
Figura 4
FUENTE:
ABB: Cuaderno de aplicaciones técnicas
nº. 12: Plantas Eólicas
viernes, 18 de noviembre de 2022
lunes, 14 de noviembre de 2022
sábado, 12 de noviembre de 2022
viernes, 11 de noviembre de 2022
LAPLACE, Pierre Simon
LAPLACE, Pierre Simon
• 28 de marzo de 1749, Beaumont-en-Auge, Calvados (Francia).
† 5 de marzo de 1827, París (Francia).
Astrónomo y Matemático francés que hizo grandes aportaciones a la astronomía y que publicó una monumental obra de cinco volúmenes sobre Mecánica Celeste. Trabajó en la teoría del potencial, desarrollando la ley que lleva su nombre.
Laplace descendía de una familia pobre, pero unos vecinos acomodados ayudaron a este joven prometedor a que recibiera una educación apropiada. Contaba con 18 años cuando le enviaron a París con una carta para D´Alembert, quien se negó a recibirle. Laplace le mandó un ensayo de mecánica de tal calidad, que D´Alembert se ofreció enseguida a ayudarle y le propuso como profesor de Matemáticas en la Escuela Militar de París.
Posteriormente pasó a la Escuela Normal. Al principio de su carrera colaboró con Lavoisier en la determinación de calores específicos de numerosas sustancias; entre los dos demostraron, en 1780, que la cantidad de calor que se requería para descomponer una sustancia es igual a la que se desprende al formar dicha sustancia a partir de sus elementos. Esto puede considerarse como el principio de la termoquímica y de la ley de conservación de la energía. En 1785 inicia sus estudios sobre las perturbaciones de los cuerpos del sistema solar y a la cuestión de la estabilidad general de dicho sistema que ya había iniciado Lagrange. Sus investigaciones astronómicas las recopiló en una monumental obra de cinco volúmenes llamada Mecánica Celeste y que se editó en el intervalo de 1799 a 1825 (esta obra es famosa por la costumbre general a lo largo de ella de decir que de la ecuación A se pasa fácilmente a la ecuación B, y a veces los estudiantes se pasan horas e incluso días en aclarar los pasos intermedios que se omiten). Se cuenta la anécdota de que, al presentar un ejemplar de su Mecánica Celeste a Napoleón Bonaparte, el emperador le dijo: «Newton habló de Dios en su libro. He leído su libro escrito y no le he encontrado citado ni una sola vez», a lo que Laplace replicó: «Señor, yo no tengo necesidad de esa hipótesis».
Cuando Lagrange lo supo, dijo: «Pues es una hipótesis excelente; explica muchas cosas». En Matemáticas puras escribió un tratado de probabilidades (1820). También realizó estudios en teoría de series, integración de ecuaciones diferenciales en derivadas parciales, teoría de las ecuaciones, etc. En Física, trabajó en la teoría del potencial, altura barométrica de los montes, acerca de la velocidad del sonido, dilatación de los cuerpos sólidos, etc.
Miembro
de la Academia de Ciencias en 1785. Fue Presidente de la Comisión encargada de
reorganizar la Escuela Politécnica en 1816. Figuraba en el seno de todas las
academias y sociedades científicas de Europa. Desgraciadamente, no se contentó con
ser, al lado de Lagrange, el Matemático más ilustre de su tiempo, sino que,
cegado por una inquieta ambición, no retrocedió ante ninguna adulación, por
rastrera que fuera, para captarse el favor de los poderosos, y como vivía en
una época de grandes agitaciones, ofreció el triste espectáculo de esa
flexibilidad, muy cercana al servilismo, de la que se pueden aún ver los trazos
leyendo los prefacios o prólogos de sus obras, que se modificaban a tenor de
los cambios del régimen político existente en Francia. En un principio, durante
la época revolucionaria y en los comienzos del Directorio, fue ardiente republicano.
