El Niño Electricista

Alfred Powell Morgan

Título : El Niño Electricista

Creador : Alfred Powell Morgan

Fecha de lanzamiento : 15 de septiembre de 2020 [eBook #63207]

Idioma : Inglés

Créditos : Producido por James Simmons

Nota del transcriptor

Este libro se transcribió a partir de escaneos del original encontrados en Google Libros. He rotado algunas imágenes. Las tablas más complejas se consideran imágenes.

CONJUNTO INALÁMBRICO DE NIÑO COMPUESTO POR EL APARATO DESCRITO EN EL CAPÍTULO XIV. EN LA PARTE INFERIOR DE LA TABLA SE PUEDEN VISUALIZAR EL DINAMO JUNIOR Y UN CONJUNTO COHERER.

El

Chico

Electricista

Planes prácticos para electricidad

Aparatos para trabajar y jugar, con una explicación

De los principios de la electricidad cotidiana.

Por

Alfred P. Morgan

Con ilustraciones del autor

BOSTÓN

Compañía Lothrop, Lee & Shepard.

Derechos de autor, 1913, de Lothrop, Lee & Shepard Co.

Ingresado en Stationers' Hall, Londres

Publicado en julio de 1914

Reservados todos los derechos

EL NIÑO ELECTRICISTA

PRENSA NORWOOD

Compañía Berwick & Smith

Norwood, Massachusetts, EE. UU.

PARA LOS AUTOSUFICIENTES

CHICOS DE AMÉRICA,

NUESTROS FUTUROS INGENIEROS Y CIENTÍFICOS, QUE QUIENES

NADIE EN EL MUNDO ESTÁ MEJOR CAPAZ

PARA RESOLVER Y SOLUCIONAR LOS PROBLEMAS

QUE ALGUNA VEZ SE ENFRENTAN A LOS JÓVENES

LA HORMIGÓN, ESTE LIBRO

ES CORDIALMENTE

DEDICADO.

EL NIÑO ELECTRICISTA

INTRODUCCIÓN

Érase una vez, y esto es una historia real, un niño que tenía todo un sistema ferroviario como juguete. El tren funcionaba automáticamente, impulsado por pequeños motores eléctricos, las señales subían y bajaban, se llegaba a la estación, sonaba una campana, el tren volvía a ponerse en marcha y emprendía su viaje recorriendo muchos metros de vía para regresar por la antigua ruta.

El niño contempló su regalo con ojos extasiados, y entonces su rostro cambió y gritó con la amargura de su decepción: "¿Pero qué hago?". El juguete era tan elaborado que el niño quedó completamente fuera del juego. Por supuesto, no le gustó. Su llanto cuenta una larga historia.

El instinto primordial de casi cualquier niño al jugar es crear . Fabricará objetos con los materiales que tenga a mano y usará toda la fuerza de su imaginación para crear algo de la nada. Un niño de cinco años juntará media docena de bloques de madera con un carrete en un extremo y te dirá que es un tren de vapor. Y lo es. Ha creado una locomotora, que él ve, pero tú no, pues los bloques y el carrete son solo un símbolo de su creación. Dale a su hermano mayor un auricular de teléfono, un poco de cable y trozos de latón, y fabricará un telégrafo inalámbrico y escuchará a un barco de vapor a cientos de millas de distancia deletrear su mensaje a la costa.

El aparato inalámbrico no es un símbolo, sino algo que se puede oír y ver en funcionamiento, aunque no se entienda el susurro de los puntos y las rayas. Y tan pronto como el misterio de esta maravilla moderna se apodere de la imaginación, quizá se dé cuenta de que vivimos cada vez más en la era de la electricidad y la mecánica. La electricidad impulsa nuestros trenes, ilumina nuestras casas y calles, confecciona nuestra ropa, cura nuestras enfermedades, nos calienta, cocina para nosotros y realiza innumerables tareas con solo pulsar un pequeño interruptor. Una simple lista es imposible.

Casi todos los niños experimentan en algún momento con la electricidad y los aparatos eléctricos. Mi propósito al escribir este libro es abrir este mundo maravilloso de la ciencia y presentarlo de una manera fácil de entender, donde un niño pueda "hacer algo". Claro que existen otros libros con el mismo propósito, pero no cumplen su propósito. No son prácticos. Puedo decir esto porque de niño los he leído y estudiado, y no han logrado enseñarnos a mí ni a mis compañeros lo que buscábamos aprender. Si han fallado en este aspecto, quizás no por incapacidad del autor, sino porque no fueron escritos desde la perspectiva del niño . Explican lo que el autor creía que un niño debía saber, pero no lo que realmente desea saber. Los aparatos descritos son en su mayor parte imaginarios. El autor pensó que un niño podría construir motores, instrumentos telegráficos, etc., con viejos tornillos y latas, pero nunca lo intentó él mismo .

Los aparatos y experimentos que he descrito han sido construidos y realizados por niños . Sus problemas y preguntas han sido estudiados y resueltos. He intentado presentar la práctica desde la perspectiva de un niño y mostrar al joven experimentador lo que puede hacer con las herramientas y materiales que posee o que son fáciles de conseguir.

Para el niño interesado en la ciencia, se abre un amplio campo. No hay mejor educación para un niño que empezar desde abajo y ascender paso a paso en el conocimiento científico. Esto le proporciona información que puede resultar de inestimable valor en el momento oportuno.

Hay un ejemplo acertado en el niño que vio a su madre vaciar una jarra de melaza en un cuenco y volver a colocar el corcho. Su madre le dijo que no tocara la jarra, ya que estaba vacía. Sin embargo, persistió y la volteó. No salió más melaza, pero salió una mosca . Los nuevos avances científicos nunca cesarán. La invención seguirá a la invención. Lo inesperado suele ser una pista valiosa. Los Edison y los Tesla de hoy no lo han descubierto todo. Hay una mosca en la melaza , que se puede conseguir con perseverancia. La inspiración es solo un punto de partida. El éxito significa trabajo, días, noches, semanas y años.

Ningún niño seguirá al pie de la letra las instrucciones que se le den, ni hará exactamente lo que se le diga, por voluntad propia. Saldrá corriendo a la primera oportunidad. Si se le obliga a hacer lo que se le indica, su acción irá acompañada de muchos "¿por qué?". Por lo tanto, en los siguientes capítulos no solo he explicado cómo fabricar los diversos motores, telégrafos, teléfonos, receptores de radio, etc., sino que también he explicado los principios de la electricidad de los que dependen para su funcionamiento y cómo se logra lo mismo en el mundo cotidiano. Al dar instrucciones o advertencias, generalmente he indicado el motivo, con la esperanza de que esta información estimule la imaginación del joven experimentador y le sirva de guía para avanzar por algunos de los extraños caminos que seguramente recorrerá.

Alfred P. Morgan

UPPER MONTCLAIR, NUEVA JERSEY

·    EL NIÑO ELECTRICISTA

o    INTRODUCCIÓN

o    CAPÍTULO I IMANES Y MAGNETISMO

o    CAPÍTULO II ELECTRICIDAD ESTÁTICA

o    CAPÍTULO III MÁQUINAS ELÉCTRICAS ESTÁTICAS

o    CAPÍTULO IV PILAS Y BATERÍAS

o    CAPÍTULO V ELECTROMAGNETISMO E INDUCCIÓN MAGNÉTICA

o    CAPÍTULO VI UNIDADES ELÉCTRICAS

o    CAPÍTULO VII APARATOS ELÉCTRICOS

o    CAPÍTULO VIII INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN ELÉCTRICA

o    CAPÍTULO IX CAMPANAS, ALARMAS Y ANUNCIADORES

o    CAPÍTULO X TELÉGRAFOS ELÉCTRICOS

o    CAPÍTULO XI MICRÓFONOS Y TELÉFONOS

o    CAPÍTULO XII BOBINAS DE INDUCCIÓN

o    CAPÍTULO XIII TRANSFORMADORES

o    CAPÍTULO VIV TELEGRAFÍA INALÁMBRICA

o    CAPÍTULO XV UN TELÉFONO INALÁMBRICO

o    CAPÍTULO XVI MOTORES ELÉCTRICOS

o    CAPÍTULO XVII DINAMOS

o    CAPÍTULO XVIII UN FERROCARRIL ELÉCTRICO

o    CAPÍTULO XIX ILUMINACIÓN EN MINIATURA

o    CAPÍTULO XX APARATOS ELÉCTRICOS DIVERSOS

·    La licencia completa del Proyecto Gutenberg

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·    CONJUNTO INALÁMBRICO DE NIÑO COMPUESTO POR EL APARATO DESCRITO EN EL CAPÍTULO XIV. EN LA PARTE INFERIOR DE LA TABLA SE PUEDEN VISUALIZAR EL DINAMO JUNIOR Y UN CONJUNTO COHERER.

·    Fig. 1.—La tarjeta de una brújula marinera, mostrando los "puntos".

·    Fig. 2.—Un imán de barra

·    Fig. 3.—Un imán de herradura

·    Fig. 4.—Una aguja magnetizada y una barra magnética sumergidas en limaduras de hierro.

·    Fig. 5.—La fuerza de elevación de una barra magnética. Debe acercarse más a los clavos que a las tachuelas, ya que son más pesadas .

·    Fig. 6.—Una brújula sencilla.

·    Fig. 7.—Varios métodos diferentes para hacer una brújula sencilla.

·    Fig. 8.—La atracción de un clavo de hierro a través del vidrio .

·    Fig. 9.—Una cadena magnética.

·    Fig. 10.—Un experimento que ilustra que los polos iguales se repelen entre sí y los polos diferentes se atraen.

·    Fig. 11.—Un barco magnético.

·    Fig. 12.—Repulsión entre polos similares, mostrada por agujas flotantes.

·    Fig. 13.—Un "fantasma" magnético, que muestra el campo de fuerza alrededor de un imán.

·    Fig. 14.—Fantasma magnético que muestra las líneas de fuerza alrededor de un imán de herradura.

·    Fig. 15.—Líneas de fuerza entre polos iguales y desiguales.

·    Fig. 16.—Una aguja de inmersión simple.

·    Fig. 17.—Una varilla de vidrio electrificada atraerá pequeños trozos de papel.

·    De "Telegrafía y telefonía inalámbricas" del autor, con permiso. Doble descarga de un rayo desde una nube hacia la Tierra.

·    Fig. 19.—Un trozo de papel de escribir seco se puede electrificar frotándolo.

·    Fig. 20.—Una sorpresa para el gato.

·    Fig. 21.—Un electroscopio de papel.

·    Fig. 22.—Un electroscopio de bolas de médula.

·    Fig. 23.—Un electroscopio de doble bola de médula.

·    Fig. 24.—Un electroscopio de hoja de oro.

·    Fig. 25.—Método de suspensión de una varilla electrificada en un estribo de alambre.

·    Fig. 26.—Cuerpos con electrificación similar se repelen. Cuerpos con electrificación diferente se atraen.

·    Fig. 27.—El electróforo

·    Fig. 28.—Un estanque de ranas eléctrico.

·    Fig. 29.—Vista frontal de una máquina eléctrica de cilindro.

·    Fig. 30.—Método para encontrar el centro de un círculo.

·    Fig. 31.—La "Caucho".

·    Fig. 32.—El conductor principal o colector.

·    Fig. 33.—La máquina eléctrica cilíndrica completa.

·    Fig. 34.—Patrón de papel para la disposición de las placas.

·    Fig. 35.—Lámina con sectores en posición y un patrón para los sectores.

·    Fig. 36.—Vista lateral de uno de los jefes, mostrando el buje de latón utilizado.

·    Fig. 37.—El marco.

·    Fig. 38.—El Montante Vertical.

·    Fig. 39.—Las ruedas motrices y el eje.

·    Fig. 40—El eje y el casquillo. Para mayor claridad, no se muestra la placa.

·    Fig. 41—Muestra cómo se montan la bola, el peine, etc., en la varilla de vidrio.

·    Fig. 42.—Un peine o colector.

·    Fig. 43.—Muestra cómo se disponen los cepillos de oropel en las varillas "neutralizadoras".

·    Fig. 44.—La máquina eléctrica completa de Wimshurst. BBBB, Escobillas . CC, Peines . DB, Bola de descarga . II, Varillas de vidrio . H, Mango . QQ, Varillas de cuadrante . SSSSS, Sectores . SG, Chispero . PP, Ruedas motrices . Para mayor claridad, no se muestran varios sectores.

·    Fig. 45.—La botella de Leyden.

·    Fig. 46.—Un mortero de madera para encender pólvora.

·    Fig. 47.—Un paraguas eléctrico.

·    Fig. 48.—Un tablero de iluminación.

·    Fig. 49.—Una danza eléctrica.

·    Fig. 50.—Un remolino eléctrico.

·    Fig. 51.—Las figuras de Lichtenberg.

·    Fig. 52.—La celda voltaica.

·    Fig. 53.—Los elementos de una pila voltaica simple.

·    Fig. 54.—Una celda voltaica hecha en casa.

·    Fig. 55.—Celda cilíndrica de carbono y cilindro.

·    Fig. 56.—Una celda de Leclanche, que muestra la copa porosa.

·    Fig. 57.—Una pila seca.

·    Fig. 58.—Las diferentes operaciones involucradas en la fabricación de una pila seca.

·    Fig. 59.—Un elemento de zinc-carbono, hecho a partir de placas gruesas.

·    Fig. 60.—Un método para fabricar un elemento celular a partir de varillas de carbono.

·    Fig. 61. Un elemento hecho de dos placas de carbono y una varilla de zinc.

·    Fig. 62. Un método de montaje de cuatro placas de carbono.

·    Fig. 63.—Un elemento de batería dispuesto para tres celdas.

·    Fig. 64.—Una batería de inmersión, con molinete.

·    Fig. 65.—Una batería de inmersión adaptada a un conjunto de elementos, como se muestra en la Figura 63. Se pueden levantar y colocar en los "Brazos" para drenar.

·    Fig. 66.—Una celda Edison-Lalande.

·    Fig. 67.—Celda hecha de lata de tomate; vista en sección.

·    Fig. 68.—La célula de lata de tomate completa.

·    Fig. 69.—Dos métodos de conexión de celdas para obtener diferentes valores de voltaje y amperaje.

·    Fig. 70.—Celdas de almacenamiento pequeñas.

·    Fig. 71.—Cómo hacer las placas para una celda de almacenamiento.

·    Fig. 72.—El separador de madera.

·    Fig. 73.—El elemento completo para una celda de almacenamiento.

·    Fig. 74.—Una batería de celdas de almacenamiento de fabricación casera.

·    Fig. 75.—Celdas de Gravedad. Consisten en elementos de zinc y cobre, sumergidos en una solución de sulfato de zinc y cobre. No son fáciles de fabricar, por lo que es mejor adquirirlas. La ilustración también muestra el elemento de cobre y zinc en forma de estrella, utilizado en una celda de gravedad.

·    Fig. 76.—Una corriente eléctrica que fluye a través de un cable desviará la aguja de una brújula.

·    Fig. 77.—Si se forma un bucle de alambre alrededor de la aguja de una brújula, la desviación será mayor.

·    Fig. 78.—Limas de hierro agrupadas en un cable que transporta una corriente eléctrica.

·    Fig. 79.—Fantasma magnético formado alrededor de un cable que transporta una corriente eléctrica.

·    Fig. 80.—Fantasma magnético formado alrededor de varias vueltas de alambre.

·    Fig. 81.—Tubo de papel envuelto con alambre para fines experimentales.

·    Fig. 82.—Muestra cómo las líneas de fuerza se "fugan" por los lados de la bobina, desde una bobina de alambre, y cómo son concentradas por un núcleo de hierro.

·    Fig. 83.—El principio de un electroimán.

·    Fig. 84.—si enrollas un alambre aislado alrededor de un clavo común y lo conectas a una batería, se convertirá en un electroimán.

·    Fig. 85.—Si enrollas el alambre alrededor de un pequeño tubo de papel en el que se deslizará fácilmente un clavo, la bobina atraerá el clavo cuando se active la corriente.

·    Con permiso, de "Solenoides" de CR Underhill. Imanes de elevación del tipo conocido como imanes de placa, palanquilla y lingote.

·    Fig. 86.—Muestra cómo una corriente eléctrica puede ser inducida por una barra magnética y una bobina.

·    Fig. 87.—Un imán de herradura y una bobina dispuestos para producir corrientes eléctricas por inducción .

·    Fig. 88.—Representación gráfica de una corriente continua y una alterna.

·    Fig. 89.—Grapas y abrazaderas de madera utilizadas para tender cables de baja tensión.

·    Fig. 90.—Aisladores de porcelana para soportar cables de luz eléctrica.

·    Fig. 91.—Postes de unión y pasadores de aisladores de vidrio utilizados para sostener cables telegráficos y telefónicos.

·    Fig. 92.—Tipos de bornes de unión.

·    Fig. 93.—Postes de unión hechos en casa.

·    Fig. 94.—Poste de unión retirado del carbón de una pila seca.

·    Fig. 95.—Interruptores simples. A , Interruptor de un solo punto. B , Interruptor de dos puntos. C , Interruptor de tres puntos. D , Interruptor de cinco puntos. E , Palanca con extremo enrollado para formar la manija. F , Palanca con manija hecha de un carrete.

·    Fig. 96.—Interruptores de cuchilla.

·    Fig. 97.—Piezas metálicas para los interruptores de cuchilla.

