Historia del condensador: los años pioneros

La historia de los condensadores comienza en los días pioneros de la electricidad. Lo comparo con los días pioneros de la aviación, cuando creaba sus propios aviones con madera y lona y luchaba por saltar en el aire, sin comprender lo suficiente sobre aerodinámica como para saber cómo permanecer allí. La electricidad tuvo un período similar. En el momento del descubrimiento del condensador, nuestra comprensión era tan primitiva que se decía que la electricidad era un fluido y que se presentaba en dos formas, electricidad de vidrio y electricidad de resina. Como verá a continuación, durante los primeros años del condensador todo esto cambió.

La historia comienza en 1745. En ese momento, una forma de generar electricidad era utilizar una máquina de fricción. Este consistía en un globo de vidrio girado a unos cientos de RPM mientras lo acariciabas con las palmas de las manos. Esto generó electricidad en el vidrio, que luego podría descargarse. Hoy llamamos al efecto efectivo el efecto triboeléctrico que puede demostrar aquí operando una pantalla LCD.

Descubrimiento del frasco de Leiden

En 1745, Ewald Georg von Kleist en Pomerania, Alemania, trató de almacenar electricidad en alcohol pensando que podía conducir la electricidad a lo largo de un cable desde el depurador hasta el alcohol en un frasco de vidrio para medicamentos. Debido a que la electricidad se consideraba un fluido, era un enfoque razonable. Razonó que el vidrio actuaría como un obstáculo para el escape del "fluido" eléctrico del alcohol. Hizo esto de manera similar a como se muestra en la ilustración, poniendo un clavo a través de un corcho en el alcohol y sosteniendo la botella de vidrio en una mano. En ese momento desconocía el importante papel que jugaba su mano. Von Kleist descubrió que recibiría una chispa si tocaba el cable, una chispa más poderosa de la que normalmente recibiría de una sola máquina de frotar.

Comunicó su descubrimiento a un grupo de científicos alemanes a finales de 1745 y la noticia llegó a la Universidad de Leyden en los Países Bajos, pero de forma confusa. En 1746, Pieter van Musschenbroek y su alumno Andreas Cunaeus en la Universidad de Leiden lograron hacer el mismo experimento pero con agua. Musschenbroek luego informó a la comunidad científica francesa en general sobre el experimento. Se considera que Von Kleist y Musschenbroek lo descubrieron de forma independiente. Pero como puede ver a continuación, esto fue solo el comienzo.

Abbé Nollet, un experimentador francés, le dio al jarrón su nombre, jarrón de Leyden, y lo vendió como una botella especial a hombres ricos y científicamente curiosos.

También se notó en la Universidad de Leyden que solo funcionaba si el recipiente de vidrio se sostenía en la mano y no si se sostenía con material aislante.

Hoy nos encontramos con que el alcohol o el agua en contacto con el vidrio actuaba como una placa del condensador y la mano actuaba como la otra mientras que el vidrio era el dieléctrico. La fuente de alto voltaje era la máquina de fricción y la mano y el cuerpo proporcionaban tierra.

Daniel Gralath, físico y alcalde de Danzig, Polonia, fue el primero en conectar varios frascos en paralelo para aumentar la cantidad de carga almacenada. En las décadas de 1740 y 1750, Benjamin Franklin, en lo que más tarde se convertiría en los Estados Unidos de América, también experimentó con los frascos de Leyden y llamó a esta colección de muchos frascos de Leyden una batería, debido a su parecido con una batería de cañón.

Jarras de batería de Leyden Extracción de un frasco de cuero de disección Tarro de Leiden diseccionado

Franklin hizo muchos experimentos tanto con frascos de Leyden llenos como con frascos de Leyden recubiertos y concluyó que la carga se almacena en el vidrio y no en la cantidad de agua. Hizo esto trabajando con frascos Leiden diseccionables (ver fotos arriba), de modo que las láminas internas y externas pudieran quitarse del vidrio. Esto más tarde resultó ser incorrecto. Franklin trabajó con vidrio de soda, que es higroscópico. A medida que se retiraron los recubrimientos del vidrio, se entregó una carga mediante una corona a la humedad del vidrio. Cuando en su lugar se usa un frasco de cera de parafina o vidrio horneado, la carga permanece en las placas de metal. Existe otro efecto más débil llamado absorción dieléctrica, que involucra a los dipolos dentro del vidrio, o dieléctrico, y permite que los capacitores retengan parte de su carga una vez que las placas están en corto.