Napoleón le confió el Ministerio del Interior, que se vio forzado a abandonar
al cabo de seis semanas, ya que resultó un mal administrador; para darle una
compensación, el emperador le nombró senador (1790), al propio tiempo que le
otorgaba el título de conde (1806). A pesar de los favores que recibió de
Napoleón, no dejó de firmar el Acta de la caída del Imperio, siendo uno de los
primeros que felicitaron a Luis XVIII, que incluso le concedió el título de marqués.
EULER, Leonhard
¡¡¡
EULER, Leonhard
• 15 de abril de 1707, Basilea (Suiza).
† 18 de septiembre de 1783, San Petersburgo (Rusia).
Matemático suizo-ruso que hizo
grandes aportaciones a todas las ramas de la Matemática.
Probablemente sea el Matemático
más prolífico de todos los tiempos, ya que escribió más de mil memorias sobre
Matemáticas, Mecánica, Astronomía e Hidráulica. Se le considera el creador dela
topología.
Su padre era un pastor calvinista
que quería que su hijo estudiase Teología.
Sin embargo, estudió Matemáticas
bajo las enseñanzas de Juan Bernouilli, y fue compañero de los hijos de éste,
Nicolás (1695-1726) y Daniel (1700-1782). A los diecinueve años ganó un premio
de la Academia Francesa por un trabajo sobre arboladura de buques. Gracias a
los hermanos Bernouilli consiguió un puesto en la Academia de Ciencias de San
Petersburgo, en Rusia, comenzando como ayudante de Daniel Bernouilli y
sucediéndole más tarde como profesor (1733-1741).
En 1741, invitado por Federico el
Grande, se trasladó a Berlín como catedrático de matemáticas, donde permaneció
hasta 1766. A lo largo de este periodo, Euler impartió lecciones a la princesa
de Anhalt-Dessau, sobrina del rey de Prusia; estas lecciones, sobre diversas
materias Astronomía, Física, Filosofía y Religión, fueron publicadas más tarde
como las Cartas a una princesa alemana y todavía se leen con placer. En 1766, a
petición de Catalina la Grande, regresó a Rusia, aunque temiendo los efectos
del riguroso clima sobre su debilitada vista (había perdido la visión en un
ojo, en 1735); en efecto, se volvió ciego al poco de llegar a Rusia,
permaneciendo los últimos diecisiete años de su vida privado de la visión.
No fueron por ello menos
fructífero que los precedentes; Euler tenía una memoria prodigiosa; recordaba
las fórmulas de la trigonometría y de análisis, así como las potencias, hasta
la sexta, de los cien primeros números primos, por no hablar de innumerables
poemas y de la Eneida entera. Su memoria era tan impresionante que podía
realizar mentalmente cálculos que otros matemáticos competentes realizaban con
dificultad sobre el papel. Fue uno de los matemáticos más prolíficos de todos
los tiempos, pues escribió tratados sobre todas las ramas de dicha ciencia.
Aplicó las Matemáticas a la
Astronomía, siendo precursor de las ideas de Laplace y Lagrange. Creador de la
Topología, que tiene aplicaciones en el estudio de las redes eléctricas, y
también de la Mecánica analítica y la Mecánica de los cuerpos rígidos.
Contribuyó enormemente a la difusión de las Matemáticas por su sencillez y
claridad de exposición. Escribió numerosos libros de texto sobre Mecánica,
Algebra, Análisis Matemático, Geometría Analítica y Diferencial y sobre Cálculo
de Variaciones. Se le atribuyen también más de un millar de memorias,
doscientas de las cuales se descubrieron cuarenta años después de su muerte.
En conmemoración suya, Euler ha
aparecido en la serie sexta de los billetes de 10 francos suizos.
Numerosos sellos postales tanto
suizos como alemanes y rusos llevan su efigie.
El cráter lunar Euler recibió ese
nombre en su honor.
