"Llegó hasta la Ley de Ohm nomás"

El chiste
Un chiste común entre eléctricos y electrónicos es "este ni siquiera entiende la Ley de Ohm", que es tal vez lo primero que aprende cualquier estudiante de esas carreras, porque se ve en el primer curso de circuitos de corriente contínua.

Lo más fácil de la electricidad
La Ley de Ohm es muy simple en su formulación: voltaje igual corriente por resistencia, lo que permite calcular cualquiera de las tres variables conociendo las otras dos por despeje simple. Sin embargo pasaron muchos años antes que la ciencia pudiera entender realmente la Ley de Ohm, es una historia fascinante.

A principios de 1800, el físico y matemático Georg Simon Ohm empezó a hacer experimentos para averiguar por qué se descargaban las baterías, inventadas poco antes por Volta, y haciendo mediciones con termocuplas conectadas a alambres de diferente grosor descubrió algo que llamó "resistencia".

En 1827, Ohm publicó su trabajo cumbre: Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet (El circuito galvánico investigado matemáticamente), donde aparecía por primera vez el concepto de "resistencia eléctrica" asociado a la sección de los cables y cómo esta afectaba al flujo de corriente.

Esa fórmula tan sencilla como útil permitió por primera vez calcular y manipular circuitos de corriente contínua y hasta el día de hoy tiene muchísimas aplicaciones, pero no tenía nada teórico que la sustentara. 

Ohm alegó que el poder del modelo matemático que coincidía con las mediciones era prueba suficiente de la existencia de un flujo de corriente, un potencial y una resistencia.

La reacción de los viejos vinagres
Pero la academia no pensó lo mismo, lo tildaron de charlatán ·el ministro de Educación prusiano consideró que Ohm introducía herejías matemáticas en la física.

Y nuestro pobre Ohm se vio obligado a dimitir de su puesto de profesor. Durante casi una década vivió como un paria, en la pobreza total como un inválido académico.

Estuvo más de 10 años cesante y desacreditado por la comunidad científica alemana, pero en 1841, la Royal Society de Londres le otorgó la Medalla Copley, la distinción científica más prestigiosa de la época.

Recién en 1842 luego del reconocimiento internacional, la Universidad de Múnich le concedió la cátedra de Física, que pudo disfrutar solo dos años porque después se murió.

Ohm debe haber sido el primero de los físicos que presentó un modelo matemático -su sencilla ecuación- como sustento para formular una ley natural de enorme importancia, como se vería con el tiempo. Antes de eso las investigaciones partían con una especulación filosófica que luego se formulaba matemáticamente.

Nace la investigación basada en matemáticas
Hoy casi toda la física se sustenta en modelos matemáticos, los físicos teóricos en realidad no hacen experimentos, sino que construyen -tal como hizo Ohm- modelos de ecuaciones que después los físicos experimentales se encargan de corroborar.   

El profesor loco que hacía sus experimentos con tubos de ensayo probando nuevas combinaciones y midiendo, ha pasado a ser un tipo chascón y barbudo que pasa horas escribiendo ecuaciones y revisando Internet, los de bata ahora solo comprueban mientras que los que crean rara vez se ensucian las manos.

Kirchoff me salvó el pellejo
La Ley de Ohm permite resolver cualquier circuito con cargas o resistencias conectadas en serie. pero ¿cómo se resuelven los circuitos en paralelo?  Ahí la cosa se complica un poco

En un circuito serie se suman todas las resistencias porque la corriente es una sola, pero en un circuito paralelo la corriente se divide por cada rama ¿y cómo se divide?

En 1845, Gustav Robert Kirchhoff, un joven estudiante de física de 21 años, tomó el trabajo de Ohm y con su mismo método (matemáticas) resolvió éste problema que tenía de cabeza a los primeros eléctricos inventando las famosas Leyes de Kirchoff, basadas en la conservación de la carga y la conservación de la energía.

La idea detrás de esto era "todo lo que entra luego sale, nada se pierde en el camino" y en la práctica dio inicio a la Teoría de Circuitos de Corriente Contínua. Se trataba de establecer lazos de corriente y calcular los voltajes en los extremos de la resistencia, las incógnitas eran las corrientes.

Cuando transpiré frío con el doctor Yuz
Así, en un circuito de 3 resistencias en paralelo se podía establecer fácilmente un sistema de 3 ecuaciones lineales con 3 incógnitas: pan comido. Ese ejercicio fue exactamente el que me sacó a hacer en la pizarra de doctor Juan Yuz en 1974, lo hice en un par de minutos.

Ahora nos parece ridículamente sencillo, pero hay que recordar que en esos años el conocimiento sobre la estructura atómica era prácticamente nulo. No se sabía qué era el electrón, ni existía el concepto de núcleo atómico, tampoco se entendía qué fluye exactamente a través de un conductor cuando hay corriente.