·    Fig. 98.—Fusibles simples. A , Bloque de fusibles con fusible de alambre simple. D , Bloque de fusibles con fusible de mica en posición.

·    Fig. 99.—Pararrayos e interruptor de cable de tierra.

·    Fig. 100.—Pararrayos de fabricación casera.

·    Fig. 101.—Pararrayos para cables telefónicos.

·    Fig. 102.— A , Base, mostrando la ranura. B y C , Lados y parte superior de la bobina. D , Base y bobina en posición.

·    Fig. 103.—Disposición de la aguja y el puntero.

·    Fig. 104.— A , Cojinetes. B , Cómo se monta la aguja.

·    Fig. 105.—El medidor terminado.

·    Fig. 106.—Detalles de la bobina.

·    Fig. 107.—La bobina parcialmente cortada para mostrar el cojinete. Detalles de la armadura y el eje.

·    Fig. 108.—Voltímetro terminado.

·    Fig. 109.—Circuitos para calibrar el amperímetro y el voltímetro.

·    Fig. 110.—Galvanoscopio de brújula simple.

·    Fig. 111.—Galvanoscopio.

·    Fig. 112.—Galvanoscopio estático.

·    Fig. 113.—Agujas astáticas.

·    Fig. 114.—Bobina para galvanómetro estático.

·    Fig. 115.—Galvanómetro estático terminado.

·    Figura 116.—Puente de Wheatstone.

·    Fig. 117.—Contacto con cuchillo.

·    Fig. 118.—Bobina de resistencia. A muestra cómo se dobla el alambre y se enrolla en el carrete. B muestra la bobina terminada.

·    Fig. 119.—Detalles de los carretes magnéticos y del yugo de una campana eléctrica.

·    Fig. 120.—Detalles de la armadura y tornillo de contacto.

·    Fig. 121.—La campana terminada.

·    Fig. 122.—Diagrama que muestra cómo conectar un timbre, una batería y un pulsador.

·    Fig. 123.—Dos pulsadores simples.

·    Fig. 124.—Diagrama que muestra cómo disponer un sistema de campana de señales de retorno.

·    Fig. 125.—Trampa de alarma antirrobo.

·    Fig. 126.—Accesorio de alarma eléctrica para un reloj, ideal para madrugadores.

·    Fig. 127.—Detalles de los electrodos de cadena, etc.

·    Fig. 128.—Una gota anunciadora.

·    Fig. 129.—Detalles del bastidor abatible y la armadura.

·    Fig. 130.—Una llave telegráfica típica, que muestra las distintas partes.

·    Fig. 131.—Una sonda telegráfica típica, que muestra las distintas partes.

·    Fig. 132.—Una sencilla llave telegráfica hecha en casa.

·    Fig. 133.—Una sencilla sonda telegráfica de fabricación casera.

·    Fig. 134.—Diagrama que muestra cómo conectar dos estaciones telegráficas simples.

·    Fig. 135.—Un equipo telegráfico completo, compuesto de un teclado y una sirena.

·    Fig. 136.—Detalles del aparato telegráfico mostrado en la figura 135.

·    Fig. 137.—Diagrama que muestra cómo conectar dos equipos telegráficos completos, utilizando un cable de línea y uno de tierra. Los interruptores de dos puntos desconectan las baterías cuando la línea no se utiliza.

·    Fig. 138.—Detalles de las partes del relé.

·    Fig. 139.—El relevo terminado.

·    Fig. 140.—Diagrama que muestra cómo conectar un relé, una sirena y una llave. Al cerrar la llave se activa el relé. El relé, a su vez, activa la sirena.

·    Fig. 141.—Cómo sostener una llave telegráfica.

·    Fig. 142.—El código telegráfico Morse.

·    Fig. 143.—Un micrófono conectado a un receptor telefónico y una batería.

·    Fig. 144.—Un tipo de micrófono muy sensible, con el que se pueden oír los pasos de una mosca.

·    Fig. 145.—Un sistema telefónico compuesto por un receptor, un transmisor y una batería conectados en serie. Las palabras habladas al transmisor son reproducidas por el receptor.

·    Fig. 146.—Un receptor telefónico con caja de reloj.

·    Fig. 147.—Una forma simple de receptor telefónico.

·    Fig. 148.—Un transmisor telefónico hecho en casa.

·    Fig. 149.—Un aparato telefónico completo. Dos aparatos como este son necesarios para formar un sistema telefónico simple.

·    Fig. 150.—Diagrama de conexión del instrumento telefónico mostrado en la Fig. 149.

·    Fig. 151.—Un teléfono tipo escritorio.

·    Fig. 152.—Una bobina de inducción telefónica.

·    Fig. 153.—Diagrama de conexión de un sistema telefónico que emplea una bobina de inducción en cada estación.

·    Fig. 154.—Detalles de varias partes de una bobina médica.

·    Fig. 155.—Detalles del interruptor para bobina médica.

·    Fig. 156.—Bobina médica terminada.

·    Fig. 157.—Diagrama que muestra las partes esenciales de la bobina de inducción.

·    Fig. 158.—Tubo de papel vacío y tubo lleno con alambre central como preparación para el bobinado en el primario.

·    Fig. 159.—Ilustración de los distintos pasos para enrollar el primario y sujetar los extremos del cable.

·    Fig. 160.—Devanado primario completo y núcleo.

·    Fig. 161.—El Primario cubierto con una capa aislante de papel listo para el Secundario.

·    Fig. 162.—Dispositivo de bobinado simple para enrollar el secundario.

·    Fig. 163.—Devanado secundario completado.

·    Fig. 164.—Partes del interruptor.

·    Fig. 165.—Condensador.

·    Fig. 166.—Bobina terminada.

·    Fig. 167.—Diagrama que muestra cómo conectar el aparato para el experimento "Manos Eléctricas".

·    Fig. 168.—Tubos de Geissler.

·    Fig. 169.—La bombilla emitirá una peculiar luz verdosa.

·    Fig. 170.—Un cubo de basura electrificado.

·    Fig. 171.—La escalera de Jacob.

·    Fig. 172.—Un tubo de rayos X.

·    Fig. 173.—Fluoroscopio.

·    Fig. 174.—Cómo conectar un tubo de rayos X a una bobina de chispa.

·    Una fotografía de rayos X de la mano tomada con el equipo que se muestra en la Figura 174. Las flechas apuntan a lesiones en el hueso del tercer dedo cerca de la articulación media, lo que resulta en una articulación rígida.

·    Fig. 175.—Comparación entre la corriente eléctrica y el flujo de agua.

·    Fig. 176.—Sistema de corriente alterna para luz y energía.

·    Fig. 177.—Grupo generador de motor para cambiar corriente alterna a corriente continua.

·    Fig. 178.—Transformador elevador.

·    Fig. 179.—Transformador reductor.

·    Fig. 180.—Dimensiones del núcleo.

·    Fig. 181.—El núcleo, ensamblado y encintado.

·    Fig. 182.—Pata del transformador.

·    Fig. 183.—Cabeza de fibra.

·    Fig. 184.—Pierna con cabezas en posición para enrollar.

·    Fig. 185.—Cómo hacer una toma en el primario soldando una tira de cobre al cable.

·    Fig. 186.—El transformador completamente enrollado y listo para ensamblar.

·    Fig. 187.—Listones de madera para montar el transformador en la base.

·    Fig. 188.—Detalles de las partes del interruptor.

·    Fig. 189.—El interruptor completo.

·    Fig. 190.—Diagrama de conexiones.

·    Fig. 191.—Vista superior del transformador.

·    Fig. 192.—Vista lateral del transformador.

·    Fig. 193.—Pequeñas olas se extienden desde el lugar.

·    Fig. 194.—Un transmisor simple.

·    Fig. 195.—Un receptor simple.

·    Fig. 196.—Aislador aéreo moldeado

·    Fig. 197.—Una abrazadera de porcelana será un buen aislante para antenas pequeñas.

·    Fig. 198.—Método de disposición de los cables y aislamiento de los mismos respecto del brazo transversal o separador.

·    Fig. 199.—Diversos tipos de antenas.

·    Fig. 200.—Una abrazadera de tierra para tuberías.

·    Fig. 201.—Detalles de la bobina de sintonización.

·    Fig. 202.—Vistas lateral y final de la bobina de sintonización.

·    Fig. 203.—Bobina de sintonización de doble deslizador completa.

·    Fig. 204.—Un acoplador suelto simple.

·    Fig. 205.—Detalles de las piezas de madera.

·    Fig. 206.—Vista lateral del acoplador suelto.

·    Fig. 207.—Vista superior del acoplador suelto.

·    Fig. 208.—Vistas de los extremos del acoplador suelto.

·    Fig. 209.—Acoplador suelto completo.

·    Fig. 210.—Un detector de cristal.

·    Fig. 211.—Detalles del detector de cristal.

·    Una bobina de sintonización de doble deslizador.

·    Un acoplador suelto junior.

·    Detectores de cristal.

·    Fig. 212 Detalles del detector "Bigotes de Gato".

·    Fig. 213.—Otra forma del detector de "bigotes de gato".

·    Fig. 214.—Detector de "bigotes de gato".

·    Fig. 215.—Construcción de un condensador fijo.

·    Fig. 216.—Un condensador fijo encerrado en una caja de latón hecha de un trozo de tubo provisto de extremos de madera.

·    Fig. 217.—Un auricular de teléfono.

·    Fig. 218.—Un circuito que muestra cómo conectar una bobina de sintonización de doble deslizador.

·    Fig. 219.—Circuito que muestra cómo conectar un acoplador suelto.

·    Fig. 220.—Diagrama que muestra cómo conectar algunos de los instrumentos descritos en este Capítulo.

·    Fig. 221.—Una bobina de chispa inalámbrica.

·    Fig. 222.—Pequeños espacios entre chispas.

·    Fig. 223.—Diagrama que muestra cómo conectar un Transmisor Simple.

·    Fig. 224.—Un frasco de Leyden hecho de tubo de ensayo.

·    Fig. 225.—Ocho frascos de Leyden en forma de tubo de ensayo montados en un soporte de madera.

·    Fig. 226.—Una hélice y un clip.

·    Fig. 227.—Un transformador de oscilación.

·    UNA HÉLICE DE OSCILACIÓN.

·    UN CONDENSADOR DE OSCILACIÓN.

·    Fig. 228.—Circuito que muestra cómo conectar una hélice y un condensador.

·    Fig. 229.—Circuito que muestra cómo conectar un transformador de oscilación y un condensador.

·    Fig. 230.—Un conmutador aéreo.

·    Fig. 231.—Un diagrama de cableado completo tanto para el transmisor como para el receptor.

·    Fig. 232.—El alfabeto continental.

·    Fig. 233.—Un cohesor y un decohesor.

·    Fig. 234.—Detalles del Coherer.

·    Fig. 235.—El Relevo.

·    Fig. 236.—El conjunto completo del Coherer.

·    Fig. 237.—Una disposición simple que muestra la acción inductiva entre dos bobinas.

·    Fig. 238.—Un teléfono inalámbrico sencillo. La voz dirigida al transmisor se escucha en el receptor, aunque no existe una conexión eléctrica directa entre ambos.

·    Fig. 239.—Una llave de correa de doble contacto. Las líneas punteadas muestran cómo se conectan los bornes de conexión.

·    Fig. 240.—El circuito del teléfono inalámbrico. Al presionar la tecla, el receptor está listo para funcionar. Al presionar la tecla, el transmisor y la batería se conectan al circuito.

·    Fig. 241.—Una estación completa de telefonía y telégrafo inalámbrico para aficionados. 1. Bobina telefónica. 2. Transmisor telefónico. 3. Llave de correa de doble contacto. 4. Batería. 5. Bobina de encendido. 6. Llave. 7. Chispero. 8. Conmutador de antena. 9. Acoplador suelto. 10. Detector. 11. Condensador fijo. 12. Tabla de códigos. 13. Licencia de aficionado. 14. Antena. 15. Receptores telefónicos.

·    Fig. 242.—Un motor eléctrico simple que puede fabricarse en quince minutos.

·    Fig. 243.—Detalles de la armadura del motor Simplex.

·    Fig. 244.—La armadura.

·    Fig. 245.—El campo.

·    Fig. 246.—El campo y el conmutador.

·    Fig. 247.—Los cojinetes.

·    Fig. 248.—El motor completo.

·    Fig. 249.—Detalles del motor.

·    Fig. 250.—Motor completo.

·    Fig. 251—Un magneto telefónico.

·    Fig. 252.—El principio del alternador y del dinamo de corriente continua.

·    Fig. 253.—Detalles de la armadura, el conmutador y las escobillas.

·    Fig. 254.—El generador completo.

·    Fig. 255.—Detalles del vaciado en campo.

·    Fig. 256.—Detalles de la fundición de la armadura.

·    Fig. 257.—Detalles del conmutador.

·    Fig. 258.—Diagrama que muestra cómo conectar el devanado de armadura al conmutador.

·    Fig. 259.—Detalles de la base de madera.

·    Fig. 260.—La polea y los cojinetes.

·    Fig. 261.—Los pinceles.

·    LA DINAMO JUNIOR ESTÁ MONTADA SOBRE UNA BASE LARGA DE MADERA Y CONECTADA A UNA RUEDA ACANALADA CON MANIVELA, LO QUE PERMITE GIRAR A ALTA VELOCIDAD MANUALMENTE. LA ILUSTRACIÓN TAMBIÉN MUESTRA UNA PEQUEÑA LÁMPARA INCANDESCENTE CONECTADA A LA DINAMO, DE MODO QUE AL GIRAR LA MANIVELA, LA LÁMPARA SE ENCIENDE.

·    Fig. 262.—Dinamo completo.

·    Fig. 263.—Ferrocarril eléctrico completo operado con pilas secas. Observe cómo los cables de la batería se conectan a los rieles mediante los conductores de madera ilustrados en la Figura 277.

·    Fig. 264.—Detalles del piso del vagón.

·    Fig. 265.—Detalles del cojinete que soporta la rueda y el eje.

·    Fig. 266.—Las ruedas y el eje.

·    Fig. 267.—El motor.

·    Fig. 268.—El camión completo del automóvil sin la carrocería.

·    Fig. 269.—Modelo para los lados y extremos del carro.

·    Fig. 270.—El techo del automóvil.

·    Fig. 271.—El automóvil terminado.

·    Fig. 272.–Detalles de una traviesa de madera.

·    Fig. 273.–Disposición de la vía.

·    Fig. 274.—Tres patrones diferentes para trazar la vía.

·    Fig. 275.—Detalles de la base del cruce.

·    Fig. 276.—El cruce completado.

·    Fig. 277.—Un conector para unir los extremos de los rieles.

·    Fig. 278.—Un parachoques para evitar que el carro se salga de los rieles.

·    Fig. 279.—Diseño de un puente ferroviario.

·    Fig. 280.—Diseño para una estación de ferrocarril.

·    Fig. 281.—Lámpara de batería de carbón en miniatura.

·    Fig. 282.—Lámpara de batería de tungsteno en miniatura.

·    Fig. 283.—Lámparas equipadas respectivamente con bases miniatura, candelabro y Ediswan.

·    Fig. 284.—Recipiente de porcelana en miniatura de base plana.

·    Fig. 285.—Bases resistentes a la intemperie y con clavijas.

·    Fig. 286.—Tipos de interruptores de batería adecuados para iluminación en miniatura.

·    Fig. 287.—Cómo se conectan las lámparas en múltiples.

·    Fig. 288.—Cómo se conectan las lámparas en serie.

·    Fig. 289.—Diagrama de cableado de tres vías. La luz puede encenderse o apagarse desde cualquiera de los interruptores.

·    Fig. 290.—Un soporte de lámpara para iluminación en miniatura.

·    Fig. 291.—Un soporte hecho en casa.

·    Fig. 292.—Una lámpara colgante.

·    Fig. 293.—Cómo se fabrica el reflector.

·    Fig. 294.—Una batería seca de tres celdas para uso en linternas de mano, etc.

·    Fig. 295.—Una linterna eléctrica de mano.

·    Fig. 296.—Una linterna eléctrica de rubí.

·    Fig. 297.—La lámpara eléctrica de rubí con el cristal y el protector quitados.

·    Fig. 298.—Una luz eléctrica nocturna para saber la hora durante la noche.

·    Fig. 299.—Una luz de reloj.

·    Fig. 300.—Una lámpara "Pea" conectada a un cable flexible y un enchufe.

·    Fig. 301.—Cuatro pasos para tallar un prendedor de bufanda con forma de calavera. 1. El hueso. 2. Agujero perforado en la base. 3. Desbastado. 4. Terminado.

·    Fig. 302.—El pin terminado listo para ser conectado a una batería quitando la lámpara de una linterna y enroscando el enchufe en su lugar.

·    Fig. 303.—Cómo se trenzan juntos en pares los alambres de cobre ( C ) y los alambres de plata ( I ).

·    Fig. 304.—Anillo de madera.

·    Fig. 305.—Termopila completa. Se debe encender una lámpara de alcohol y colocarla de modo que la llama caliente los extremos interiores de los alambres en el centro del anillo de madera.

·    Fig. 306.—Un reflectoscopio.

·    Fig. 307.—Cómo se dispone y monta la lente.

·    Fig. 308.—Vista del reflectoscopio desde atrás, mostrando la puerta, etc.

·    Fig. 309.—Vista del reflectoscopio con la cubierta quitada, mostrando la disposición de las lámparas, etc.

