VII. EL ELECTROIM�N. MOTORES Y GENERADORES DE ELECTRICIDAD

LOS descubrimientos de Amp�re y Faraday tuvieron inmediatas aplicaciones pr�cticas que cambiaron la faz de la civilizaci�n moderna.

Usando el descubrimiento de Oersted, de que una corriente el�ctrica produce un campo magn�tico en el espacio alrededor del cable que la conduce, tanto Amp�re como Arago lograron magnetizar agujas de hierro. Lo hicieron de la siguiente forma: enrollaron un cable alrededor de la aguja y luego conectaron los extremos de aqu�l a una bater�a. Al pasar la corriente por el cable crea un campo magn�tico en el espacio dentro de la bobina; este campo magn�tico a su vez magnetiza la aguja. de la misma forma que un im�n permanente magnetiza una limadura de hierro.

En 1825 el ingl�s William Sturgeon (1783-1850) enroll� 18 espiras de alambre conductor alrededor de una barra de hierro dulce, que dobl� para que tuviera la forma de una herradura (Figura 9). Al conectar los extremos del cable a una bater�a el hierro se magnetiz� y pudo levantar un peso que era 20 veces mayor que el propio. Este fue el primer electroim�n, es decir, un im�n accionado por electricidad.

Figura 9. Primer electroim�n construido por Sturgeon en 1825.

A�os despu�s, en 1829, el estadounidense Joseph Henry (1797-1878) construy� una versi�n mejorada del electroim�n. Para ello enroll� en una barra de hierro dulce espiras en forma mucho m�s apretada y en un n�mero mayor; de esta manera logr� una mayor intensidad magn�tica. El electroim�n se comporta de forma equivalente a un im�n permanente, con la ventaja de que su intensidad se puede controlar, ya sea cambiando la corriente que se le hace circular o variando el n�mero de espiras de la bobina. Adem�s, al cesar la corriente, cuando se desconecta la bater�a, desaparece el efecto magn�tico.

El descubrimiento de Amp�re sent� las bases para la invenci�n del primer motor el�ctrico. Su funcionamiento es el siguiente. Sup�ngase que se enrolla una bobina alrededor de un cilindro de hierro (Figura 10) y que �sta se fija en un eje LL, alrededor del cual puede girar. Si metemos la bobina dentro de los polos de un im�n permanente, como se muestra en la figura, y se hace pasar una corriente el�ctrica por ella, �sta se vuelve un im�n que puede girar dentro del im�n permanente. Los polos de los imanes ejercen fuerzas entre s�; por consiguiente, la bobina experimenta fuerzas que la hacen girar alrededor del eje LL. Si se conecta adecuadamente el eje, por medio de poleas y bandas, se puede aprovechar el giro de la bobina y realizar trabajo mec�nico, como por ejemplo subir cuerpos o moverlos, etc. De esta manera es posible transformar la energ�a el�ctrica que la bater�a entrega al hacer circular la corriente por la bobina, en energ�a mec�nica para mover alg�n objeto. Al dispositivo que funciona de esta forma se le llama motor el�ctrico.

Figura 10. Esquema de un motor el�ctrico.

El motor el�ctrico acabado de describir fue el primero que se construy� y result� ser muy burdo. En 1837 L. C. Davenport construy� el primer motor el�ctrico para uso industrial. Alrededor de 1845 Charles Wheatstone reemplaz� el im�n permanente del motor por un electroim�n, accionado por una bater�a externa. As� se logr� un motor m�s efectivo. Posteriormente se fueron a�adiendo diferentes mejoras, pero el principio b�sico de su funcionamiento es el descrito.

Por otro lado, en 1832, o sea un a�o despu�s del anuncio del descubrimiento de Faraday, Hippolyte Pixii en Francia, a sugerencia de Faraday, construy� el primer generador de electricidad. En forma breve, su comportamiento es el siguiente. Tomemos el mismo aparato mostrado en la figura 10 y en lugar de conectar los extremos del cable de la bobina a una bater�a como en el motor, los conectamos entre s� e intercalamos en el circuito un galvan�metro. Ahora, por medio de una manivela hacemos girar la bobina alrededor del eje LL, con la bobina dentro del im�n permanente. De esta manera, el flujo magn�tico del im�n permanente a trav�s del plano de cada espira de la bobina var�a con el tiempo. Por lo tanto podemos decir que, seg�n la ley de Faraday, se induce una corriente el�ctrica a trav�s del alambre conductor. En efecto, se puede observar que la aguja del galvan�metro se empieza a mover. De esta manera se produce electricidad que se puede, por as� decirlo, recoger de los extremos del alambre de la bobina, por ejemplo, conect�ndolos a un foco. Con este aparato la energ�a mec�nica que se desarrolla al girar la bobina por medio de la manivela se ha convertido en energ�a el�ctrica que tiene la corriente que se induce. Este aparato se llama generador (o dinamo) de electricidad.

Desde la d�cada de 1830, hasta 1880, se fueron a�adiendo diferentes dispositivos tanto al motor como al generador para hacerlos m�s eficientes. Sin embargo, el uso de estos aparatos en forma masiva no se dio sino hasta la d�cada de 1880. El motivo principal no fue t�cnico sino econ�mico. En efecto, la industria europea de mediados del siglo XIX estaba basada en unidades productoras de fuerza motriz muy grandes, como las m�quinas de vapor estacionarias en las f�bricas, y en las locomotoras y motores marinos para el transporte. La creciente mecanizaci�n de las industrias menores dio lugar a la construcci�n de peque�as unidades tambi�n accionadas por vapor. Hacia la octava d�cada del siglo se empezaron a usar m�quinas que utilizaban gas y luego gasolina. Estos fueron los primeros motores de combusti�n interna. Sin embargo, para la industria, el motor el�ctrico era un medio m�s flexible y pr�ctico para disponer de fuerza motriz que los motores de vapor, gas o gasolina. Pero la posibilidad de utilizar masivamente el motor el�ctrico depend�a de que se contara con una amplia red de abastecimiento de energ�a el�ctrica, la cual solamente se pudo construir cuando se cre� una necesidad m�s fuerte que la pura demanda industrial. Esta necesidad surgi� con la evoluci�n de los servicios dom�sticos, en particular el de la iluminaci�n el�ctrica, tema que trataremos en un cap�tulo posterior.

Con los descubrimientos del electromagnetismo, las �nicas aplicaciones que tuvieron demanda inicial fueron en primer lugar las relacionadas con las comunicaciones, como el tel�grafo; luego hubo demanda en la galvanoplastia (operaci�n mediante la cual se deposita una capa de metal sobre un objeto determinado) y ya posteriormente en la iluminaci�n y en la fuerza motriz.