Eso muestra la genialidad de estos dos tipos que sin saber nada de la naturaleza de un fenómeno, viendo solo sus efectos macroscópicos, pudieron inventar modelos muy simples para predecir completamente su comportamiento. 

Entre Ohm y Kirchoff resolvieron todos los problemas de circuitos de Corriente Contínua, antes que se conociera incluso la existencia de los electrones, con pura modelación matemática y mediciones.

El autodidacta más genial de la historia de la ciencia
En 1831, Michael Faraday hacía el descubrimiento fundamental de la inducción electromagnética.

Jamás había pisado una universidad. era ayudante de encuadernador y su curiosidad lo levó a leer, se apasionó por la electricidad y empezó a trabajar como ayudante de laboratorio en la Royal Institution, poco más que para hacer el aseo y cosas así. Finalmente llegaría a ser director de ese laboratorio y el científico de mayor prestigio de su época 

Su experimento consistió en mover un electroimán dentro de una bobina, observando que eso generaba una corriente eléctrica. Lo fundamental aquí es que no se trataba de una corriente contínua en un solo sentido, sino una que fluctuaba sinusoidalmente, oscilando entre un valor máximo positivo y otro negativo pasando por cero.

Me demoré décadas en entenderlo
De todas las cosas que estudié en electrónica ninguna fue tan difícil para mí como entender e imaginarme la corriente alterna. Eso de mirar un enchufe en la pared y pensar que la corriente iba y venía en sentidos opuestos 50 veces por segundo era una idea que me daba vértigo. 

Yo nunca acepto las definiciones por autoridad y si no entiendo de manera intuitiva algo simplemente no lo entiendo, se que lo puedo aplicar, resuelvo los problemas pero no lo entiendo. 

Ni siquiera los campos electromagnéticos me costó tanto aceptarlos como tratar de entender cómo funcionaba la corriente alterna, cómo podía existir algo así. 

Con la corriente alterna aparecieron dos elementos nuevos que eran las bobinas y los condensadores, lo que abría un mundo nuevo a la electricidad con las oscilaciones y resonancias. El genio de Faraday fue inconmensurable.

CC y AC se dan la mano
Lo más bonito es que de manera casi milagrosa, la misma teoría de circuitos que funcionaba tan sencilla en corriente contínua también funcionaba igualito con alterna y en este caso los condensadores y bobinas tenían "reactancia" que era una especie de resistencia pero solo a la corriente alterna.

La reactancia también tenía su rareza, la de las bobinas (inductiva) estaba desfasada en 90 grados con la de los condensadores (capacitiva), así es que a cierta frecuencia ¡podían anularse! 

Entonces para corriente contínua solo hay una resistencia, pero en alterna la combinación de las tres es la impedancia, o sea la resistencia total a corrientes alterna y contínua.

Gracias al gran Faraday pudimos tener motores y generadores eléctricos, transformando la fuerza de un movimiento circular en electricidad abundante, barata y accesible para todos. 

Pocos se dan cuenta que sin la conversión electromecánica de la energía descubierta por Faraday la era de la electricidad nunca hubiese existido, todavía nos estaríamos alumbrando con velas.

Bueno, y el que culminó esta secuencia perfecta de avances, encadenados uno tras otro, fue James Clerk Maxwell, que siguiendo la tradición de Ohm tomó en sus manos la monumental tarea de hacer un modelo matemático que representara lo que inventaron sus ilustres antecesores.

Con eso Maxwell consolidó la mayor unificación de la física del siglo XIX, demostrando que la electricidad y el magnetismo son dos caras de un mismo fenómeno. Él abrió el campo de la electrónica con las ondas electromagnéticas desde las más bajas frecuencias a las más altas, pasando por las ondas de radio, la luz y todas las demás del espectro.

Ohm. Kirchoff, Faraday y Maxwell fueron los cuatro fantásticos, después vinieron otros como el miserable Edison, el fantoche Tesla y muchos más, pero no le llegaron ni al tobillo a estos cuatro.

Georg Simon Ohm fue el que empezó todo con su ley aparentemente sencilla, pero tan revolucionaria y fundamental que le costó más de diez años de ostracismo y cesantía. Por eso yo mejor ni hablo de las tonteras que a veces se me ocurren, no me vaya a pasar lo mismo.

A todo esto si me preguntan, creo que la Ley de Ohm es la más fundamental e importante de todas, porque estableció el principio de conservación de la energía eléctrica, de manera intuitiva, que fue la base de toda la electricidad y electrónica como la conocemos hoy.

Así es que más respeto a los mocosos que digan "ese gil llegó hasta la Ley de Ohm nomás". No tienen idea de lo que están hablando.