·    Fig. 310.—Un portalámparas para sujetar la lámpara.

·    Fig. 311.—El reflector de estaño.

·    Fig. 312.—Vista superior del banco de lámparas, que muestra la disposición del circuito. A y B son los bornes a los que se debe conectar cualquier dispositivo que se desee operar.

·    Fig. 313.—Un recipiente de vidrio dispuesto para servir como tanque de galvanoplastia.

·    Fig. 314.—Un reóstato.

·    Fig. 315.—Un interruptor de polos conmutados o inversor de corriente. La regleta de conexión está pivotada de modo que la manija acciona ambas palancas, A y B.

·    CONJUNTO RECEPTOR COMPLETO, COMPUESTO POR BOBINA DE SINTONIZACIÓN DE DOBLE DESLIZADOR, DETECTOR Y CONDENSADOR FIJO.

·    CONJUNTO RECEPTOR COMPLETO, COMPUESTO POR ACOPLADOR SUELTO EN LUGAR DE BOBINA DE SINTONIZACIÓN, DETECTOR Y CONDENSADOR FIJO.

·    Fig. 316. Un equipo de recepción inalámbrica completo.

·    Fig. 317.—Ilustración del principio de la bobina de Tesla. Una botella de Leyden se descarga a través de la bobina primaria y se produce una chispa de alta frecuencia en la secundaria.

·    Fig. 318.—Detalles de los anillos de madera utilizados como cabezas primarias.

·    Fig. 319.—Detalles de las barras transversales que soportan el devanado primario.

·    Fig. 320.—La cabeza secundaria.

·    UN EQUIPO COMPLETO DE COHERER COMO SE DESCRIBE EN LA PÁGINA 274.

·    LA BOBINA DE ALTA FRECUENCIA DE TESLA.

·    Fig. 321.—Vista final de la bobina de Tesla completa.

·    Fig. 322.—La bobina de Tesla completa.

·    Fig. 323.—Muestra cómo se construye un condensador de placa de vidrio con láminas alternadas de papel de aluminio y vidrio.

·    Fig. 324.—Un diagrama que muestra el método adecuado para conectar una bobina de Tesla.

CAPÍTULO I IMANES Y MAGNETISMO

Hace más de dos mil años, en la lejana Asia Menor, un pastor que cuidaba sus rebaños en la ladera del monte Ida se encontró de repente con la punta de hierro de su bastón adherida a una piedra. Al mirar más a su alrededor, encontró muchos otros fragmentos de este peculiar mineral negro y duro, cuyos fragmentos más pequeños tendían a adherirse a los clavos y remaches de las suelas de sus sandalias.

Este mineral, que era una mena de hierro, compuesta de hierro y oxígeno, se encontró en un distrito conocido como Magnesia, y de esta manera pronto llegó a ser ampliamente conocido como la "Magnesstone" o imán.

Esta es la historia del descubrimiento del imán. Existe en leyendas de diversas formas. A medida que se descubrían más masas de este mineral magnético en diversas partes del mundo, las historias sobre su poder de atracción se volvieron enormemente exageradas, especialmente durante la Edad Media. De hecho, las montañas magnéticas que arrancaban los clavos de hierro de los barcos o, más tarde, desviaban la aguja de la brújula, no perdieron su lugar entre los terrores del mar hasta casi el siglo XVIII.

Durante siglos, la piedra magnética fue de poca utilidad para la humanidad, salvo como una curiosidad que poseía el poder de atraer pequeños trozos de hierro, acero y otros imanes similares. Entonces, alguien, nadie sabe quién, descubrió que si una piedra magnética se colgaba de un hilo de forma adecuada, siempre tendería a apuntar al norte y al sur; por eso, la «piedra magnética» pasó a llamarse también «piedra imán» o «piedra guía».

Estos simples trozos de piedra imán suspendidos por un hilo fueron los precursores de la brújula moderna y fueron de gran valor para los antiguos navegantes, pues les permitían dirigir los barcos en días nublados, cuando el sol estaba oscurecido y en noches en las que no se podía ver la estrella polar.

Las primeras brújulas auténticas se llamaban gnomones y consistían en una aguja de acero que se frotaba sobre una piedra imán hasta que adquiría sus propiedades magnéticas. Luego se introducía en una caña o un trozo corto de madera que la sostenía sobre la superficie de un recipiente con agua. Si la aguja se dejaba en este receptáculo, naturalmente se movería contra el costado y no señalaría una posición correcta. Por lo tanto, se le daba un movimiento circular en el agua, y en cuanto se detenía, se anotaba cuidadosamente el punto en el horizonte que señalaba el extremo norte y se establecía el rumbo del barco en consecuencia.

La brújula moderna para marineros presenta un diseño bastante diferente. Consta de tres partes: el cuenco , la tarjeta y la aguja . El cuenco, que contiene la tarjeta y la aguja, suele ser un receptáculo hemisférico de latón, suspendido de un par de anillos de latón, llamados cardanes , de tal manera que permanece horizontal sin importar la fuerza con la que el barco cabecee o se balancee. La tarjeta, circular, está dividida en 32 partes iguales llamadas puntos cardánicos . Las agujas, generalmente de dos a cuatro, están fijadas a la base de la tarjeta.

Fig. 1.—La tarjeta de una brújula marinera, mostrando los "puntos".

En el centro de la tarjeta hay un receptáculo cónico apoyado sobre un pasador vertical fijado en el fondo del cuenco, de modo que la tarjeta, suspendida del pasador, gira libremente sobre su centro. A bordo, la brújula se coloca de tal manera que una marca negra, llamada línea de la quilla , se fija paralela a la quilla. El punto de la tarjeta que se encuentra directamente sobre esta línea indica la dirección de la proa del barco.

Experimentos con magnetismo

Los fenómenos del magnetismo y sus leyes forman una rama muy importante del estudio de la electricidad, ya que juegan un papel importante en la construcción de casi todos los aparatos eléctricos.

Dinamos, motores, telégrafos, teléfonos, aparatos radioeléctricos, voltímetros, amperímetros, etc. hasta una lista prácticamente interminable, dependen del magnetismo para su funcionamiento.

Los imanes artificiales son aquellos fabricados a partir de acero mediante la aplicación de una piedra imán o alguna otra fuerza magnetizante.

Las formas principales son la barra y la herradura, llamadas así por su forma. El proceso de fabricación de este tipo de imán se denomina magnetización .

Fig. 2.—Un imán de barra

Se pueden comprar pequeños imanes de herradura y de barra en jugueterías. Sirven para realizar experimentos muy interesantes e instructivos.

Fig. 3.—Un imán de herradura

Pase una aguja de zurcir grande de punta a punta, siempre en la misma dirección, con el extremo de una barra magnética. Luego, sumerja la aguja en limaduras de hierro y verá que estas se adhieren a ella. La aguja se ha convertido en un imán.

Sumerja la barra magnética en algunas limaduras de hierro y notará que las limaduras se adhieren al imán en mechones irregulares cerca de los extremos, y pocas o ninguna cerca del medio.

Fig. 4.—Una aguja magnetizada y una barra magnética sumergidas en limaduras de hierro.

Este experimento demuestra que la fuerza de atracción de un imán se ejerce en dos puntos opuestos, llamados polos.

Existe entre los imanes y los trozos de hierro y acero una fuerza peculiar e invisible que puede ejercerse a través del espacio.

La fuerza con la que un imán atrae o repele a otro imán o atrae trozos de hierro y acero se llama

Fuerza magnética. La fuerza que ejerce un imán sobre un trozo de hierro varía a cualquier distancia. Es mayor cuando el imán está cerca del hierro y menor cuando está más lejos.

Fig. 5.—La fuerza de elevación de una barra magnética. Debe acercarse más a los clavos que a las tachuelas, ya que son más pesadas .

Coloca unas tachuelas pequeñas sobre un papel y sujeta un imán sobre ellas. Baja el imán gradualmente hasta que las tachuelas salten y se unan a él.

Luego, prueba con clavos en lugar de tachuelas. Los clavos son más pesados ​​que las tachuelas, y se requerirá mayor fuerza para levantarlos. El imán deberá acercarse mucho más a los clavos que a las tachuelas antes de levantarlos, lo que demuestra que la fuerza ejercida por el imán es mayor cuanto más cerca esté de él.

Magnetiza una aguja y colócala sobre un trozo de corcho que flota en un recipiente de vidrio con agua. Verás que la aguja siempre se detiene prácticamente alineada norte-sur, con el mismo extremo siempre hacia el norte.

Fig. 6.—Una brújula sencilla.

El polo del imán que tiende a girar hacia el norte se llama polo que busca el norte y el opuesto se llama polo que busca el sur .

El nombre suele abreviarse simplemente como polos norte y sur. El polo norte de un imán suele indicarse mediante una línea recta o una letra N grabada en el metal.

Una aguja magnetizada que flota sobre un corcho en un recipiente con agua es una forma sencilla de

Fig. 7.—Varios métodos diferentes para hacer una brújula sencilla.

Brújula. La Figura 7 muestra otras maneras de fabricar brújulas. El primer método consiste en colgar una aguja magnetizada de una fibra o hilo de seda fina.

El segundo método ilustra una brújula muy sensible hecha de papel. Se insertan dos agujas imantadas en los lados, con sus polos norte en el mismo extremo. El soporte de papel se monta sobre una tercera aguja insertada en un corcho.

Una brújula que se aproxima más al tipo conocido como brújula de bolsillo se puede hacer a partir de un pequeño trozo de resorte de reloj.

El centro de la aguja se recoce o ablanda sosteniéndola en la llama de una lámpara de alcohol y luego dejándola enfriar.

Coloque la aguja sobre un trozo de metal blando, como cobre o latón, y hágale una marca en el centro con un punzón.

Equilibre la aguja en el extremo de un alfiler clavado en el fondo de un pastillero.

Las sustancias magnéticas son aquellas que son atraídas por un imán. Experimente con diversos materiales, como papel, madera, latón, hierro, cobre, zinc, caucho, acero, tiza, etc. Descubrirá que solo el hierro y el acero son capaces de ser atraídos por su imán. Los imanes comunes atraen muy pocas sustancias. El hierro, el acero, el cobalto y el níquel son los únicos que merecen mención.

Atracción a través de los cuerpos. Un imán atraerá un clavo o una tachuela a través de un trozo de papel, como si nada hubiera pasado.

Fig. 8.—La atracción de un clavo de hierro a través del vidrio .

También atrae a través del vidrio, la madera, el latón y cualquier otra sustancia. Sin embargo, al atravesar una placa de hierro, la atracción se reduce o se elimina por completo, ya que el hierro absorbe el efecto magnético e impide que la fuerza lo atraviese y llegue al clavo.

Se pueden sujetar varias tachuelas de alfombra mediante un imán en forma de cadena. Cada tachuela de la serie se convierte en un imán temporal por inducción .

Si se toma con la mano la tachuela que está en contacto con el imán y se retira repentinamente el imán, la tachuela perderá inmediatamente su magnetismo y se deshará.

Fig. 9.—Una cadena magnética.

Además, se encontrará que un determinado imán soportará un cierto número de tachuelas en forma de cadena, pero que si se coloca un segundo imán debajo de la cadena, de modo que su polo sur esté debajo del polo norte del imán original, la cadena se puede alargar mediante la adición de varias otras tachuelas.

La razón de esto es que el magnetismo en las tachuelas aumenta por inducción.

Los imanes se atraen o se repelerán entre sí, dependiendo de qué polos estén más cerca.

Magnetiza una aguja de coser y cuélgala de un hilo. Acerca el polo norte de un imán de barra al extremo inferior de la aguja. Si el extremo inferior de la aguja es el polo sur, será atraído por el polo norte del imán de barra. Si, por el contrario, es el polo norte, será repelido y no podrás tocarlo con el polo norte del imán de barra a menos que lo agarres y lo sujetes.

Este hecho da lugar a la ley general del magnetismo: los polos iguales se repelen y los polos diferentes se atraen.

Fig. 10.—Un experimento que ilustra que los polos iguales se repelen entre sí y los polos diferentes se atraen.

Otra forma interesante de ilustrar esta misma ley es construir un pequeño barco con madera de caja de puros y colocarle una barra magnética. Coloque el polo norte de la barra magnética en la proa del barco.

Flota el barco en un recipiente con agua. Acerca el polo sur de un segundo imán a la popa y navegará hacia el lado opuesto del recipiente. Presenta el polo norte del imán y navegará de regreso.

Fig. 11.—Un barco magnético.

Si el polo sur del imán se presenta hacia la proa del barco, el pequeño barco seguirá el imán por todo el contorno de la cuenca.

La repulsión de polos similares puede ilustrarse también con una serie de agujas de coser magnetizadas fijadas en pequeños corchos de manera que floten en un recipiente con agua con sus puntas hacia abajo.

Fig. 12.—Repulsión entre polos similares, mostrada por agujas flotantes.

Las agujas se organizarán entonces en diferentes grupos simétricos, según su número.

Un imán de barra empujado entre ellos los atraerá o los repelerá dependiendo de su polaridad.

Los extremos superiores de las agujas deben tener todos la misma polaridad, es decir, todos deben ser polos norte o sur.

El magnetismo fluye a lo largo de ciertas líneas llamadas

Líneas de fuerza magnética. Estas líneas siempre forman trayectorias o circuitos cerrados. La región cercana a un imán por la que pasan estas líneas se denomina campo de fuerza , y la trayectoria por la que fluyen se denomina...

Circuito magnético. Las trayectorias de las líneas de fuerza se pueden demostrar fácilmente colocando un trozo de papel sobre una barra magnética y espolvoreando limaduras de hierro sobre el papel, que debe sacudirse ligeramente para que las limaduras sean atraídas hacia las trayectorias magnéticas.

Fig. 13.—Un "fantasma" magnético, que muestra el campo de fuerza alrededor de un imán.

Las limaduras se dispondrán en líneas curvas, divergiendo de un polo del imán y reuniéndose en el polo opuesto. Se considera que las líneas de fuerza se extienden desde el polo norte del imán, describiendo una curva en el aire hacia el polo sur y completando el circuito de vuelta a través del imán.

Fig. 14.—Fantasma magnético que muestra las líneas de fuerza alrededor de un imán de herradura.

La Figura 14 muestra las líneas de fuerza alrededor de un imán de herradura. Se observará que las líneas se cruzan directamente entre los polos norte y sur.

La diferencia entre los campos magnéticos producidos por polos iguales y desiguales se muestra en la Figura 15.

Fig. 15.—Líneas de fuerza entre polos iguales y desiguales.

El estudio de esta ilustración ayudará enormemente a la mente a concebir cómo se produce la atracción y repulsión de los polos magnéticos.

Se observará que las líneas de fuerza entre dos polos norte se resisten y se encuentran abruptamente en el centro. Las líneas entre un polo norte y un polo sur pasan en curvas regulares.

La Tierra es un gran imán. La dirección que toma la aguja de una brújula se llama meridiano magnético .

La acción de la Tierra sobre la aguja de una brújula es exactamente la misma que la de un imán permanente. El hecho de que una aguja magnetizada se sitúe en el meridiano magnético se debe a que la Tierra es un gran imán con líneas de fuerza que pasan en dirección norte y sur.

La aguja de la brújula no suele apuntar exactamente hacia el norte verdadero. Esto se debe a que el polo magnético de la Tierra, hacia el que apunta la aguja, no está situado en el mismo lugar que el polo geográfico.

Inclinación magnética. Si se equilibra una aguja de coser de forma que quede perfectamente horizontal al colgarla de un hilo de seda y luego se magnetiza, se descubrirá que ha perdido el equilibrio y que el extremo norte apunta ligeramente hacia abajo.

Fig. 16.—Una aguja de inmersión simple.

Esto se debe a que la Tierra es redonda y que el polo magnético, situado en el extremo norte, no está en una línea horizontal con la brújula, sino debajo de dicha línea.

Una aguja magnética montada de manera que se mueva libremente en un plano vertical y provista de una escala para medir la inclinación se llama

Aguja de inmersión. Una aguja de inmersión se puede fabricar fácilmente introduciendo una aguja de tejer en un corcho antes de magnetizarlo.

Se introduce una segunda aguja en ángulo recto respecto de la primera y se equilibra cuidadosamente el conjunto, de modo que permanezca horizontal cuando descanse sobre el borde de dos vasos.

Luego, magnetice la primera aguja frotándola con un imán de barra. Al volver a colocarla sobre los cristales, notará que la aguja ya no se balancea, sino que se inclina hacia abajo.

Los imanes permanentes tienen numerosas aplicaciones útiles en la construcción de instrumentos científicos, voltímetros, amperímetros, receptores telefónicos, magnetos y muchos otros dispositivos.

Para asegurar un imán muy potente para ciertos fines, se magnetizan varias barras de acero por separado y luego se remachan. Un imán así fabricado se denomina imán compuesto y puede tener forma de barra o de herradura.

Los imanes suelen estar provistos de una pieza de hierro blando llamada armadura o "guarda-imán". Esta armadura se coloca sobre los polos del imán cuando este no se utiliza y preserva su magnetismo.

Un golpe o una caída perturba la disposición magnética de las moléculas de un imán y lo debilita considerablemente. El imán más potente se desmagnetiza por completo al alcanzar el rojo vivo y permanece así después de enfriarse.

Por lo tanto, si desea preservar la fuerza de un aparato magnético o la eficiencia de cualquier instrumento eléctrico provisto de un imán, no permita que reciba un uso brusco.