FOURIER, Jean Baptiste Joseph
FOURIER, Jean Baptiste Joseph
• 21 de marzo de 1768, Auxerre (Francia).
† 16 de mayo de 1830, París (Francia).
Matemático francés que demostró
su célebre teorema en 1807, por el que una señal periódica se puede descomponer
en una serie infinita de funciones sinusoidales, lo que es importante en el
análisis de señales en Ingeniería Eléctrica.
Fue preparado para sacerdote pero
después estudió en la Academia Militar (1789-1793). Se incorporó a la Escuela
Normal Superior de París en donde tuvo entre sus profesores a los matemáticos
Joseph Louis Lagrange y Pierre Simon Laplace. Posteriormente, ocupó una cátedra
como docente en la prestigiosa École polytechnique.
Acompañó a Napoleón a Egipto en
1798 y fue gobernador de una parte de ese país durante la ocupación francesa.
Descubrió en 1807 el teorema o desarrollo en serie de Fourier, que demuestra
que cualquier oscilación periódica se puede descomponer en una suma de términos
trigonométricos, uno denominado fundamental y los demás armónicos del mismo.
Hacia el año 1822, Fourier, aplicando su teorema, completó su estudio sobre el
flujo de calor y lo publicó en un libro llamado Teoría Analítica del calor
(Théorie analitique de la chaleur), que inspiró a Ohm a razonamientos análogos
sobre el flujo eléctrico. En matemáticas desarrolló procedimientos generales de
resolución de ecuaciones algebraicas, que ampliaron Navier y Sturm. Fourier fue
elegido miembro de la Academia de Ciencias de París en 1817 y sería Secretario
de la misma unos años después. La Academia publicó su ensayo Théorie analitique
de la chaleur en 1922. Las teorías de Fourier son muy importantes en la Ingeniería
Eléctrica para el estudio de señales periódicas. Para señales no periódicas se
han extendido sus famosas series en integrales de Fourier, que tiene gran
aplicación en el estudio de espectros de señales.
Su nombre se encuentra grabado en
la lista de 72 científicos de la Torre Eiffel.
El cráter lunar Fourier lleva
este nombre en su honor.
jueves, 10 de noviembre de 2022
lunes, 7 de noviembre de 2022
domingo, 6 de noviembre de 2022
viernes, 4 de noviembre de 2022
JOULE, James Prescott
JOULE, James Prescott
• 24 de diciembre de
1818, Salford, Lancanshire (Inglaterra).
† 11 de octubre de
1889, Sale, Cheshire (Inglaterra).
Físico británico que determinó el
equivalente mecánico del calor y el principio de conservación de la energía.
Desarrolló la expresión de la potencia eléctrica disipada en una resistencia
eléctrica.
Era hijo de un opulento
cervecero. De joven gozó de poca salud, por lo que recibió una educación con
profesores particulares; uno de sus maestros fue el gran químico inglés Dalton,
padre de la Química moderna. Comenzó muy joven realizando experimentos
eléctricos; de hecho, a los dieciocho años (en 1837) construyó una máquina electromagnética
que describió en la revista: Sturgeon´s Annals of Electricity. Dos años más
tarde descubrió el hecho de que hay un valor límite para la magnetización de un
trozo de hierro y determinó su valor numérico para diversos valores de la
corriente de excitación.
Fue un fanático en lo referente a
las medidas.
En 1840 había logrado obtener la
fórmula que lleva su nombre (ley de Joule), que determina la potencia disipada en
una resistencia eléctrica, señalando que la cantidad de calor desprendida era proporcional
a la resistencia del conductor y al cuadrado de la corriente eléctrica.
Después de muchos experimentos,
en 1847, presentó una Memoria en la que calculaba el equivalente mecánico del
calor.