Franklin trabajó más tarde con placas de vidrio planas con papel de aluminio a cada lado, descritas conectadas en serie por una letra.

Fue por esta misma época que Franklin, en experimentos que no involucraban condensadores, mostró que la electricidad tenía un solo portador de carga, aunque lo consideraba un "fluido sutil", el descubrimiento del electrón tuvo que esperar hasta finales del siglo XIX. Descubrió que un objeto cargado tiene un exceso de este líquido o una deficiencia. Esto refutó la idea de los dos tipos de electricidad, electricidad de vidrio y electricidad de resina.

En 1776 Alessandro Volta, trabajando con diferentes métodos para medir el potencial eléctrico (voltaje, V) y la carga (Q) descubrió que para un objeto dado, V y Q son proporcionales, por lo que la ley de capacitancia, aunque no se llamó así en el hora. Fue por este trabajo que el voltio unitario recibió su nombre.

El término "condensador" no se empezó a utilizar hasta algún momento de la década de 1920. Durante mucho tiempo se les ha llamado condensadores y todavía lo son para algunas aplicaciones y en algunos países. El término "condensador" fue acuñado por primera vez por Volta en 1782, derivándolo del condensatore italiano, debido a su capacidad para almacenar una densidad de carga más alta que un conductor aislado.

Dispositivo de capacidad inductiva específico de Faraday

En la década de 1830, Michael Faraday realizó experimentos que determinaron que el material entre las placas de los condensadores tenía un efecto sobre la cantidad de carga en las placas de los condensadores. Realizó estos experimentos con condensadores esféricos, esencialmente dos esferas metálicas concéntricas, entre las cuales podría haber aire, vidrio, cera, cáscara u otros materiales. Usando el equilibrio torsional de Coulomb, midió efectivamente la carga en el capacitor como el espacio entre las esferas llenas de aire. Manteniendo constante la diferencia de potencial, midió la carga cuando el espacio se llenó con otros materiales. Encontró que la carga es mayor con los otros materiales que con el aire. Lo llamó capacidad inductiva específica y es precisamente por este trabajo que la unidad de capacitancia se llama fabricación.

El término "dieléctrico" se usó por primera vez en una carta de William Whewell a Faraday donde especuló que Faraday acuñó el término dimagnético en analogía con dieléctrico y que tal vez Faraday debería usarse diamagnético pero que no funcionaría para dieléctrico también, dado que las dos vocales están juntas.

Máquina de Wimshurst con tarros de Leyden

Los frascos de Leyden y los condensadores hechos de placas de vidrio plano con papel de aluminio se siguieron utilizando para bujías y equipos de electroterapia médica hasta finales del siglo XIX. Con la invención de los capacitores inalámbricos (radio) comenzaron a tomar su forma moderna, en parte debido a la necesidad de una menor inductancia para trabajar con frecuencias más altas. Los condensadores más pequeños se produjeron utilizando láminas dieléctricas flexibles, como papel engrasado, a menudo enrolladas con papel de aluminio en ambos lados. Pero la historia de los condensadores modernos es un gran tema para otro póster.

Una cosa curiosa sobre la historia temprana de los condensadores es que tienen una sensación de bricolaje, muchos eran caseros. De hecho, los piratas informáticos de alto voltaje todavía utilizan las jarras de Leyden, como en esta máquina de Wimshurst impresa en 3D y por pura diversión, como en esta jarra de fatalidad de Leyden. ¿Produce frascos de Leyden u otros tipos de condensadores para cualquier cosa que construya? Además, ¿hay casos en los que usa, o ve usado, el término capacitor en lugar de capacitor? Nos encantaría saberlo. Háganos saber en los comentarios a continuación.

  • DainBramage dice:

    El término condensador todavía se usa a veces con motores pequeños que todavía tienen un condensador puntual. Vaya a una pequeña tienda de motores y pida un condensador de encendido y obtendrá un aspecto divertido.

    He construido varios condensadores a lo largo de los años, en su mayoría tapas de alto voltaje para usar con una bobina Tesla. Estos fueron construidos con papel de aluminio y vidrio liso, tan simples como vienen.

    • kamaradowhoie dice:

      Recuerdo a un niño haciendo gorras con papel encerado y papel de aluminio. Y descubrir que aplicar demasiado voltaje haría que explotaran con una fuerte explosión. Mamá odiaba cuando hacía eso.