CAPÍTULO II ELECTRICIDAD ESTÁTICA

Si se toma una varilla de vidrio y se frota con un trozo de franela o seda, se descubrirá que ha adquirido una propiedad que antes no poseía: a saber, el poder de atraer hacia sí cuerpos ligeros como polvo o trozos de hilo y papel.

Sostenga una varilla sobre algunos pequeños trozos de papel y observe cómo saltan para encontrarse con ella, tal como si la varilla de vidrio fuera un imán que atrajera pequeños trozos de hierro en lugar de papel.

El agente que produce este misterioso poder se llama electricidad , del griego «Elektron», que significa ámbar . El ámbar fue la primera sustancia que poseía esta propiedad.

Fig. 17.—Una varilla de vidrio electrificada atraerá pequeños trozos de papel.

El uso del ámbar se remonta a los albores de la civilización. Se han encontrado cuentas de ámbar en las tumbas reales de Micenas y en diversos lugares de Cerdeña, que datan de al menos dos mil años antes de nuestra era.

El ámbar fue utilizado en el mundo antiguo como joya y decoración.

La antigua mujer siria usaba ruecas de ámbar para hilar. Al girar, la rueca rozaba con frecuencia las prendas de la hilandera, electrificándose , como siempre ocurre con el ámbar al frotarse. Al acercarse al suelo, atraía el polvo, la paja o las hojas que se encontraban allí, o a veces incluso los flecos de la ropa.

La hilandera lo comprendió fácilmente, pues los trozos de paja así atraídos se enredaban en su hilo si no tenía cuidado. Por eso, el huso de ámbar se llamaba "harpaga" o "agarrador", pues parecía atrapar esos cuerpos ligeros como si tuviera garras invisibles que no solo agarraban, sino que los sujetaban.

Esta fue probablemente la primera observación inteligente de un efecto eléctrico.

En el siglo XVIII, cuando Benjamin Franklin realizó su famoso experimento de la cometa, se creía que la electricidad era una especie de descarga atmosférica ardiente que podía capturarse en pequeñas cantidades y almacenarse en recipientes como las botellas de Leyden.

Franklin fue el primero en demostrar que las descargas de rayos que se producen en el cielo son eléctricas.

La historia de su experimento es muy interesante.

Aseguró dos tiras ligeras de madera de cedro, colocadas en cruz y cubiertas con un pañuelo de seda, a modo de cometa. En la parte superior del palo vertical de la cometa se sujetó un alambre afilado de unos 30 cm de largo. El cordel era del tipo habitual, pero contaba con un trozo corto de cinta de seda y una llave. El propósito de la cinta era protegerse de los rayos que le atravesaran el cuerpo, ya que la seda no es un conductor, como se explicará más adelante. La llave estaba sujeta a la unión de la cinta de seda y el cordel, para que sirviera como un conductor conveniente del que extraer las chispas, si las hubiera. No tuvo que esperar mucho para que llegara la tormenta, y al verla formarse, salió con su hijo, que entonces era un joven de veintidós años. Grandes nubes se alzaban en el horizonte y las ráfagas de viento se hicieron intermitentes y fuertes. La cometa sintió una ráfaga silbante y comenzó a elevarse con firmeza, moviéndose de un lado a otro al ritmo de la brisa. El trueno murmuraba cada vez más cerca y la lluvia empezó a golpear la hierba mientras la cometa volaba más alto.

La lluvia pronto empezó a caer con fuerza, obligando a Franklin y a su hijo a refugiarse bajo un cobertizo cercano. La pesada cometa, mojada por el agua, navegaba lentamente cuando, de repente, una enorme nube negra y baja que volaba sobre sus cabezas lanzó una llama bifurcada y el relámpago de un trueno estremeció la tierra. La cometa se elevó, elevándose directamente hacia la masa negra, de la que comenzaron a salir rápidamente los destellos.

Franklin observó la cinta de seda y la llave. No había ni rastro. ¿Había fallado? De repente, las fibras sueltas del cordel se enderezaron. Había llegado el momento. Sin temblar, acercó el nudillo a la llave. ¡Y entre el nudillo y la llave pasó una chispa! Luego otra y otra. Eran las mismas chispas que había creado cientos de veces con un tubo de vidrio.

Y entonces, cuando la tormenta amainó, las nubes se alejaron hacia las montañas y la cometa voló perezosamente en el azul, el rostro de Franklin brilló bajo la alegre luz del sol. El gran descubrimiento estaba completo, su nombre inmortal.

La causa de los rayos es la acumulación de cargas eléctricas en las nubes, la electricidad que reside en la superficie de las partículas de agua. Estas cargas se intensifican a medida que las partículas de agua se unen y se hacen más grandes. A medida que la multitud de gotas crece, el potencial aumenta y la nube pronto se carga fuertemente.

Mediante un fenómeno llamado inducción, que ya hemos detectado en el experimento con las tachuelas y la cadena magnética, la fuerza ejercida por la carga se intensifica debido a una carga de tipo opuesto en una nube vecina o en algún objeto terrestre subyacente. Estas cargas se esfuerzan continuamente por estallar en el aire intermedio.

Tan pronto como la carga se vuelve lo suficientemente fuerte, se produce un vívido relámpago, cuya longitud puede oscilar entre una y diez millas. El aire caliente en la trayectoria del rayo se expande con gran fuerza; pero inmediatamente otro aire se precipita para llenar el vacío parcial, produciendo así los aterradores sonidos llamados truenos .

En el siglo XVIII, se creía que la electricidad era una especie de descarga atmosférica ígnea, como se ha dicho. Posteriormente se descubrió que parecía fluir como el agua a través de ciertos medios, por lo que se consideró un fluido. Los científicos modernos creen que es simplemente un movimiento vibratorio, ya sea entre partículas adyacentes o en el éter que las rodea.

Se descubrió pronto que la electricidad viajaba a través de algunos medios, pero no a través de otros. Estos se denominaban, respectivamente, "conductores" y "no conductores" o aislantes. Metales como la plata, el cobre, el oro y otras sustancias como el carbón vegetal, el agua, etc., son buenos conductores. El vidrio, la seda, la lana, los aceites, la cera, etc., son no conductores o aislantes, mientras que muchas otras sustancias, como la madera, el mármol, el papel, el algodón, etc., son conductores parciales.

Parece haber dos tipos de electricidad: la estática y la de corriente. La primera suele producirse por fricción, mientras que la segunda se genera mediante baterías o dinamos.

Un método muy sencillo y conocido para generar electricidad estática es arrastrar o deslizar los pies sobre la alfombra. El cuerpo se carga , y si se tocan los nudillos con algún objeto metálico, como un quemador de gas o un radiador, salta una pequeña chispa.

De "Telegrafía y telefonía inalámbricas" del autor, con permiso. Doble descarga de un rayo desde una nube hacia la Tierra.

La electricidad se produce por la fricción de los pies al deslizarse sobre la alfombra y hace que el cuerpo se electrifique.

Calienta un trozo de papel de escribir, colócalo sobre una mesa de madera y frótalo enérgicamente con la mano. Pronto se pegará a la mesa y no se deslizará como al principio. Si se levanta ligeramente una esquina, tenderá a volver a su lugar. Si se levanta el papel de la mesa, tenderá a adherirse a las manos y la ropa. Si se sostiene cerca de la cara, producirá una sensación de cosquilleo. Todo esto ocurre porque el papel está electrificado. Es atraído por otros objetos porque son neutros , es decir, no tienen carga eléctrica.

Fig. 19.—Un trozo de papel de escribir seco se puede electrificar frotándolo.

Todos los experimentos con electricidad estática funcionan mejor en invierno, cuando el clima es fresco y despejado, que en verano. Esto se debe a que el aire en invierno es más seco que en verano. El aire de verano contiene una cantidad considerable de humedad y vapor de agua. El vapor de agua es un conductor parcial de la electricidad, por lo que el aire circundante alejará la electricidad estática del aparato casi tan rápido como en verano.

Fig. 20.—Una sorpresa para el gato.

Un día de invierno, cuando el clima sea fresco y despejado, y el gato esté cerca de una chimenea o una estufa, acarícielo rápidamente con la mano. El pelaje se erizará hacia la mano y se oirá un leve crujido. Este crujido se produce por pequeñas chispas que pasan entre el gato y la mano. Si el experimento se realiza en una habitación oscura, las chispas se podrán ver claramente. Si acerca el nudillo a la nariz del gato, una chispa saltará hacia el nudillo y lo sorprenderá un poco.

Si el día es fresco y frío, y todo afuera está helado y seco, prueba a peinarte con un peine de goma. El cabello se erizará por toda la cabeza en lugar de quedar plano, y se oirá claramente el leve crujido, que indica que se producen chispas al pasar el peine. La electricidad se produce por la fricción entre el cabello y el peine.

La electricidad se puede producir por fricción entre diversas sustancias. Una varilla de goma dura, una varilla de vidrio, un peine de goma o una barra de lacre se pueden electrificar fácilmente frotándolos enérgicamente con un trozo de franela seca y tibia.

Los electroscopios son dispositivos para detectar la presencia de electricidad estática.

Fig. 21.—Un electroscopio de papel.

Se puede fabricar un electroscopio muy sencillo de forma muy similar a la brújula de papel descrita en el capítulo anterior. Se puede recortar en papel de escribir y montar en un alfiler clavado en un corcho. Si se acerca una varilla electrificada al electroscopio, se puede hacer que gire como la aguja de una brújula al acercarle una barra imantada.

El electroscopio de bola de médula es un dispositivo muy sencillo, en el que una bola de corcho o médula de saúco se cuelga de un fino hilo de seda a un soporte aislado. Un electroscopio adecuado puede fabricarse con una botella de vidrio con un trozo de alambre insertado en el corcho para sujetar la bola de médula. Al acercar la varilla electrificada a la bola de médula, esta saldrá disparada hacia ella.

Fig. 22.—Un electroscopio de bolas de médula.

Si se permite que la bola de médula toque la varilla de vidrio, esta transferirá parte de su electricidad y cargará la bola. Casi inmediatamente, la bola de médula volará lejos de la varilla de vidrio, y por mucho que se acerque a ella, se negará a ser tocada de nuevo.

Esta acción es muy parecida a la de la aguja magnetizada suspendida de un hilo cuando se le presenta el polo similar del imán.

Cuando la varilla se acerca por primera vez a la bola de médula, esta es neutra y no posee carga eléctrica. Sin embargo, al tocar la bola, parte de su electricidad pasa a ella, y después se repelerán.

La razón es que la varilla y la pelota tienen cargas similares y los cuerpos con cargas similares se repelerán entre sí .

Fig. 23.—Un electroscopio de doble bola de médula.

Si eres un buen observador, habrás notado al experimentar con una varilla electrificada y pequeños trozos de papel, que algunos de los pequeños papeles primero fueron atraídos y volaron hacia la varilla, pero una vez que la tocaron, fueron rápidamente repelidos.

La repulsión entre dos cuerpos electrificados de manera similar puede demostrarse mediante un electroscopio doble.

Un electroscopio doble se fabrica colgando dos bolas de médula sobre dos hilos de seda del mismo soporte.

Electrifica una varilla de vidrio y toca las bolitas de médula. Se desintegrarán al instante, pues están electrificadas con el mismo tipo de electricidad.

El electroscopio de pan de oro es uno de los medios más sensibles que se pueden emplear para detectar pequeñas cantidades de electricidad estática.

Fig. 24.—Un electroscopio de hoja de oro.

Es un instrumento muy sencillo y se fabrica fácilmente en poco tiempo. Un par de tiras estrechas de papel de seda fino, o mejor aún, dos tiras de pan de oro, se cuelgan de un soporte en una botella de vidrio de boca ancha que sirve a la vez para aislar y proteger las tiras de las corrientes de aire.

La boca del frasco se cierra con un tapón de parafina, por cuyo centro pasa un pequeño tubo de vidrio. Un alambre rígido de cobre pasa por el tubo. El extremo inferior del alambre se dobla en ángulo recto para sujetar las tiras de pan de oro. Un disco redondo de chapa metálica, del tamaño aproximado de una moneda de veinticinco centavos, se suelda al extremo superior de la varilla.

Si se acerca una barra de lacre o una varilla de vidrio electrificada al disco del electroscopio, las tiras se repelerán con mucha fuerza. Si el instrumento es sensible, las tiras deberían empezar a divergir un tiempo antes de que la varilla llegue al disco. Es posible fabricar un electroscopio tan sensible que las virutas que se forman al afilar un lápiz provoquen la divergencia de las tiras.

Hay dos tipos de electricidad estática. Frote una varilla de vidrio con un trozo de seda y luego cuélguela de un estribo de alambre, como se muestra en la Figura 25. Excite una segunda varilla, también con un trozo de seda, y acérquela a un extremo de la varilla suspendida. La varilla suspendida se repele y se aleja de la que sostiene en la mano.

Fig. 25.—Método de suspensión de una varilla electrificada en un estribo de alambre.

Frote una barra de lacre con un trozo de franela hasta que se electrifique. Acerque la barra al extremo de la varilla suspendida. La varilla será atraída por el lacre.

Si experimentas más, descubrirás que dos barras de lacre se repelen entre sí.

Fig. 26.—Cuerpos con electrificación similar se repelen. Cuerpos con electrificación diferente se atraen.

Este experimento indica que hay dos tipos de electrificación: una que se desarrolla frotando vidrio con seda y otra que se desarrolla frotando lacre con franela.

En el primer caso, se dice que la varilla de vidrio está electrificada positivamente y, en el último caso, el lacre está electrificado negativamente .

La misma ley que se aplica al magnetismo también se aplica a la electricidad estática: cuerpos electrificados similares se repelen entre sí y cuerpos diferentes se atraen.

El electróforo es un instrumento ideado por Volta en 1775 con el fin de obtener electricidad estática.

Fig. 27.—El electróforo

Es fácil de construir y proporcionará una fuente de electricidad para numerosos experimentos interesantes. Un electróforo consta de dos partes: una pastilla redonda de material resinoso fundida en un recipiente o bandeja metálica, y un disco metálico redondo provisto de un mango aislante.

Para hacer un electróforo, primero consigue un molde viejo para pastel o tarta y llénalo con trozos de resina o lacre. Coloca el molde en un lugar cálido sobre la estufa donde la resina se derrita, con cuidado de no sobrecalentarla o salpicará y podría incendiarse. A medida que la resina se derrita, añade más hasta que el molde esté casi lleno. Cuando esté completamente derretido, retíralo del fuego y déjalo donde pueda enfriarse y endurecerse dentro del molde sin tocarlo.

Corte un disco circular de hojalata, zinc o cobre, cuyo diámetro sea aproximadamente cinco centímetros menor que el del molde. Suelde un pequeño cilindro de hojalata o latón al centro del disco para sujetar el asa. Este último consiste en un tubo de vidrio de aproximadamente dos centímetros y medio de diámetro y entre diez y doce centímetros de largo, colocado en el centro del cilindro y asegurado con lacre fundido.

Para usar el electróforo, primero se debe batir o frotar enérgicamente la torta resinosa con un paño de lana o franela caliente. Luego, se coloca el disco sobre la torta, sujetando el mango aislante con la mano derecha. Se toca la tapa o el disco momentáneamente con el dedo índice de la mano izquierda. Después de retirar el dedo, se levanta el disco de la torta sujetándolo con el mango aislante de vidrio. El disco estará ahora fuertemente cargado de electricidad positiva, y si se acercan los nudillos al borde, saltará una chispa.

Fig. 28.—Un estanque de ranas eléctrico.

Luego se puede volver a colocar la tapa, tocarla y volver a quitarla. Producirá una gran cantidad de chispas, ya que la pasta resinosa solo necesita recargarse frotándola de vez en cuando.

Se puede experimentar con un estanque eléctrico de ranas recortando pequeñas ranas de papel de seda. Humedézcalas un poco y colóquelas sobre la tapa del electróforo. Toque el electróforo con el dedo y luego levántelo con el mango aislante. Si las ranas no están demasiado mojadas, saltarán de la tapa a la mesa en cuanto la levante.

CAPÍTULO III MÁQUINAS ELÉCTRICAS ESTÁTICAS

Una máquina eléctrica cilíndrica

El electróforo descrito en el capítulo anterior es capaz de proporcionar suficiente electricidad para muchos experimentos interesantes, pero para obtener mayores suministros de electricidad es necesaria una máquina eléctrica estática.

Una máquina eléctrica se compone de dos partes, una para producir la electricidad mediante la fricción de dos superficies que se frotan entre sí, y la otra un dispositivo para recoger la electricidad así formada.

La primera forma de máquina eléctrica consistía en una bola de azufre fijada a un husillo que giraba mediante una manivela. Cuando una persona presionaba las manos secas contra el azufre sobre una placa de resina que la aislaba, se podían extraer chispas de su cuerpo.

Posteriormente, se sustituyó las manos por un cojín de cuero y la bola de azufre por un cilindro de vidrio, de modo que la máquina eléctrica de fricción ahora consiste en un cilindro o disco de vidrio montado sobre un eje horizontal que gira mediante una manivela. Un cojín de cuero, relleno de crin y cubierto con una amalgama en polvo de zinc o estaño, presiona contra un lado del cilindro. Un conductor principal, en forma de cilindro alargado, presenta una hilera de finas puntas metálicas, como los dientes de un rastrillo, en el lado opuesto. Una lámina de seda sujeta al cojín de cuero pasa sobre el cilindro y cubre la mitad superior.

