En 1820, Hans Christian Oersted realizó un importante experimento que demostró que existía una conexión entre la electricidad y el magnetismo. Cuando se conectaba una corriente a través de un cable, hacía girar la aguja de una brújula de forma que quedaba en ángulo recto con el cable. La corriente había producido un campo magnético lo suficientemente fuerte como para hacer girar la aguja de la brújula.
Antecedentes del experimento
Ya se sabía que una corriente eléctrica en un cable tiene un efecto de calentamiento, y puede hacer que el cable brille. Esto demostró que los tres fenómenos de la electricidad, el calentamiento y la iluminación estaban conectados.
Los científicos buscan «unificar» fenómenos aparentemente diferentes encontrando sus causas subyacentes.
Pregunta: ¿Cómo podemos demostrar que una corriente eléctrica tiene un efecto de calentamiento, y también puede dar lugar a la luz?
Respuesta: Véase el experimento
Efecto de calentamiento de una corriente.
También se sabía que cuando un rayo, una forma de electricidad, caía en un barco, la brújula del mismo podía verse afectada: su polaridad podía invertirse.
Pregunta: ¿Qué sugiere esto?
Respuesta: Existe un vínculo entre la electricidad y el magnetismo.
Los científicos se basan en pruebas de la vida cotidiana; intentan comprender las pruebas a través de la experimentación.
¿Cómo se pudo demostrar este vínculo en el laboratorio?
Los experimentadores imaginaron que, si una corriente eléctrica fluía a lo largo de un cable recto, entonces el campo magnético que producía estaría en la misma dirección. Así que colocaron las agujas de la brújula en ángulo recto con el cable, pensando que serían desviadas por la corriente de modo que se volvieran paralelas al cable. No vieron ningún efecto porque, como demostraría Oersted, el campo magnético producido es perpendicular al cable. Así que las ideas preconcebidas impidieron a los primeros experimentadores ver el efecto. (Obsérvese que el equipo disponible -pilas voltaicas, típicamente- sólo produciría una pequeña corriente, por lo que el efecto habría sido en todo caso muy débil.)
Experimento: Coloque una brújula que apunte al norte-sur; coloque un cable por encima de ella, tendido al este-oeste. Conéctelo a una célula de 1,5 V. No debería haber ningún efecto.
Las ideas preconcebidas (ideas existentes) pueden dificultar el progreso.
El pensamiento de Oersted
Oersted imaginó una corriente eléctrica ‘luchando’ a través de un cable. Al fluir, este «conflicto» daba lugar a «calor» (o radiación infrarroja, como la entendemos ahora) y luz, que se irradiaba fuera del cable. ¿No podría dar lugar también a un campo magnético que se irradiara?
Una idea lleva a otra, que luego se puede comprobar.
Pregunta: ¿Cómo dibujarías las líneas del campo magnético para representar la idea de Oersted?
Respuesta: Irradiando desde el cable.
Pregunta: ¿Cómo debería comportarse la aguja de una brújula, si esta idea es correcta?
Respuesta: Se podría esperar que apunte radialmente al alambre. Pruebe, y el imán no hace esto. Así que las líneas de campo magnético no irradian hacia fuera desde un alambre portador de corriente.
El experimento de Oersted
Oersted estaba dando una demostración pública de la conexión entre la electricidad, el «calor» y la luz. Conectó una pila voltaica a un cable de platino y demostró que se calentaba y brillaba.
Mientras daba la conferencia, su idea sobre la conexión entre la electricidad y el magnetismo resurgió en su mente. Tenía una brújula a mano (para otros experimentos que pretendía demostrar), así que decidió probar su idea allí mismo.
Experimento: Poner en marcha el experimento anterior, pero con el cable colocado de norte a sur por encima de la brújula, paralelo a la aguja de la misma. Encienda – la aguja gira para situarse en dirección este-oeste.
Vea también:
El experimento de Oersted.
Oersted invirtió la corriente; la aguja se movió en sentido contrario.
El efecto observado por Oersted y su público fue pequeño; nadie quedó muy impresionado. Oersted era consciente de que otros científicos se habían distraído con fenómenos similares esquivos, y pasaron tres meses antes de que dedicara más tiempo a su descubrimiento.
Los científicos suelen trabajar al límite de la sensibilidad de sus instrumentos. Una técnica puede tener que ser muy refinada antes de que un fenómeno pueda ser observado de forma fiable.
Lo que Oersted hizo a continuación
Oersted demostró que el campo magnético alrededor de un cable portador de corriente era circular; es decir, las líneas de fuerza son círculos, centrados en el cable.
Experimento:
Campo magnético debido a una corriente eléctrica en un cable.
Siguió demostrando que un cable más grueso producía un mayor efecto. También demostró que los materiales colocados entre el alambre y la brújula no tenían ningún efecto.
Pregunta: ¿Por qué?
Respuesta: El alambre más grueso tiene menos resistencia, por lo que la corriente es mayor. Los materiales no magnéticos no tienen ningún efecto sobre un campo magnético.
En julio de 1820, envió un documento de 4 páginas en el que exponía sus resultados, en latín, a varias revistas científicas.
Se espera que los científicos compartan sus descubrimientos lo antes posible, mediante su publicación en revistas. En 1820, el latín era una lengua común (compartida) que permitía a los científicos de diferentes nacionalidades entender el trabajo de los demás.
Ampere leyó el informe de Oersted, y en el espacio de una semana había repetido las observaciones y desarrollado una teoría matemática que describía cómo el campo magnético depende de la fuerza de la corriente y de la distancia del cable.
En principio, los resultados científicos son comprobados por otros científicos que repiten los experimentos, para ver si obtienen los mismos resultados.
Oersted había observado y descrito un fenómeno experimental. Ampere lo llevó más allá escribiendo una ecuación matemática para explicarlo.
Pregunta: Oersted había demostrado que una corriente eléctrica tiene un campo magnético a su alrededor. ¿Qué aplicaciones prácticas se desarrollaron a partir de esta idea?
Respuesta: Electroimanes, motores, dinamos, transformadores, etc.
Más sobre Oersted
Oersted fundó la Sociedad Danesa para la Divulgación de las Ciencias Naturales, una sociedad destinada a presentar las ideas científicas al público en general. Oersted también desempeñó un papel clave en la fundación de la Universidad Técnica de Dinamarca, con la intención de mejorar la base científica de la ingeniería.
Muchos científicos buscan compartir su trabajo con un público más amplio. También pueden tratar de compartir los beneficios tecnológicos de sus descubrimientos. Describió 1820, el año de su gran descubrimiento, como el más feliz de su vida.
Los científicos pueden obtener un gran placer de su trabajo.
En 1802, un abogado italiano llamado Gian Domenico Romagnosi publicó un relato de una observación similar a la de Oersted. Sin embargo, su artículo apareció en un periódico y no fue recogido por la comunidad científica. Romagnosi no parece haber seguido sus hallazgos preliminares.
Hay muchos ejemplos de «afirmaciones previas» en la historia de la ciencia. En la práctica, el reconocimiento suele recaer en la persona que publica un relato cuidadoso, detallado y repetible de sus observaciones, en un momento en el que otros científicos están preparados para la idea, y en un lugar en el que se leerá y se tomará en serio.
Agradecimiento
Estamos agradecidos a David Sang, autor de este Estudio de Caso.