  • Henning dice:

    El término alemán es y siempre ha sido "Condensador", de la misma raíz que "condensador".

    • Marcos dice:

      Ídem en holandés: condensador, también deletreado como condensador

      • ALINOME el A dice:

        Muy similar para todas las lenguas eslavas ...

      • RoL0 dice:

        de hecho es un condensador deletreado, con C

    • Richard Öhling dice:

      Lo mismo en sueco.

    • Martín dice:

      Sí y "Condensador" es la misma palabra para condensador en un sistema de refrigeración donde el vapor del refrigerante se condensa.

  • Ralph dice:

    Tengo un vago recuerdo de un proyecto para construir conjuntos de cristales que se muestra en mi manual Cub Scout, en la década de 1940. En él, mostraron cómo producir un condensador a partir del "paquete de cigarrillos de papá". La envoltura de celofán se cortó en cuadrados y la envoltura de lámina interior se cortó en cuadrados más pequeños. Cuadrados alternos de papel de aluminio se unieron de alguna manera para convertirse en las placas del capacitor y los polos del capacitor. También recuerdo vagamente que enrollé varios carretes en tubos de papel higiénico y uno en una caja de avena. Eso fue todo lo que llegué. Mi papá vio mis esfuerzos y fue a una tienda de televisión local y preguntó si podían pedir un juego de cristal incorporado. Llegó después de aproximadamente una semana, y todos los pensamientos de completar el proyecto salieron por la ventana. Extendí un cable a través de una ventana hasta nuestro garaje y pude captar varias estaciones de radio AM locales de Detroit. ¡Totalmente emocionante para un niño de nueve años!

  • problema dice:

    Mi primera bobina Tesla fue del tipo chispa, y el condensador del tanque eran unas pocas botellas de vidrio llenas de agua salada y envueltas en papel de aluminio. Un poco de aceite mineral sobre el agua salada ayudó a suprimir una corona dentro de la botella, pero el recubrimiento aún tendría algo de descarga de corona. Se insertaron pernos de 1/4 ″ a través de la parte superior de la botella en el agua salada y se pegaron en caliente, todas las botellas se colocaron en una hoja para el otro terminal. Quiero decir, decidí que las botellas tenían una capacidad de aproximadamente 6 nF.

  • silopsis dice:

    Aquí en At Czecha Rep. Usamos "kondenzátor" (plural "kondenzátory"), o en el argot americano "kond" o "kondík", pl. „Kondy“, „kondíky“ (= gorra, gorras).

    • Darko dice:

      También en Servido. "Condensador" es el nombre. Probablemente solo en inglés es condensador.

      • Darko dice:

        Serbio. Estúpida corrección automática.

      • RoL0 dice:

        En holandés se usa la palabra 'capacitor', pero a veces también 'capaciteit' (capacidad), por lo que se aceptan ambos.

  • AMA dice:

    Gran artículo y algunas cosas que no sabía.

    "Franklin hizo muchos experimentos con frascos de Leyden llenos de agua y frascos de Leyden forrados con papel de aluminio y concluyó que la carga se mantuvo en el vaso y no en la cantidad de agua". ... "Esto más tarde resultó ser incorrecto".

    Creo que podría relacionarse con alguna explicación. La mayor parte del desplazamiento de carga en un condensador con buen dieléctrico se "almacena" como polarización del dieléctrico.

  • KennyCoffin dice:

    Incompleto. La historia de la electricidad se remonta a 2000 años.
    Los primeros condensadores conocidos se basaban en jugo de cítricos y alambre de cobre para el baño de oro.
    Si los antiguos pudieran recubrir otras cosas con condensadores simples de bajo voltaje,
    ¿Qué más hicieron ellos?

    Teoría y conjetura: la rapidez, rapidez y precisión de la construcción de las pirámides: se cortó cada bloque. De un solo golpe, con una motosierra radial de más de 5 metros de diámetro. ¿Cómo es esto posible? ¡La prueba está en los cortes de prueba!

    Entonces, si nuestra sabiduría sobre la electricidad está tan inspirada, ¿por qué la teoría de la electricidad de Maxwell ha declinado al análisis de la teoría vectorial?

    ¿Por qué nuestra cronología histórica está incompleta y carece de datos masivos?

    ¿Por qué Antoine Priore y su teoría de los campos de plasma rotativos no se enseñan en la escuela?