Fig. 29.—Vista frontal de una máquina eléctrica de cilindro.

Cuando se gira la manija de la máquina, la fricción producida entre el cojín de cuero y el vidrio genera un suministro de electricidad positiva en el vidrio, que es recogida, a medida que gira el cilindro, por la fila de puntas afiladas, y transferida al conductor principal.

Lo primero que se necesita para construir una máquina eléctrica es una botella de vidrio grande que tenga una capacidad de dos a cuatro cuartos.

El poder aislante del vidrio varía considerablemente. El vidrio verde común (no el vidrio blanco teñido de verde por el cobre, sino el vidrio con el que se fabrican los aisladores telegráficos) generalmente aísla mejor. Algunos tipos de vidrio blanco, especialmente el de Bohemia, son buenos aislantes, pero esta cualidad no suele encontrarse en las botellas comunes.

Fig. 30.—Método para encontrar el centro de un círculo.

Seleccione una botella lisa sin letras grabadas y colóquela sobre un trozo de papel blanco. Trace una línea alrededor de la circunferencia de la botella, de modo que el círculo formado tenga el mismo tamaño que la base. Coloque una escuadra de carpintero sobre el círculo, de modo que el punto C toque la circunferencia. Dibuje una línea de A a B donde los lados de la escuadra corten la circunferencia. El punto en el centro de esta línea es el centro del círculo.

Coloca el papel en el fondo de la botella de manera que el círculo coincida con la circunferencia y marca el centro de la botella.

Ahora hay que perforar la botella. Esto se hace con una lima pequeña de tres puntas, cuyo extremo se ha roto para formar un borde cortante irregular. La lima se coloca en una abrazadera y se usa como un taladro común. Durante el proceso de perforación, el taladro debe lubricarse frecuentemente con una mezcla de goma de alcanfor y trementina. La perforación, que requerirá casi una hora antes de perforar el vidrio si la botella es gruesa, debe realizarse lenta y cuidadosamente para evitar cualquier riesgo de agrietarlo. El agujero, una vez terminado, debe tener entre un cuarto y tres octavos de pulgada de diámetro.

Una vez perforado el agujero, coloque un tapón de madera en el cuello de la botella y fíjelo con una mezcla de media libra de resina, cinco onzas de cera de abejas, un cuarto de onza de yeso de París y tres cuartos de onza de ocre rojo, fundidos en una estufa a temperatura moderada. Sumerja el tapón en el cemento fundido e introdúzcalo a presión en el cuello de la botella. Cuando el cemento se seque, será imposible retirarlo.

Los tamaños de las botellas varían, por lo que resulta prácticamente imposible proporcionar dimensiones que deban respetarse estrictamente al construir la máquina. Las del texto son aproximadas. Los dibujos se han realizado a escala para mostrar las proporciones de las piezas entre sí.

Se requiere una base de madera pesada para montar la máquina. Dos montantes se montan en la base para sostener el eje de la botella. A través de uno de ellos se perfora un orificio del mismo diámetro que el tapón de madera instalado en el cuello de la botella. El extremo del tapón de madera que sobresale del montante tiene una muesca y una manivela para girar la botella. La manivela es un carrete común con una brida recortada y fijada con un tornillo y una arandela.

Fig. 31.—La "Caucho".

La máquina ya está lista para la "goma" y el "conductor principal". La goma consiste en un trozo de madera de una pulgada cuadrada y de seis a ocho pulgadas de largo. Se fija un trozo de cuero sin curtir, como se muestra en la ilustración, y se rellena con crin de caballo. La madera se barniza y se cubre con papel de aluminio antes de fijar el cuero. Se fija una tira de madera de dos pulgadas de ancho y media pulgada de grosor a la parte posterior de la goma. La tira debe tener la longitud justa para que, al apoyar el extremo inferior sobre la base, la goma quede alineada con el eje de la botella. El extremo inferior se puede fijar a la base mediante una pequeña bisagra de latón. Dos bandas elásticas se extienden desde ganchos entre la goma y la base para apretarla firmemente contra la botella. La ilustración muestra un método para montar la goma en una pieza de base sujeta a la base con una tuerca de mariposa, de modo que pueda deslizarse hacia adelante y hacia atrás y variar la presión a voluntad.

El conductor principal se forma con un trozo de barra de cortina de dos pulgadas de diámetro y ocho pulgadas de largo. Los extremos se redondean con una escofina y luego se alisan con papel de lija. Toda la superficie se barniza y se cubre con una capa de papel de aluminio. Se cortan las cabezas de varios alfileres de modista y se introducen a presión en el lateral del conductor principal con unas tenazas. Deben formar una fila como los dientes de un rastrillo, separados por aproximadamente tres octavos de pulgada. Se perfora un agujero en el centro de la parte inferior del conductor principal para alojar una varilla de vidrio de media pulgada de diámetro. Se perfora un segundo agujero del mismo tamaño en la base, de tal manera que, cuando la varilla de vidrio esté en su lugar, los dientes del conductor principal estén a la altura del eje de la botella y sus puntas a una distancia de aproximadamente 3-32 pulgadas del vidrio. La varilla de vidrio debe usarse para aislar el conductor principal y evitar la fuga de electricidad. Se fija con un poco del cemento descrito en la página 33. Se puede utilizar un trozo de vidrio de nivel de agua en lugar de una varilla de vidrio.

Fig. 32.—El conductor principal o colector.

Una tira de seda aceitada, o en su lugar una tira de seda lacada, de ocho o nueve pulgadas de ancho y lo suficientemente larga para llegar a la mitad del perímetro de la botella, se fija a la goma de modo que la seda cubra la mitad superior del cilindro y llegue a un cuarto de pulgada de las puntas de acero.

La máquina ya está completa, y al girar la manija rápidamente, podrá extraer chispas del conductor principal. Las chispas probablemente serán muy cortas, de aproximadamente media pulgada de largo. Sin embargo, pueden aumentarse a tres pulgadas, si el vidrio es de la calidad adecuada, tratando la goma con amalgama.

La amalgama se forma fundiendo una onza de estaño y añadiendo una onza de zinc en pequeños trozos. Una vez fundido el zinc, se añaden a la mezcla dos onzas de mercurio previamente calentado. Tenga cuidado de no inhalar el vapor durante esta operación. Vierta la mezcla en un recipiente con agua fría, lo que reducirá el metal a pequeños granos. Escurra el agua y muela la amalgama hasta convertirla en polvo machacando los granos con un martillo.

La goma de cuero debe untarse finamente con manteca de cerdo y frotarse sobre ella la amalgama en polvo.

Para obtener el máximo rendimiento de una máquina eléctrica, es necesario limpiarla cuidadosamente del polvo y las partículas de amalgama adheridas al vidrio, y frotar la columna aislante con un paño de lana caliente. Los mejores resultados se obtienen colocando la máquina cerca de una estufa o un radiador donde esté caliente.

Fig. 33.—La máquina eléctrica cilíndrica completa.

Una máquina de Wimshurst

La Máquina de Wimshurst consta de dos placas de vidrio barnizado que giran en direcciones opuestas. En el exterior de cada una de estas placas se cementan varios "sectores" de papel de aluminio, dispuestos radialmente. Dos conductores perpendiculares entre sí se extienden oblicuamente a través de las placas, uno en la parte posterior y otro en la frontal. Cada uno de estos conductores termina en escobillas de oropel que excitan eléctricamente los "sectores" a medida que las placas giran. La electricidad es captada por un conjunto de "colectores" dispuestos de forma similar al colector de la máquina eléctrica cilíndrica.

Las placas de vidrio tienen 45 cm de diámetro cada una. Compre dos paneles de vidrio transparente de 50 cm cuadrados en una vidriería. El vidrio blanco es mucho mejor que el verde y es ideal para la máquina eléctrica. Las placas deben tener un grosor de "luz simple" y estar completamente libres de ondulaciones, burbujas u otras imperfecciones.

Fig. 34.—Patrón de papel para la disposición de las placas.

La obra se diseña primero sobre una hoja de papel rígido de veinte pulgadas cuadradas a modo de patrón. Se describe un círculo de cuatro pulgadas de diámetro. Utilizando el mismo centro, se dibujan otros círculos, de ocho, dieciséis y dieciocho pulgadas de diámetro respectivamente. Luego, se trazan dieciséis líneas radiales desde el centro, equidistantes entre sí, como se muestra en la Figura 34.

Fig. 35.—Lámina con sectores en posición y un patrón para los sectores.

Coloque uno de los paneles de vidrio sobre el patrón y corte un círculo de vidrio de 45 cm de diámetro. Quizás pueda encargarle el corte a un vidriero y así evitarse problemas y posibles roturas. Se deben hacer dos placas de este tipo.

Los sectores se cortan de papel de aluminio grueso y plano según el patrón que se muestra en la Figura 35. Deben tener 2,5 cm de ancho en el extremo ancho y 1,9 cm en el otro. Cada uno mide 10 cm de largo. Se necesitan 32 sectores de este tipo. La forma más sencilla de hacerlos es recortar un patrón de cartón grueso como guía.

Limpie y seque cuidadosamente ambas placas de vidrio y luego aplique dos capas finas de goma laca blanca a cada una. Una vez secas, coloque una de las placas sobre el patrón de papel de modo que su exterior coincida con el círculo más grande del papel.

Luego, coloque un peso en el centro de la placa para que no se mueva y pegue dieciséis sectores de papel de aluminio con goma laca gruesa. Los sectores se colocan simétricamente sobre la placa, utilizando los círculos de ocho y dieciséis pulgadas y las líneas radiales como guías. Ambas placas deben tratarse de esta manera. Cada sector debe presionarse cuidadosamente contra el vidrio para que se adhiera suavemente, sin burbujas ni arrugas. Una vez colocados todos los sectores, las placas tendrán el aspecto que se muestra en la Figura 35.

Los salientes deberán fabricarse en un aserradero o en algún lugar con torno. Tienen cuatro pulgadas de diámetro en el extremo grande y una pulgada y media en el otro. Cerca del extremo pequeño de cada uno se realiza una ranura para acomodar un cinturón de cuero redondo.

Se debe hacer un orificio en cada casquillo, aproximadamente a la mitad del extremo pequeño. Estos orificios deben taparse con un tubo de latón de 1,27 cm de diámetro interior. El tubo debe encajar perfectamente en el orificio.

Fig. 36.—Vista lateral de uno de los jefes, mostrando el buje de latón utilizado.

Se debe aplicar una capa de goma laca a ambos salientes y, una vez secos, fijarlos a las placas de vidrio por el mismo lado donde se fijan los sectores de papel de aluminio. Lo mejor es colocar los discos sobre el patrón de papel y ajustarlos hasta que el borde exterior coincida con el círculo más grande.

Luego aplica un poco de cola bicromatada en la superficie plana de uno de los salientes y coloca éste en el centro de la placa alineado con el círculo más pequeño.

Coloque un peso sobre el jefe para sujetarlo firmemente contra la placa y déjelo reposar durante la noche, o durante diez o doce horas, hasta que esté completamente seco.

El pegamento se prepara colocando pegamento de alta calidad en un vaso de hojalata y cubriéndolo con agua fría. Déjalo reposar hasta que absorba toda el agua y se ablande. Luego, vierte el agua y añade suficiente ácido acético glacial para cubrir el pegamento.

Calentar la mezcla hasta que se reduzca a líquido, removiendo hasta obtener una consistencia homogénea. Añadir una cucharadita de bicromato de potasio en polvo al pegamento.

Ahora el pegamento debe mantenerse en la oscuridad, ya que la luz del sol lo "fijará" y se volverá insoluble.

El marco de la máquina se compone de dos tiras de veinticinco pulgadas de largo, tres pulgadas de ancho y una pulgada y media de espesor, y dos piezas transversales del mismo espesor y ancho de quince pulgadas de largo.

Fig. 37.—El marco.

Se cortan muescas en ambos lados de la base para dar cabida a los pies de los montantes.

Los montantes miden diecisiete pulgadas de largo, tres pulgadas de ancho y una pulgada y media de espesor.

Fig. 38.—El Montante Vertical.

La muesca en el pie se corta del mismo ancho que el grosor de los elementos largos del marco y está dispuesta de manera que, cuando se coloca en su lugar, el pie del montante descansará sobre la mesa en línea con la parte inferior de los travesaños.

Las ruedas motrices se tornean en madera. Tienen siete pulgadas de diámetro y siete octavos de pulgada de grosor. Se debe tallar una ranura en el borde para colocar una pequeña correa redonda de cuero. Las ruedas se montan sobre un eje de madera hecho con una barra de cortina redonda. Se pegan al eje y se disponen de modo que las ranuras queden justo debajo de las poleas torneadas en los bujes.

Fig. 39.—Las ruedas motrices y el eje.

Los extremos del eje pasan a través de los montantes, cinco pulgadas por encima de la parte inferior.

La parte delantera del eje está equipada con una manivela y una manija.

Fig. 40—El eje y el casquillo. Para mayor claridad, no se muestra la placa.

Las placas se montan sobre ejes cortos de hierro que atraviesan la parte superior del montante y se introducen en los casquillos de latón. Un extremo de cada eje se lima en el punto donde atraviesa el montante de madera para que quede firmemente sujeto por un tornillo de fijación y evite que gire.

Coloque una pequeña arandela de fibra en el centro de uno de los discos de vidrio para separar las placas y evitar que se toquen al girar.

Los colectores, varillas de cuadrante, etc., se montan sobre varillas de vidrio de una pulgada de diámetro. Las bases de las varillas encajan en orificios ( HH ) perforados en los travesaños de la base (Figura 37). Los extremos superiores están equipados con una bola de latón de dos pulgadas de diámetro. Las bolas se montan en las varillas soldando un tubo de latón a la bola y deslizándolo sobre la varilla. Las varillas deben tener la longitud adecuada para que el centro de las bolas quede alineado con el centro de las placas.

Fig. 41—Muestra cómo se montan la bola, el peine, etc., en la varilla de vidrio.

Fabrica dos tenedores, como se muestra en la Figura 42, con una varilla de latón de 0,91 cm de diámetro y suelda bolas de latón en los extremos. Los tenedores miden 28 cm de largo.

Se deben perforar varios agujeros pequeños en las puntas y alfileres, hechos cortando alfileres comunes de modista por la mitad y soldándolos. Estos alfileres, montados en las horquillas, forman los peines o colectores.

Perfore un orificio horizontal a través de cada una de las varillas de latón en la parte superior de las varillas de vidrio y pase los vástagos de las horquillas a través de ellos y suéldelos en su lugar.

Uno de los vástagos puede estar provisto de una bola de descarga en el extremo, como se muestra en la Figura 44. El otro tiene un mango de goma dura hecho de una varilla. Perfore un orificio de tres octavos directamente en la parte superior de cada bola de latón para alojar las varillas cuadrantes que forman el chispero.

Fig. 42.—Un peine o colector.

Las varillas cuadrantes se extienden sobre la parte superior de las placas y tienen un diámetro de tres octavos de pulgada. Están sueltas en la parte superior de las bolas para que puedan moverse o retirarse por completo.

Se debe soldar una pequeña bola de latón de tres cuartos de pulgada de diámetro a la parte superior de una de las varillas del cuadrante y una bola similar de dos pulgadas de diámetro a la otra.

Fig. 43.—Muestra cómo se disponen los cepillos de oropel en las varillas "neutralizadoras".

Dos grandes bolas de latón, de dos pulgadas de diámetro, se colocan en los extremos de los ejes, que sobresalen de los montantes. Perfore un orificio de 6 mm en cada bola, perpendicular al eje, e introduzca una varilla de latón de 6 mm y suéldela firmemente.

Fig. 44.—La máquina eléctrica completa de Wimshurst. BBBB, Escobillas . CC, Peines . DB, Bola de descarga . II, Varillas de vidrio . H, Mango . QQ, Varillas de cuadrante . SSSSS, Sectores . SG, Chispero . PP, Ruedas motrices . Para mayor claridad, no se muestran varios sectores.

Los extremos de las varillas deben estar rematados con un manojo de oropel o alambres finos de cobre y curvados de manera que los cepillos así formados apenas toquen los sectores de los discos cuando estos últimos giren.

Estos son los neutralizadores y están dispuestos en las posiciones aproximadas que se muestran en la Figura 44.

Las ruedas motrices están conectadas a los cabezales mediante pequeñas correas redondas de cuero. La correa en la parte trasera de la máquina está cruzada para que las placas giren en direcciones opuestas.

Si la máquina se ha construido correctamente, ya está lista para funcionar. Puede ser necesario cargarla la primera vez que se utilice tocando varios sectores con la cubierta cargada de un electróforo. Luego, al girar la manija, la electricidad acumulada debería descargarse a través del bujía en la parte superior de la máquina en forma de brillantes chispas azules.

Experimentos con una máquina eléctrica

Se pueden realizar muchos experimentos interesantes con una máquina eléctrica. La cantidad es casi ilimitada. Algunos de los más instructivos se describen a continuación. Otros se pueden encontrar en casi cualquier libro de texto de física.

El tarro de Leyden consiste en un frasco de vidrio recubierto con papel de aluminio parcialmente por fuera y por dentro. A través del tapón de madera pasa una varilla de latón o un alambre grueso de cobre que se conecta con el revestimiento interior de papel de aluminio mediante una pequeña cadena de latón. El extremo superior y exterior de la varilla suele terminar en una bola o perilla de latón.

Hacer un buen frasco de Leyden es muy sencillo.