Para calcularlo, utilizó unos
pesos que en su caída movían unas paletas en el interior de un pequeño
recipiente de agua (calorímetro), midiendo con un termómetro el aumento de la
temperatura del agua y también la velocidad de los pesos al llegar al suelo. De
este modo la energía mecánica perdida era la diferencia entre la energía
potencial inicial de los pesos y su energía cinética al final de la caída. El equivalente
mecánico del calor lo obtenía dividiendo dicha energía por la cantidad de calor
desprendido. Las principales revistas científicas no quisieron publicar este trabajo;
por lo que se vio obligado a dar una conferencia ante un público arisco; entre
los asistentes estaba William Thomson, que a la sazón tenía veintitrés años, que
elogió el trabajo y apoyó los resultados, lo que abrió a Joule las puertas del mundo
científico y la amistad con el futuro Lord Kelvin. Aunque Joule reconoció el
principio de conservación de la energía, el primero en presentarla en forma general
y que llevó el honor de descubrirla fue el alemán Helmholtz. En 1852, en
colaboración con William Thomson, descubrió el efecto Joule-Thomson,
consistente en que la temperatura de un gas disminuye cuando se expande sin
realizar trabajo.
Este efecto se utiliza en
refrigeración y en la industria de licuefacción de los gases.
Premiado en 1849 con la medalla
Copley de la Royal Society por su célebre trabajo, On the Mechanical Equivalent
of Heat (sobre el equivalente mecánico del calor).
Doctor Honoris Causa de las
Universidades de Oxford y Edimburgo. En honor a Joule se dio su nombre a la
unidad de trabajo o energía en el sistema internacional de unidades (julio, en
español).
El cráter lunar Joule posee ese
nombre su honor
LENZ, Heinrich Friedich Emil
LENZ, Heinrich Friedich Emil
• 12 de febrero de 1804, Dorpat (Rusia).
† 10 de febrero de 1865, Roma (Italia).
Físico ruso que completó la ley
de inducción magnética de Faraday, señalando que la corriente inducida se opone
al flujo inductor. Demostró que la resistencia eléctrica variaba con la
temperatura.
Después de estudiar en el
instituto con unas excelentes calificaciones (1820), Lenz ingresó en la Universidad
de Dorpat para estudiar Física y Química. En 1828 le eligieron ayudante
científico junior de la Academia de Ciencias de San Petersburgo.
Sus investigaciones en
electromagnetismo comenzaron en 1831, al poco de descubrirse la ley de Faraday,
y continuaron hasta 1858. Se le debe la ley que lleva su nombre completando, de
este modo, el principio de inducción de Faraday, que señala que una corriente
inducida por un campo magnético variable siempre produce efectos que se oponen
al campo inductor.
Lenz leyó esta ley en noviembre de
1833, en una memoria presentada en la Academia de San Petersburgo que llevaba por
título Ueber die Bestimmung der Richtung der durch elektrodynamische Vertheilung
erregten galvanischen Ströme.
La ley incluye el principio de
reversibilidad de las máquinas eléctricas, que pueden funcionar como generador
o como motor; Lenz lo demostró con la máquina de Pixii en 1838. La misma ley
explica el fenómeno de la reacción del inducido, descubierta por Lenz en 1847
haciendo ensayos con la máquina de Stöhrer. En el periodo 1842-1843, Lenz
determinó la ley de acción térmica de la corriente (con independencia de
Joule), demostrando que la cantidad de calor obtenida estaba limitada por el
proceso químico de la batería.
Lenz también demostró el aumento
de la resistencia eléctrica de un conductor metálico cuando se eleva la temperatura
del mismo. Lenz fue catedrático de Física en la Escuela Naval Militar
(1835-1841), la Academia de Artillería (1848-1861), el Instituto Central
Pedagógico (1851- 1859) y en la Universidad de San Petersburgo (1836-1865). En
esta universidad fue Decano del Departamento de Física y Química y más tarde
Rector de la Universidad.
Escribió un excelente Manual de Física
en 1864. Fue preceptor de los hijos del zar Nicolás I y murió durante un viaje a
Italia.