    ¿Por qué se acepta la relación simbiótica de la electricidad común con el universo, pero se descartan algunos resultados positivos?

    Este es el comienzo de nuestro conocimiento. Todavía estamos en la línea de salida. En más de 60 años hemos descubierto datos en un océano sin fisuras de universo de datos. No sabemos nada. Ahora podemos empezar a aprender.

    • AMA dice:

      Dios mío, tienes razón. Tantos ingleses viven en Europa cuando se jubilan, pero se quedan callados, ¡y tantos europeos vienen a Inglaterra a trabajar y trasladarse! ¡¡Es la regla correcta !! ¡¡¡La fuerza nos expulsó de Europa !!! Brexit es electromagnetismo !!!!! Brelextromagnetismo !!!!!! E Inglaterra fue desembarcada de su tierra e Islandia fue aislada de su Hielo y la fuerza nos expulsó de la Copa de Europa !!!!!!! Todo tiene sentido ahora !!!!!!!!

      • echodelta dice:

        Correcto.

    • 1peterjones dice:

      Es muy probable que se perdiera mucho conocimiento debido a la ignorancia cuando se conquistó un país y se destruyeron las bibliotecas porque no coincidían con las creencias religiosas predominantes (¿te suena familiar? Todavía sucede).

    • Robar dice:

      No digo que se tratara de extraterrestres ...
      ¡Pero se trataba de extraterrestres!

    • abad dice:

      "Los primeros condensadores conocidos se basaron en jugo de cítricos"

      ¿Condensadores o baterías (también conocidas como celdas electroquímicas)?

      • Turing Máquina completa Máquina Máquina Máquina ... dice:

        Ya han encontrado en Bagdad algunos frascos antiguos, que con electrolito añadido [vinegar] produjo algo de energía eléctrica. Si lees la Ilíada, la armadura de Aillesilo estaba hecha de capas de bronce, cuero y cobre, pero usó sandalias de cuero como aislamiento (por lo que no estaba debidamente protegido). Cuando golpeó a un enemigo, se dijo que se sorprendió. No sé si eso es cierto, pero se integra bien con la vulnerabilidad del talón.

        • Steven Dufresne dice:

          Creo que te refieres a la batería de Bagdad: https://en.wikipedia.org/wiki/Baghdad_Battery. Hmm ... parece que la interpretación actual según ese artículo ha cambiado de lo que recuerdo. Parece que el rendimiento de la batería ya no es el actual.
          Sobre Aillesilo dando golpes, parece que le pasó algo de roce con la ropa y fue acusado del efecto triboeléctrico. Ese es el mismo efecto que te sorprende cuando frotas tus calcetines en una alfombra y luego tocas el pomo de una puerta.

    • Steve Greenfield dice:

      "Los primeros condensadores conocidos se basaban en jugo de cítricos y alambre de cobre para el baño de oro".

      Incorrecto. Eso eran baterías, no condensadores.

      • Steve Greenfield dice:

        Parece que el problema de la batería se ha suspendido. En cualquier caso, no eran condensadores.

  • Eddy Beaupré dice:

    En francés es "Condensateur", y su valor es "Capacitancia" (en Farad, por supuesto).

  • Pigo dice:

    En mi opinión, un condensador parece más adecuado que un condensador. Cuando escucho el término condensador, me refiero a un dispositivo / aparato para cambiar el estado de la materia (condensación) del gas a líquido (en oposición a la evaporación).

  • kante dice:

    Hace unas semanas experimenté con supercondensadores de bricolaje. Trituré un poco de carbón activado en polvo, lo mezclé con pintura transparente y lo pinté sobre una malla metálica sinuosa. Soldamos alambres en las dos placas e hice un sándwich con papel de aluminio y mis "electrodos", y lo sumergí en agua salada. Podría contener alrededor de 0.6-0.8V. El grafeno sería mejor que el carbón, pero cuesta más. Hay algunos buenos videos en youtube sobre un maestro que construye condensadores MegaFarad en su cocina.

  • mre dice:

    El condensador se utiliza en japonés "ko-n-de-n-sa"

  • Marvin Kleek dice:

    Aprendí a llamarlos "condensadores" cuando me interesé por la radio por primera vez en 1950. También descubrí los "ciclos". Ahora, a la edad de 77 años, me pregunto qué propósito tiene esta publicación.

Miguel Vidal
Miguel Vidal

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