Fig. 45.—La botella de Leyden.

El frasco debe limpiarse y secarse completamente antes de recubrirlo. A continuación, se aplica una capa fina de goma laca o barniz al interior. Antes de que se seque, se inserta con cuidado el papel de aluminio y se presiona suavemente contra el vidrio. El exterior del frasco se trata y recubre de la misma manera. El interior y el exterior del fondo también se recubren cortando el papel de aluminio en círculos y aplicándoles goma laca.

Para cargar la botella de Leyden, sujétela con la mano cerca de la parte inferior y sostenga la perilla contra el conductor principal mientras gira el mango de la máquina.

Fig. 46.—Un mortero de madera para encender pólvora.

Encender la pólvora. Perfore un agujero de 1,27 cm de diámetro y 2,54 cm de profundidad en un bloque de madera dura. Pase dos alambres pequeños de latón por los agujeros laterales, dejando los extremos separados aproximadamente 0,63 cm. Vierta un poco de pólvora sin apretar sobre los alambres. Ate un trozo de cordel de algodón bien humedecido, de 7,62 cm de largo, a uno de los alambres y fíjelo al revestimiento exterior de una botella de Leyden cargada.

Conecta la perilla del frasco al otro cable. La pólvora explotará inmediatamente. Mantén la cara y las manos alejadas de la pólvora durante este experimento.

Fig. 47.—Un paraguas eléctrico.

Paraguas Eléctrico. La repulsión de cuerpos electrificados similares, ilustrada mediante la acción del electroscopio de bolas de médula, se puede ilustrar mejor pegando tiras estrechas de papel de seda de aproximadamente 0,6 cm de ancho y 10 cm de largo a un pequeño corcho cubierto con papel de aluminio. El corcho se monta en el extremo superior de un alambre de cobre rígido sujeto a una botella. Al conectar el alambre al conductor principal y poner en marcha la máquina, las tiras se extienden como un paraguas.

Tablero de iluminación. Se limpia a fondo un panel de vidrio y se le aplica una capa de goma laca o barniz. Antes de que el barniz se seque, se presiona un trozo de papel de aluminio lo suficientemente grande como para cubrir un lado del vidrio y se frota suavemente.

Fig. 48.—Un tablero de iluminación.

Después de que la goma laca o el barniz estén secos, corte el papel de aluminio en innumerables cuadritos pequeños con un cuchillo afilado y una regla, dejando dos tiras sólidas de papel de aluminio en los extremos del panel de vidrio.

El panel se monta fijándolo con cemento en una ranura del corcho de una botella. Se conecta una de las tiras de papel de aluminio al conductor principal y la otra a tierra o a la carrocería. Al girar la máquina, innumerables chispas pequeñas pasarán entre los cuadrados de papel de aluminio, creando una apariencia muy similar a la de un rayo.

Fig. 49.—Una danza eléctrica.

La Danza Eléctrica. Varias bolitas de corcho o médula se encierran en un cilindro de vidrio de unos 6,5 a 7,5 cm de alto, formado cortando la parte superior de la chimenea de una lámpara. La parte superior e inferior del cilindro se cierran con dos piezas circulares de latón o cobre. El disco superior está conectado al conductor principal, mientras que el inferior está conectado a la goma. Al poner en marcha la máquina, las bolitas danzan. Se pueden usar trozos de plumas o papel recortados para representar figuras de hombres y mujeres, así como bolitas de médula o corcho.

El remolino eléctrico. El remolino consiste en un trozo de alambre de latón en forma de S, puntiagudo en ambos extremos y sostenido por una aguja mediante una pequeña depresión cónica hecha en el centro con un punzón.

Fig. 50.—Un remolino eléctrico.

La aguja se introduce en un corcho en la parte superior de una botella y se conecta al conductor principal de la máquina eléctrica. Al ponerse en marcha, el remolino comenzará a girar a gran velocidad.

Las figuras de Lichtenberg se pueden producir cargando una botella de Leyden, conectando la perilla o el revestimiento interior con el conductor principal y sosteniendo el revestimiento exterior en la mano.

Luego traza un pequeño círculo sobre el lecho del electróforo con la perilla.

Cargue una segunda botella de Leyden conectando el revestimiento exterior con el conductor principal.

El revestimiento interior debe conectarse a la goma mediante un cable fijado a la perilla. Se puede obtener el mismo resultado conectando el revestimiento exterior al conductor principal y tocando la perilla con la mano.

Luego traza una cruz sobre el lecho del electróforo con la perilla, haciendo la cruz dentro del círculo.

Fig. 51.—Las figuras de Lichtenberg.

Agite una mezcla de plomo rojo y azufre a través de una bolsa de muselina desde una altura de varias pulgadas sobre el electróforo.

El plomo rojo se acumulará alrededor de la cruz y el azufre alrededor del círculo.

CAPÍTULO IV PILAS Y BATERÍAS

Para que el joven experimentador pueda obtener electricidad para hacer funcionar sus diversos aparatos eléctricos es necesario recurrir a baterías, a un pequeño dinamo o a la corriente del alumbrado público.

No todas las casas cuentan con suministro eléctrico. Además, muchos niños no tienen fuente de energía para alimentar una pequeña dinamo. Por lo tanto, en la mayoría de los casos, se recurre a baterías.

En este capítulo se describen diversas celdas y baterías. Todas son prácticas, pero después de comprar zinc, productos químicos, etc., durante un tiempo, calcule cuánto le cuesta fabricar sus baterías. El valor real no reside en su costo en dólares y centavos, sino en lo que ha aprendido al fabricarlas. Si utiliza corriente eléctrica continuamente para alimentar pequeños dispositivos eléctricos, es más económico comprar pilas secas, o mejor aún, una batería de almacenamiento , y recargarla cuando sea necesario.

Primero, construye tus propias baterías . Después de aprender cómo se fabrican y sobre su cuidado adecuado, cómpralas en una tienda de electrodomésticos confiable.

Las baterías siempre resultan interesantes para el experimentador promedio, y cuando se fabrican correctamente, son uno de los aparatos más útiles que se pueden construir en el hogar, el laboratorio o el taller. Cientos de miles de experimentos han sido realizados por personas competentes en un esfuerzo por descubrir o diseñar una batería perfecta, y la lista de tales baterías es enorme.

Para esta descripción se han seleccionado únicamente las formas más comunes, que son sencillas y económicas de construir pero que al mismo tiempo ofrecen un servicio aceptable.

Las celdas suelen considerarse un elemento o recipiente de una batería. Una celda significa solo una, mientras que una batería es un grupo de celdas. Decir "batería" cuando solo se refiere a una celda no es un uso correcto. Este es un error muy común.

La pila voltaica debe su nombre a su inventor, Volta, profesor de la Universidad de Pavía, y se remonta aproximadamente al año 1786.

Fig. 52.—La celda voltaica.

Una pila voltaica simple se fabrica fácilmente colocando agua mezclada con un poco de ácido sulfúrico en un vaso de vidrio y sumergiendo dos tiras limpias, una de zinc y otra de cobre. Las tiras deben mantenerse separadas. El ácido sulfúrico debe diluirse mezclándolo con aproximadamente diez veces su volumen de agua. Al mezclar ácido con agua, recuerde siempre no verter agua sobre el ácido, sino realizar la operación inversa y verter el ácido en el agua. Se fija un cable de cobre con un tornillo o mediante soldadura a la parte superior de cada tira, teniendo cuidado de mantener los cables separados.

Como se ha dicho, nunca se debe permitir que el zinc y el cobre entren en contacto en la solución, sino que deben mantenerse en lados opuestos del recipiente.

La solución de ácido sulfúrico ataca el zinc, provocando su desgaste lento hasta su desaparición. Esta acción se denomina oxidación y, en realidad, es un proceso de combustión muy lento. El consumo de zinc proporciona la energía eléctrica que, en el caso de esta pila, será suficiente para hacer sonar una campana o un zumbador, o para hacer funcionar un pequeño motor de juguete.

Tan pronto como las placas se sumerjan en la solución ácida, comenzarán a surgir burbujas del zinc. Estas burbujas contienen un gas llamado hidrógeno e indican que se está produciendo una acción química. El zinc se está disolviendo y el hidrógeno se está liberando del ácido. Se observará que no surgen burbujas de la placa de cobre y que la acción química allí es escasa o nula. En otras palabras, parece que la acción química en una placa es más intensa que en la otra.

Una célula podría compararse con un horno donde el zinc es el combustible que se quema para generar energía. Sabemos que si el zinc se quema u oxida al aire libre, libera energía en forma de calor . Cuando se quema u oxida lentamente en ácido en presencia de otro metal, libera su energía en forma de electricidad . El ácido podría compararse con el fuego, y el cobre con una mano que se introduce en la célula para recoger la corriente y no participa químicamente.

Si se conecta un cable a cada una de las placas y los extremos libres de los cables tocan la punta de la lengua, se producirá un peculiar sabor salado en la boca que indica la presencia de una corriente eléctrica.

Si los cables están conectados a un timbre eléctrico, este sonará o, en su lugar, se puede usar la corriente para accionar un pequeño motor. Si la celda está hecha de dos placas de zinc o de cobre, el timbre no sonará, ya que no se producirá electricidad. Para producir corriente, los electrodos deben estar hechos de dos materiales diferentes sobre los cuales el ácido actúa de forma distinta. La corriente puede obtenerse de una celda hecha con una placa de zinc y carbono o de una con zinc y hierro.

Por lo tanto, para fabricar una batería es necesario tener un metal que pueda consumirse, una sustancia química para consumirlo u oxidarlo y un elemento inactivo que únicamente esté presente para recoger la electricidad.

Al unir los cables conectados a las dos placas, una corriente eléctrica fluye desde la placa de cobre, a través del cable, hasta el zinc. El cobre se conoce como el polo positivo y el zinc como el negativo .

Una celda voltaica simple se puede fabricar fácilmente cortando una tira de zinc y una de cobre, cada una de 8,9 cm de largo y 2,5 cm de ancho. Un pequeño orificio en el extremo superior de las tiras permitirá montarlas en una tira de madera con un tornillo, como se muestra en la Figura 53. Los cables de conexión se colocan debajo de las cabezas de los tornillos. Se debe tener cuidado de colocar los tornillos utilizados para montar los electrodos en la tira de madera de modo que no queden exactamente opuestos y no haya peligro de que las puntas se toquen y provoquen un cortocircuito.

Fig. 53.—Los elementos de una pila voltaica simple.

Fig. 54.—Una celda voltaica hecha en casa.

Un vaso común o un vaso de gelatina servirán como recipiente para pilas. El líquido excitante debe estar compuesto de

Una parte de ácido sulfúrico

Diez partes de agua

Una de las desventajas de la celda voltaica es que se polariza , es decir, pequeñas burbujas de hidrógeno que se liberan por la acción química se acumulan en la placa de cobre y hacen que la resistencia de la batería disminuya rápidamente.

Hay un gran número de elementos , como se denomina al zinc y al cobre, y un número aún mayor de soluciones o excitantes diferentes que pueden emplearse en lugar del ácido sulfúrico para fabricar una célula, formando un número casi infinito de combinaciones posibles.

Celda de Leclanche. Una de las celdas más comunes, empleadas para tocar timbres, teléfonos, etc., se denomina celda de Leclanche, en honor a su inventor, y consta de dos elementos, uno de zinc y otro de carbono, sumergidos en una solución de sal amoniacal o cloruro de amonio . Esta celda tiene una FEM de 1,4 voltios, aproximadamente la mitad de la de la celda voltaica.

Fig. 55.—Celda cilíndrica de carbono y cilindro.

La forma más común de celda Leclanche se ilustra en la Figura 55. Este tipo se conoce generalmente como celda de "cilindro de carbono" porque el elemento positivo es un cilindro hueco de carbono. El zinc tiene forma de varilla que atraviesa un casquillo de porcelana situado en el centro del cilindro de carbono. Una batería de este tipo de celdas solo puede utilizarse con éxito para trabajos en circuito abierto. El "circuito abierto" se utiliza para timbres, alarmas antirrobo, circuitos telefónicos, etc., o donde el circuito esté "abierto" la mayor parte del tiempo y la corriente solo se consuma ocasionalmente y durante períodos cortos.

Si se consume corriente durante un tiempo considerable, el gas hidrógeno se acumulará en el cilindro de carbono y la celda se polarizará . Una vez polarizada, no entregará mucha corriente.

Se han ideado muchos métodos para superar esta dificultad, pero incluso los mejores sólo tienen un éxito parcial.

El método habitual consiste en emplear un agente despolarizante químico . La Figura 56 muestra una celda Leclanche provista de un despolarizador .

El carbono tiene la forma de una placa colocada en una copa porosa hecha de barro y llena de dióxido de manganeso .

Los químicos clasifican el dióxido de manganeso como un agente oxidante , lo que significa que proporciona oxígeno con relativa facilidad. El oxígeno y el hidrógeno tienen una fuerte afinidad o atracción química entre sí.

Fig. 56.—Una celda de Leclanche, que muestra la copa porosa.

Si la placa de carbono está llena de dióxido de manganeso, cualquier hidrógeno que tiende a acumularse en el carbono y polarizar la celda es inmediatamente capturado por el oxígeno del dióxido de manganeso y se une a él para formar agua.

Este tipo de celda Leclanche se denomina de disco. Es capaz de suministrar una corriente más fuerte durante un período más prolongado que la batería cilíndrica de carbono. El zinc suele tener forma cilíndrica y se ajusta alrededor del exterior de la copa porosa.

Hoy en día, las pilas secas se utilizan ampliamente para todos los trabajos de circuito abierto debido a su conveniencia y alta eficiencia.

La pila seca no es, como su nombre indica, "seca", sino que el agente excitador o electrolito, en lugar de ser un líquido, es una pasta húmeda que no se derrama ni se desborda. La parte superior de la pila está llena de brea fundida, sellándola eficazmente y permitiendo colocarla en cualquier posición.

Las pilas secas se pueden comprar en casi cualquier tienda de electrodomésticos o taller mecánico por veinticinco centavos cada una. Por lo tanto, no será rentable para un joven experimentador fabricar sus propias pilas secas . Sin embargo, para quienes deseen hacerlo, a continuación se ofrecen instrucciones para construir una pila seca sencilla pero eficiente, como las que se usan para timbres y sistemas de encendido.

Fig. 57.—Una pila seca.

El principio de una pila seca es el mismo que el de una pila Leclanche de disco. La solución excitadora es cloruro de amonio , los electrodos o elementos son zinc y carbono, y el carbono está rodeado de dióxido de manganeso como agente despolarizante.

Consigue láminas de zinc en una tienda de plomería o ferretería y corta tantos rectángulos de 20 x 15 cm como necesites para formar las celdas. También corta la misma cantidad de círculos de 6 cm de diámetro.

Enrolle las láminas formando cilindros de 6,5 cm de diámetro interior y 15 cm de largo. Los bordes se solapan y se sueldan. Coloque uno de los círculos en un extremo de cada cilindro y suéldelos firmemente, teniendo cuidado de cerrar cualquier costura o unión que pueda permitir que el electrolito se escape o se evapore.

Asegure algunas varillas o placas de carbono viejas abriendo algunas pilas secas viejas. Los carbones tendrán forma de placa plana, varilla redonda o varilla corrugada en forma de estrella, según el tipo de fabricación de la pila. Cualquiera de estos tipos de carbones servirá bien, siempre que estén equipados con un tornillo de mariposa o un pequeño perno y tuerca en la parte superior para conectar los cables con el carbono.

Haz un destapador de madera con la misma forma que el carbón que elijas, pero un poco más grande. Lija con papel de lija y aplica una capa de goma laca para evitar que absorba humedad.

Este émbolo de madera se inserta temporalmente en el centro de una de las copas de zinc y se sostiene de manera que quede aproximadamente media pulgada por encima del fondo.

El electrolito se prepara mezclando los siguientes ingredientes en las proporciones que se muestran:

Sal amoniacal. 1 parte

Cloruro de zinc. 1 parte

Yeso de París. 3 partes

Harina. 3/4 parte

Agua. 2 partes

Fig. 58.—Las diferentes operaciones involucradas en la fabricación de una pila seca.

La pasta anterior se compacta firmemente en la carcasa de zinc que rodea el émbolo de madera, dejando un espacio de aproximadamente 1,9 cm en la parte superior. La pasta se vierte fácilmente al principio, pero fragua y endurece tras un breve reposo.

Una vez fraguado, retire el émbolo de madera, dejando un espacio dentro de la pila seca un poco más grande que el carbón. Ahora, inserte el carbón en este orificio y rellene el espacio circundante con una mezcla compuesta por:

Sal amoniacal. 1 parte

Cloruro de zinc. 1 parte

Dióxido de manganeso. 1 parte

Carbón granulado. 1 parte

Harina. 1 parte

Yeso de París. 3 partes

Agua. 2 partes

El carbón granular se puede obtener triturando carbón de batería vieja. Las proporciones indicadas en ambas fórmulas anteriores permiten medirlas a granel y no por peso. Una cucharadita vieja o una taza pequeña servirán como medida.

Cada una de las carcasas de zinc debe llenarse de esta manera. Una vez llenas, limpie el borde superior del zinc y vierta el espacio restante en la celda llena de alquitrán o brea fundida para sellarlo.

Suelde un pequeño borne de conexión al borde superior del zinc para facilitar la conexión. Luego, envuelva las celdas con varias capas de papel grueso para evitar cortocircuitos, y estarán listas para usar.