El cráter lunar Lents lleva este
nombre en su memoria.
KIRCHHOFF, Gustav Robert
KIRCHHOFF, Gustav Robert
• 12 de marzo de 1824, Königsberg (Prusia).
† 17 de octubre de 1887, Berlín (Alemania).
Físico alemán que demostró, en
1845, siendo todavía estudiante, las leyes de los circuitos eléctricos que
llevan su nombre. Descubrió, con Bunsen, el análisis espectral, que permite
identificar un elemento químico por el color de su llama.
Estudió Matemáticas en
Königsberg. En 1845, siendo aún estudiante, amplió la ley de Ohm a conductores
de dos dimensiones y demostró las leyes que llevansu nombre y que relacionan
las corrientes, tensiones y resistencias en los circuitos eléctricos. En 1848,
y basándose, como Ohm, en la obra de Fourier (teoría del calor) estableció la
teoría general del paso de la electricidad en los conductores de tres
dimensiones. En 1847 le nombraron Privatdozent (profesor sin salario) de la
Universidad de Berlín, y tres años más tarde aceptó el puesto de Catedrático de
Física de la Universidad de Breslau. En 1854 le nombraron Catedrático de Física
en Heilderberg. En esta universidad demostró (1859) la ley fundamental de la
radiación electromagnética para todos los cuerpos materiales. La relación entre
el poder emisivo y el de absorción para cada radiación es una función universal
que depende únicamente de la temperatura y la longitud de onda. Kirchhoff hizo
este descubrimiento trabajando con Bunsen, cuando estudiaban el espectro óptico
de los elementos químicos, lo que daría lugar a lo que se denominaría después
análisis espectral (1860). Demostraron que cuando un elemento químico se
calienta hasta la incandescencia emite una luz con un color característico; al
hacer pasar esta luz por un prisma, se produce un patrón de longitudes de onda
propio de cada elemento. Aplicando esta técnica, Kirchhoff y Bunsen identificaron
elementos como el cesio (1860) y el rubidio (1861).
Kirchhoff propuso el nombre de
radiación de cuerpo negro en 1862. Es responsable de dos conjuntos de leyes
fundamentales, en la teoría clásica de circuitos eléctricos y en la emisión
térmica. Aunque ambas se denominan Leyes de Kirchhoff, probablemente esta
denominación es más común en el caso de las Leyes de Kirchhoff de la ingeniería
eléctrica.
En 1874 obtuvo la cátedra de
Física Matemática en la Universidad de Berlín.
Hizo también importantes aportaciones
en elasticidad, teoría mecánica del calor y óptica.
Kirchhoff es conocido por ser el
primero en explicar las líneas oscuras del espectro del Sol como resultado de
la absorción de longitudes de onda particulares conforme la luz pasa a través
de los gases presentes en la atmósfera solar, revolucionando con ello la
astronomía.
Con Clara, su primera esposa,
tuvo tres hijos y dos hijas, que crio solo al morir Clara en 1869, labor que se
le dificultó con una discapacidad que le obligó a pasar gran parte de su vida
en muletas o en silla de ruedas. En 1872 se casó con Luise Brömmel, originaria
de Goslar, en Heidelberg, lugar en el que permaneció a pesar de recibir ofertas
de otras universidades.
A medida que su salud empeoraba,
le resultaba más difícil practicar la experimentación, y por ello en 1875,
cuando le fue ofrecida la cátedra de física matemática en Berlín, la aceptó,
puesto que le permitía continuar haciendo contribuciones a la enseñanza y la
investigación teórica sin que afectara su precaria salud. Su tratado más
conocido, publicado después de que dejara la cátedra en Berlín, es su obra
maestra de cuatro volúmenes Vorlesungen über mathematische Physik (1876-1894).
El cráter lunar Kirchhoff lleva
este nombre en su memoria.
El asteroide (10358) Kirchhoff
también conmemora su nombre
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