Un pequeño orificio perforado en el material de sellado después de que esté seco proporcionará un respiradero para el escape de gases.

La recarga de pilas secas es un tema que interesa a la mayoría de los experimentadores.

Las pilas secas a menudo se vuelven inútiles antes de que se agote la cubierta de zinc o se agoten los productos químicos, debido a que el agua dentro de la pila se seca y la resistencia se vuelve tan grande que es prácticamente imposible que pase la corriente.

La vida útil de estas celdas puede renovarse parcialmente perforándolas varias veces y dejándolas en remojo en una solución concentrada de sal amoniacal hasta que absorba parte del líquido. Posteriormente, se deben tapar los agujeros con lacre para evitar la evaporación.

Una pila seca vieja se puede convertir fácilmente en una pila "húmeda" perforando el zinc y colocándola en un frasco con una solución de sal amoniacal. La pila debe permanecer en la solución.

Las baterías húmedas son mucho más fáciles de fabricar que las baterías secas y son capaces de suministrar más corriente.

Sin embargo, tienen la desventaja de que se consumen más rápidamente que las pilas secas cuando no están en uso.

La célula de Leclanche es el tipo que generalmente la mayoría de los experimentadores intentan primero.

Las placas de carbono para fabricar este tipo de batería se obtienen de forma más fácil y económica a partir de pilas secas viejas. La única manera de romper una pila seca es con un cincel y un martillo. Sin embargo, hay que tener cuidado para no romper el carbono.

Los frascos de vidrio comunes son buenos para pilas pequeñas. Los frascos de frutas pueden usarse para baterías más grandes, cortando las tapas para ampliar la abertura. La placa de carbono de una pila seca suele ser demasiado larga para un frasco de este tipo y debe romperse antes de usarla. El extremo inferior es el que debe romperse, ya que la parte superior lleva un borne de conexión para realizar las conexiones. Se perfora un pequeño orificio en la varilla de carbono a una distancia del fondo igual a la altura del frasco que se va a usar.

Fig. 59.—Un elemento de zinc-carbono, hecho a partir de placas gruesas.

Se debe tener mucho cuidado al taladrar carbón, ya que es muy frágil y se agrieta fácilmente. Solo se debe ejercer una presión muy ligera sobre el taladro. El carbón se fija a una tira de madera de aproximadamente 2,5 cm de ancho, 1,25 cm de grosor y un poco más larga que el ancho de la tapa del frasco de vidrio.

Fig. 60.—Un método para fabricar un elemento celular a partir de varillas de carbono.

Se fija una lámina gruesa de zinc en el lado opuesto al carbono con un tornillo. Es recomendable pintar los tornillos y las zonas circundantes, tanto del zinc como del carbono, con parafina caliente para que la solución no se deslice y dañe los tornillos. También es recomendable remojar primero el listón de madera en parafina caliente hasta que esté completamente impregnado.

Se debe añadir cloruro de amonio, o como se le llama más comúnmente, sal amoniacal, a un recipiente con agua hasta que no se disuelva más. Luego, se pueden añadir los elementos de zinc y carbono a la solución.

Una de las grandes desventajas de la pila voltaica es que el ácido ataca el zinc cuando la batería no está en uso y no puede permanecer en la solución sin consumirse rápidamente. Esto solo se aplica en muy pequeña medida a la pila Leclanche. La pila voltaica es más potente que la pila Leclanche, pero los elementos deben extraerse con cuidado y enjuagarse con agua cada vez que se termina de usar. Al usar varias placas de carbono en lugar de una, la pila puede ser más potente. Las ilustraciones muestran varias maneras de lograrlo. El método más sencillo consiste en colocar una placa de carbono a cada lado de la tira de madera y usar una varilla de zinc que pase por un orificio entre ambas. Siempre se debe tener cuidado de evitar que los tornillos que sujetan los elementos de carbono o zinc en las pilas se toquen entre sí.

Fig. 61. Un elemento hecho de dos placas de carbono y una varilla de zinc.

En la Figura 62 se muestra una disposición con cuatro carbonos. El dibujo es intuitivo. En cualquier celda que utilice más de un carbono, todos los carbonos deben estar conectados.

Al hablar de la celda voltaica, mencionamos su polarización y explicamos este fenómeno como causado por burbujas de hidrógeno que se acumulan en el cobre o polo positivo. Lo mismo ocurre con el carbono o cualquier otro material que se utilice como positivo.

La polarización es la pesadilla de las baterías. Sin embargo, se puede eliminar hasta cierto punto mediante el uso de un despolarizador en la solución . Existen varias sustancias de este tipo, siendo las más comunes el bicromato de sodio y el bicromato de potasio . Se utilizan en preparaciones para baterías disponibles en el mercado, como "arena eléctrica", "fluido electropoyético", etc.

Fig. 62. Un método de montaje de cuatro placas de carbono.

Cuando se agrega uno de estos a una solución de ácido sulfúrico, utilizando zinc y carbono como elementos de batería, se forma una celda muy potente, con un EMF de dos voltios.

Una solución de batería de este tipo puede prepararse añadiendo cuatro onzas de bicromato de potasa a una solución compuesta de cuatro onzas de ácido sulfúrico mezclado con dieciséis onzas de agua. La batería proporcionará una corriente más potente durante más tiempo si se utiliza esta solución en lugar de ácido sulfúrico y agua o sal amoniacal.

Fig. 63.—Un elemento de batería dispuesto para tres celdas.

En este momento, conviene advertir al experimentador sobre el manejo descuidado del ácido sulfúrico. No es peligroso si se maneja correctamente, pero si se derrama o salpica sin cuidado, puede causar daños considerables a la mayoría de los objetos con los que entra en contacto. No intente usarlo en ningún otro lugar que no sea una tienda o un sótano. La gota más pequeña que entre en contacto con cualquier materia orgánica, como madera, ropa, alfombras, etc., no solo la decolorará, sino que la perforará. Lo mejor para contrarrestar los efectos del ácido derramado o salpicado es agua en cantidad suficiente para empapar las cosas y diluir el ácido lo suficiente como para que sea inofensivo. Un poco de amoníaco concentrado neutralizará el ácido y, a veces, restaurará el color de la ropa quemada por el ácido.

Fig. 64.—Una batería de inmersión, con molinete.

Todas las baterías ácidas de este tipo tienen la única objeción de que es imposible dejar los elementos en la solución sin desperdiciar el zinc. La forma habitual de disponer las celdas de la batería para que los elementos se extraigan de la solución con mayor facilidad es sujetarlos a una cadena o cuerda que pasa por un torno con manivela, de modo que al girarla, los elementos se puedan subir o bajar según se desee.

Una "batería de inmersión" de este tipo se ilustra en la Figura 64. La construcción se muestra con tanta claridad en el dibujo que apenas es necesario entrar en detalles. La manivela está dispuesta con un pasador que se introduce en un orificio del armazón, de modo que al extraer los elementos de la solución, el pasador puede insertarse en el orificio e impedir que el molinete se desenrolle.

Fig. 65.—Una batería de inmersión adaptada a un conjunto de elementos, como se muestra en la Figura 63. Se pueden levantar y colocar en los "Brazos" para drenar.

Un método algo más sencillo para lograr el mismo resultado es el que se muestra en la Figura 65. En ella, los elementos simplemente se levantan de los recipientes y se colocan sobre los dos "brazos" para drenar.

La celda Edison-Lalande utiliza un bloque de óxido de cobre prensado como elemento positivo, mientras que dos placas de zinc forman el negativo. El líquido excitador es una solución concentrada de sosa cáustica.

Fig. 66.—Una celda Edison-Lalande.

El óxido de cobre actúa como elemento positivo y como despolarizador, ya que el oxígeno del óxido se combina inmediatamente con cualquier hidrógeno que tienda a formarse en la placa.

Este tipo de celda presenta algunas ventajas, pero también numerosas desventajas, la principal de las cuales es su baja fuerza electromagnética (FEM). Se utiliza principalmente en señalización ferroviaria, máquinas tragamonedas, etc.

Una batería tipo lata de tomate que utiliza sosa cáustica como líquido excitante es una forma sencilla de batería casera cuya única desventaja es el bajo voltaje que suministra.

Fig. 67.—Celda hecha de lata de tomate; vista en sección.

Fig. 68.—La célula de lata de tomate completa.

La célula es susceptible a la polarización, pero la gran superficie de sus elementos positivos la protege en cierta medida.

El elemento positivo y el recipiente exterior es una lata de tomates. En su interior hay una taza porosa hecha de papel secante o loza sin esmaltar, como una maceta.

El espacio entre la lata y el recipiente poroso se rellena con chatarra fina, como perforaciones y virutas. Se coloca una placa de zinc en el recipiente poroso.

La celda se llena con una solución de sosa cáustica al diez por ciento.

La siguiente tabla muestra los nombres, elementos, fluidos, voltaje, etc., de las baterías más útiles, todas las cuales pueden ser construidas fácilmente por el experimentador.

Baterías secundarias o de almacenamiento

La batería de almacenamiento es un medio muy conveniente para tomar energía en un momento o lugar y usarla en otro momento o lugar.

En los automóviles se utilizan pequeñas baterías de almacenamiento para suministrar corriente a los faros y las bobinas de encendido. Muchos automóviles están equipados con "arranques eléctricos", compuestos por un motor dinamo y una batería de almacenamiento. Al accionar un interruptor, la corriente de la batería acciona el motor y lo pone en marcha. Una vez arrancado, el motor actúa como una dinamo y genera corriente para recargar la batería de almacenamiento.

Las baterías de almacenamiento también se utilizan para impulsar vehículos y automóviles eléctricos.

Muchas centrales de alumbrado público y centrales eléctricas emplean baterías de almacenamiento para suministrar la corriente adicional que se necesita durante las horas punta. Al mediodía, cuando la carga es baja, la corriente sobrante de las dinamos se utiliza para recargar las baterías.

Lo que realmente se efectúa en la batería de almacenamiento es el almacenamiento eléctrico de energía , no el almacenamiento de electricidad. En realidad, la energía se convierte en energía química, y no hay más electricidad en la celda cuando está cargada que después de descargarse.

Fig. 69.—Dos métodos de conexión de celdas para obtener diferentes valores de voltaje y amperaje.

Las baterías de almacenamiento están formadas por placas de plomo (los electrodos) o una aleación de plomo fundida en una "rejilla" o estructura.

El marco puede ser uno de un gran número de patrones, pero generalmente consiste en un conjunto de barras que se cruzan entre sí en ángulos rectos, dejando un espacio entre ellas.

Los espacios se rellenan con una pasta de óxido de plomo . Luego se "forman" colocándolos en un tanque con solución ácida y conectándolos a una fuente de corriente eléctrica.

Fig. 70.—Celdas de almacenamiento pequeñas.

La placa conectada al cable positivo adquiere gradualmente un color marrón oscuro debido a los cambios en la pasta, que gradualmente se transforma en peróxido de plomo . La pasta de la placa negativa se vuelve gris y se transforma en un tipo de plomo metálico llamado plomo esponjoso .

Las placas positivas y negativas se colocan en un paquete tras finalizar el proceso de formación. Se mantienen separadas mediante tiras de madera o caucho llamadas separadores.

Las placas negativas de una celda están conectadas en paralelo en un extremo. Las placas positivas están conectadas en el otro extremo. El líquido que rodea las placas es ácido sulfúrico diluido.

Cuando la batería se agota, se carga conectando una dinamo a sus terminales y enviando una corriente a través de ella. Esta corriente invierte la acción química que ocurre durante la descarga de la batería.

Una batería de almacenamiento proporciona la fuente de corriente más conveniente para realizar todo tipo de experimentos eléctricos. Es capaz de proporcionar más corriente durante más tiempo que las pilas secas y no es costosa, ya que solo requiere recargarse y no es necesario desecharla cada vez que se agota.

La celda de almacenamiento que se describe a continuación está hecha de una manera muy sencilla y compensará con creces el tiempo y el gasto invertido en su construcción.

Fig. 71.—Cómo hacer las placas para una celda de almacenamiento.

Las placas se cortan de una lámina grande de plomo, de un cuarto de pulgada de grosor. Pueden tener cualquier tamaño conveniente para que encajen en los frascos que el experimentador tenga a mano. Supondremos que deben tener dos pulgadas y siete octavos de ancho y tres pulgadas y media de largo. Entonces encajarán en la celda rectangular de vidrio, que ya está disponible en el mercado y se puede adquirir en tiendas de suministros eléctricos.

Se deja un terminal o terminal largo que sobresale de la placa como se muestra en la Figura 71.

Se puede colocar cualquier número de placas en una sola celda, dependiendo, por supuesto, del tamaño del frasco de vidrio. Supongamos que tres encajan perfectamente en el frasco. Siempre se debe usar un número impar de placas, de modo que una placa positiva pueda quedar entre dos negativas.

Cada celda proporcionará dos voltios, independientemente del número de placas. Sin embargo, aumentar el número de placas le otorgará a la celda una mayor capacidad de amperaje y prolongará la vida útil de la carga. Tres celdas (seis voltios) formarán un conjunto conveniente para alimentar pequeños motores de ventiladores, lámparas en miniatura, etc.

Recorta nueve placas y apílalas de tres en tres, con un trozo de madera fina (de caja de puros) entre cada par. Sujétalas con un tornillo de banco y hazles agujeros de 6 mm.

Las placas ya están listas para pegarlas. Se colocan sobre una losa lisa de piedra o vidrio y se les aplica una pasta espesa de minio y ácido sulfúrico (dos partes de agua por una de ácido). La pasta se presiona cuidadosamente en los huecos de las placas con un palillo plano. Luego se dejan secar y endurecer.

Fig. 72.—El separador de madera.

Después de secarlas completamente, deben ensamblarse como se muestra en la Figura 73, con una placa positiva entre dos negativas. Los separadores de madera se cortan fácilmente con una sierra y una navaja. La madera fina utilizada en la construcción de cestas para melocotones es la más adecuada para este propósito. Los separadores deben ser del mismo tamaño que las placas de la batería de plomo.

Cada grupo de placas se coloca en un frasco con una mezcla de ácido sulfúrico y agua (4 partes de agua por una de ácido). Al mezclar el ácido, tenga mucho cuidado de verter el ácido en el agua, removiendo la mezcla lentamente al mismo tiempo, y no el agua en el ácido.

Fig. 73.—El elemento completo para una celda de almacenamiento.

Las placas ya están listas para el "formado". Los bornes de unión de las patillas de las placas pueden asegurarse con los carbones de algunas pilas secas viejas. El método más sencillo para "formar" las placas es usar cuatro pilas de gravedad y "formar" una a la vez.

Fig. 74.—Una batería de celdas de almacenamiento de fabricación casera.

Conecte el polo positivo (cobre) de la batería de gravedad al polo positivo (placa central) de la celda de almacenamiento y el polo negativo (zinc) de la batería de gravedad al polo negativo (placas externas) de la celda de almacenamiento. Deje que la corriente fluya a través de la batería de almacenamiento durante varios días o hasta que la placa positiva adquiera un color marrón chocolate oscuro y los polos negativos un color gris pizarra.

Fig. 75.—Celdas de Gravedad. Consisten en elementos de zinc y cobre, sumergidos en una solución de sulfato de zinc y cobre. No son fáciles de fabricar, por lo que es mejor adquirirlas. La ilustración también muestra el elemento de cobre y zinc en forma de estrella, utilizado en una celda de gravedad.

Una vez que las celdas se han "formado", todo lo que necesitan es una recarga ocasional desde celdas de gravedad o desde un dinamo, conectando el polo positivo de la corriente de carga a las placas positivas de las celdas de almacenamiento y el polo negativo a las placas negativas.

Cuando las celdas estén completamente cargadas, burbujas de gas ascenderán libremente de las placas. Si se utiliza una dinamo, esta debe ser de bobinado en derivación y no en serie . La recarga solo requiere aproximadamente una cuarta parte del tiempo de formación.

Es una excelente idea conectar doce celdas de gravedad en serie y usarlas para recargar la batería. Las celdas de gravedad pueden mantenerse siempre conectadas a las celdas de almacenamiento cuando estas no se utilizan, manteniéndose así completamente cargadas y listas para suministrar su corriente máxima.

Después de que las celdas hayan estado en uso durante algún tiempo, es una buena idea levantar las placas y quitar todo el sedimento que se haya depositado en el fondo de los frascos.

Un conjunto de tres de estas celdas de almacenamiento tendrá una FEM de más de seis voltios. Se pueden conectar en serie varias celdas para obtener un voltaje mayor.

Las baterías de almacenamiento suelen medirse en amperios-hora. Un amperio-hora es la cantidad de corriente que representa un amperio que fluye durante una hora. Una batería de almacenamiento de diez amperios-hora proporciona:

Un amperio durante diez horas

Dos amperios durante cinco horas

Cinco amperios durante dos horas

Diez amperios por una hora

En otras palabras, el resultado que se obtiene al multiplicar el número de amperios por el tiempo en horas es la capacidad en amperios hora .

Un dinamo debe tener un EMF de aproximadamente diez voltios para cargar una batería de almacenamiento de tres celdas.

CAPÍTULO V ELECTROMAGNETISMO E INDUCCIÓN MAGNÉTICA

Conecte dos cables de cobre a una celda voltaica y estire un trozo del cable sobre la aguja de una brújula, manteniéndolo paralelo a ella y lo más cerca posible sin tocarla. Luego, junte los extremos libres de los cables y observe que la aguja se desvía y, tras algunos movimientos, queda en ángulo con el cable.

Fig. 76.—Una corriente eléctrica que fluye a través de un cable desviará la aguja de una brújula.

A continuación, forme un bucle rectangular de alambre y coloque la aguja dentro, como se muestra en la Figura 77. Se obtendrá una mayor desviación. Si se forma un bucle de varias vueltas, la desviación será aún mayor.

Estos experimentos fueron realizados por primera vez por Oersted, en 1819, y muestran que la región alrededor de un cable que transporta una corriente eléctrica tiene propiedades magnéticas .

Fig. 77.—Si se forma un bucle de alambre alrededor de la aguja de una brújula, la desviación será mayor.

Otro experimento interesante que muestra el efecto magnético de una corriente eléctrica al circular por un cable se puede realizar conectando un cable de cobre grueso a dos o tres pilas de bicromato de potasio. Sumerja el cable en una pila de limaduras finas de hierro y un grupo grueso de ellas se adherirá al cable, como se muestra en la Figura 78.

Tan pronto como se interrumpe el circuito de modo que la corriente eléctrica deja de fluir, las limaduras se caerán, mostrando que el efecto magnético cesa con la corriente.

Fig. 78.—Limas de hierro agrupadas en un cable que transporta una corriente eléctrica.

Estos tres sencillos experimentos han demostrado que si se pasa una corriente eléctrica por un cable de cobre, este desviará la aguja de una brújula, atraerá limaduras de hierro, etc., mientras la corriente siga fluyendo. En cuanto se interrumpe la corriente, se destruye el efecto magnético .

La región en las proximidades de un cable que transporta una corriente es un campo de fuerza a través del cual fluyen líneas de magnetismo exactamente de la misma manera que lo hacen en las proximidades de un imán de barra o de herradura.

Fig. 79.—Fantasma magnético formado alrededor de un cable que transporta una corriente eléctrica.

Esto se demuestra fácilmente perforando un pequeño agujero en un trozo de cartón y pasando un cable que transporta una fuerte corriente eléctrica a través del agujero.

Si se tamizan unas cuantas limaduras de hierro sobre el cartón y se golpea ligeramente éste con un lápiz al caer, se ordenarán en círculos con el alambre en el centro, formando un fantasma magnético y mostrando las trayectorias de las líneas de fuerza magnética.

Fig. 80.—Fantasma magnético formado alrededor de varias vueltas de alambre.

Al formar el cable en una bobina como en la Figura 80, el campo magnético generado es mucho más fuerte y se ve más claramente, ya que entonces se asegura el efecto combinado de los cables.

Fig. 81.—Tubo de papel envuelto con alambre para fines experimentales.

Enrolle un pequeño tubo de papel de aproximadamente 1,27 cm de diámetro y 10 cm de largo. Enrolle cuidadosamente tres capas de alambre de cobre aislado del n.° 18. Pase una corriente eléctrica a través de él desde dos o tres celdas de una batería y compruebe sus propiedades magnéticas acercándolo a la aguja de una brújula. Descubrirá que la bobina posee propiedades magnéticas muy marcadas y hará que la aguja oscile fácilmente, incluso manteniéndola a cierta distancia.

Si se coloca una barra de hierro dentro del tubo de papel, el efecto magnético aumentará considerablemente.

Fig. 82.—Muestra cómo las líneas de fuerza se "fugan" por los lados de la bobina, desde una bobina de alambre, y cómo son concentradas por un núcleo de hierro.

La presencia de la barra de hierro dentro de la bobina de alambre aumenta enormemente el número de líneas de fuerza que pasan por la bobina.

Fig. 83.—El principio de un electroimán.

Cuando no se utiliza una barra, muchas de las líneas de fuerza se filtran por los lados de la bobina, y solo unas pocas se extienden de extremo a extremo. El efecto del núcleo de hierro no solo disminuye la fuga de las líneas de fuerza, sino que también añade muchas más a las ya existentes. Por lo tanto, la fuerza magnética de una bobina aumenta considerablemente gracias al núcleo de hierro.

Una bobina de alambre enrollada alrededor de un núcleo de hierro forma un electroimán .

Fig. 84.—si enrollas un alambre aislado alrededor de un clavo común y lo conectas a una batería, se convertirá en un electroimán.

Si enrollas un cable aislado alrededor de un clavo común y lo conectas a una o dos celdas de una batería, se convertirá en un electroimán y recogerá pedazos de hierro y acero.

Si se enrolla el cable alrededor de un pequeño tubo de papel donde se introduce fácilmente un clavo, la bobina lo atraerá al conectar la corriente. Una bobina hueca de este tipo se llama solenoide.

Los electroimanes y solenoides intervienen en la construcción de casi toda la maquinaria eléctrica. Forman los componentes esenciales de dinamos, motores, receptores telefónicos, relés y sirenas telegráficas, y una gran variedad de otros dispositivos.

La forma que se suele dar a un electroimán depende de su uso. La forma más común es la de herradura. Consiste en dos electroimanes montados sobre una horquilla y conectados de forma que los dos polos libres sean Norte y Sur.

Fig. 85.—Si enrollas el alambre alrededor de un pequeño tubo de papel en el que se deslizará fácilmente un clavo, la bobina atraerá el clavo cuando se active la corriente.

Los electroimanes se fabrican a gran escala para elevar grandes piezas fundidas y pesadas piezas de hierro. Estos imanes se utilizan en las grandes acerías y en fábricas donde se fabrican clavos, pernos, etc.

En la gran fábrica de acero de Gary, Indiana, se pueden ver electroimanes monstruosos en maravillosa perfección.

Los barcos llevan el mineral a través de los lagos hasta Gary, donde grandes mandíbulas de acero lo levantan de la bodega del barco y lo llevan a los hornos.

Tras su fundición, grandes máquinas lo vierten. Se divide en enormes lingotes que, calientes, se transportan a la primera parte del laminador.

El lingote se comprime mediante una máquina, se hace más largo y más estrecho, luego se comprime nuevamente y se hace aún más largo y más estrecho.

Comienza su viaje por los rodillos del molino, apretado y prensado aquí y allá, mientras recorre cientos de metros, sin que nadie lo toque. Finalmente llega, un riel de acero al rojo vivo, con la forma y la longitud adecuadas.

Durante este tiempo, el acero ha recorrido un largo camino y ha pasado de ser un lingote informe a un raíl terminado, manipulado íntegramente por maquinaria guiada y controlada por uno o dos operarios, que presionan palancas e interruptores.

Cuando está casi terminado, el riel se desliza por una pendiente ante un hombre que lo sujeta con unas tenazas enormes y, de pie en un extremo, lo recorre con la mirada. Al observarlo, detecta los defectos, mueve la mano izquierda o derecha, y otro hombre, en las palancas de la enderezadora, endereza el riel según las instrucciones.

Y pronto hay diez raíles, perfectamente rectos, uno al lado del otro, y otros más bajando por la pendiente para encontrarse con la mirada del hombre.

Todavía están demasiado calientes para el toque de cualquier hombre, por lo que un hombre sentado en una torre toca un interruptor eléctrico y a lo largo de los rieles superiores se desliza un electroimán monstruoso.

El imán avanza y cae sobre los diez rieles, uno al lado del otro y con un peso de miles de kilos. El hombre en la torre presiona otro interruptor, activando así la corriente, y la electricidad une los rieles al imán.

Con permiso, de "Solenoides" de CR Underhill. Imanes de elevación del tipo conocido como imanes de placa, palanquilla y lingote.

Los diez rieles se levantan a la vez, tan fácilmente como si levantaras una aguja con un imán de herradura; se llevan a un vagón plano y, cuando se bajan a su posición, se corta la corriente, liberando los rieles y el imán viaja de regreso para buscar otra carga.

Inducción

En 1831, Michael Faraday, famoso químico y físico inglés, descubrió que si se sumerge repentinamente un imán en una bobina hueca de alambre, se genera una corriente eléctrica momentánea en la bobina. Mientras el imán permanece inmóvil, no induce corriente en la bobina, pero al moverse de un lado a otro, genera corrientes. La fuente de energía eléctrica es el trabajo mecánico realizado al mover el imán.

Fig. 86.—Muestra cómo una corriente eléctrica puede ser inducida por una barra magnética y una bobina.

El medio que transforma la energía mecánica en electricidad es el campo magnético que ya hemos visto que existe en las proximidades de un imán.

Una corriente eléctrica producida en una bobina de esa manera se dice que es una corriente inducida y el fenómeno es el conocido como inducción magnética .

La inducción magnética se encuentra en el dinamo, la bobina de inducción, el teléfono, el transformador, algunos tipos de motores y una serie de otros dispositivos eléctricos.

Fig. 87.—Un imán de herradura y una bobina dispuestos para producir corrientes eléctricas por inducción .

Un experimento sencillo para producir electricidad por inducción magnética consiste en enrollar varias vueltas de alambre fino aislado alrededor de la armadura o el retenedor de un imán de herradura, dejando los extremos del alambre libres para que entren en contacto con los polos del imán permanente. Conecte los extremos de la bobina a un galvanómetro sensible, de ^{modo que} los extremos de la armadura estén en contacto con los polos del imán de herradura, como se muestra en la Figura 87.

Manteniendo el imán fijo, retire repentinamente la armadura. El galvanómetro mostrará una corriente momentánea. Lleve repentinamente la armadura a los polos del imán; otra corriente momentánea en sentido inverso circulará por el circuito.

El hecho de que se trata de una corriente inversa se muestra por las acciones del galvanómetro, ya que se notará que la aguja oscila en la dirección opuesta esta vez.

También se observará que no se produce corriente cuando la bobina y el imán están estacionarios. Solo se genera corriente cuando la bobina y el imán se aproximan o se separan repentinamente.

Esto se debe a que solo entonces cambia el campo magnético. El campo es más intenso cerca del imán y, por lo tanto, si se mueve el imán o la bobina de alambre, la intensidad de la parte del campo que interseca la bobina cambia. Las corrientes inducidas solo pueden generarse mediante un campo magnético variable .

CAPÍTULO VI UNIDADES ELÉCTRICAS

El amperio

Hay ciertos términos utilizados en el campo eléctrico para distinguir varias propiedades y calidades de la corriente eléctrica con los que es bueno que el joven experimentador se familiarice.

Una de las primeras unidades que se suelen requerir para realizar comparaciones inteligentes es la unidad de medida. El cuarto es la unidad de medida comúnmente aplicada a los líquidos y se basa en el espacio que ocupa un volumen determinado. La libra es una unidad de peso que determina la cantidad de cualquier sustancia comparando la fuerza que la gravedad ejerce al atraerla hacia la tierra con el mismo efecto de la gravedad sobre otro peso estándar.

La corriente eléctrica es invisible e ingrávida, y por estas y otras razones no puede medirse en cuartos ni pesarse en libras. La única forma de medirla es mediante algunos de los efectos que produce. Los efectos químicos, electromagnéticos o térmicos pueden constituir la base de un sistema de medición.

El primer método utilizado para medir la corriente eléctrica fue el químico.

Si se hace pasar una corriente a través de una solución de sulfato de cobre (vitriolo azul) mediante dos placas de cobre, el cobre se depositará en una placa y se disolverá en la otra. Si la corriente proviene de una batería, el cobre se depositará en la placa conectada al zinc de la batería. Si se deja circular la corriente brevemente y se extraen y pesan las dos placas de cobre, se descubrirá que una es considerablemente más pesada que la otra.

El cobre se ha extraído de una placa y se ha depositado en la otra mediante corrientes eléctricas . La cantidad de corriente eléctrica que deposita 1,177 gramos de cobre en una hora se llama amperio . El amperio es la unidad de medida de la corriente eléctrica e implica cantidad o cantidad.

El método químico para medir la corriente se aplicó en su momento a la distribución de corriente eléctrica para iluminación y suministro de energía. Hace muchos años, los contadores domésticos, utilizados para medir la corriente, consistían en un recipiente con dos placas de cobre. La corriente utilizada en la casa hacía que el cobre se depositara en una placa, y al pesarla, la compañía eléctrica podía determinar la cantidad de corriente utilizada y, por lo tanto, el importe de la factura. Los contadores actuales utilizan los efectos magnéticos de la corriente en lugar de los químicos, como se describe más adelante.

El Volt

Para fines explicativos, la corriente eléctrica puede compararse con una corriente de agua que fluye a través de una tubería.

Si colocas tu pulgar sobre el extremo de una tubería por donde fluye agua, éste empujará tu pulgar hacia afuera debido a la presión que ejerce el agua.

Las corrientes eléctricas también ejercen una presión , sólo que en el lenguaje eléctrico no se la llama presión, sino fuerza electromotriz o potencial .

La presión del agua le permite pasar a través de pequeñas aberturas y vencer la resistencia que ofrece la tubería.

Los cables y otros conductores eléctricos no ofrecen una vía completamente libre para la corriente eléctrica, sino que también poseen una resistencia. Es el potencial de la fuerza electromotriz el que supera la resistencia e impulsa la corriente a través del cable.

Se ha aprovechado este hecho para fijar una unidad de presión eléctrica llamada voltio . La presión del agua en una tubería se mide en libras, pero la presión de una corriente eléctrica en un cable se mide en voltios . El voltio es la unidad de fuerza eléctrica que hace que una corriente de un amperio fluya a través de una resistencia de un ohmio .

El Ohm

El ohmio es la unidad de resistencia eléctrica. El ohmio estándar es la resistencia que ofrece una columna de mercurio puro con una sección de un milímetro cuadrado y una longitud de 106,28 centímetros a una temperatura de 0 °C.

La presión que hará pasar suficiente corriente a través de dicha columna de mercurio para depositar 1,177 gramos de cobre en una hora es un voltio, y al hacerlo ha pasado una corriente de un amperio a través de una resistencia de un ohmio.

Las unidades ohmio, amperio y voltio, recibieron su nombre en honor a los tres grandes electricistas: Ohm, Ampère y Volta.

Estas tres unidades guardan una relación muy estrecha entre sí, lo cual se explica mediante la Ley de Ohm.

La Ley de Ohm es una simple declaración de hechos que conviene que el joven electricista comprenda a fondo, ya que casi podría decirse que es la base del diseño de casi todos los instrumentos eléctricos.

Es simplemente esto: la intensidad de una corriente es igual al voltaje dividido entre la resistencia. Se puede expresar con símbolos como: C = E/R . Donde C es la corriente en amperios, E es el potencial en voltios y R la resistencia en ohmios.

A modo de ejemplo sencillo, supongamos que una pequeña sirena telegráfica está conectada a una batería y que el voltaje de esta es de diez voltios . Supongamos además que la resistencia de los cables de conexión de la sirena y de la propia batería es de cinco ohmios . Conociendo estos dos datos, es muy fácil calcular cuántos amperios fluyen a través de la sirena sustituyendo estos valores en la ecuación de la siguiente manera:

C = E/R

E = 10 voltios y R = 5 ohmios

Por lo tanto C = 10/5 o 2 amperios

Para indicar fracciones o valores muy grandes del amperio, voltio y ohmio, se acostumbra a utilizar los siguientes términos:

Milivoltio = 1/1000 de un voltio

Millamperio = 1/1000 de un amperio

Kilovoltio = 1000 voltios

Meg-ohmio = 1.000.000 ohmios

El vatio

No hay duda de que es perfectamente evidente que el agua en una tubería de un tamaño determinado, a una presión de 100 libras, es más potente que un chorro de agua en una tubería del mismo tamaño, a una presión de 25 libras.

Del mismo modo, una corriente eléctrica representa más potencia a un potencial de 100 voltios que la que representaría a 25 voltios. La unidad de potencia eléctrica se llama vatio . Un vatio se representa por una corriente de un amperio que fluye por un cable a un potencial de un voltio.

La cantidad de vatios se calcula multiplicando el voltaje por el amperaje. En el caso de la sirena y la batería, utilizadas como ejemplo para explicar la Ley de Ohm, donde el voltaje era 10 y el amperaje 2, la cantidad de vatios es 10 x 2, o 20 vatios.

Setecientos cuarenta y seis vatios representan un caballo de potencia eléctrico. Mil vatios se llaman kilovatios .

El Coulomb

Hasta el momento, ninguna de las unidades ha tenido en cuenta el elemento tiempo.

Si se permitiera que el agua fluyera de una tubería a un tanque hasta que hubieran pasado diez galones, no sería posible determinar su caudal sabiendo que han pasado diez galones, a menos que también se supiera cuánto tiempo ha estado fluyendo. Diez galones por minuto o diez galones por hora indicarían el caudal.

Un amperio que fluye durante un segundo es la unidad eléctrica de flujo. Esta unidad se llama culombio .

Un amperio que fluye durante una hora se llama amperio-hora . El número de amperios-hora se obtiene multiplicando la corriente en amperios por el tiempo en horas.

Se puede decir que una batería tiene una capacidad de 10 amperios hora. Esto significa que entregará un amperio durante 10 horas (1 amperio x 10 horas = 10 amperios hora) o 2 amperios durante 5 horas (2 amperios x 5 horas = 10 amperios hora).

El mismo factor temporal se considera en relación con el vatio. Un vatio que fluye durante una hora es un vatio-hora , y un kilovatio que fluye durante una hora es un kilovatio-hora .

La diferencia entre corriente alterna y corriente continua

Hay dos tipos distintos de corriente eléctrica que se suministran para iluminación y energía: una conocida como corriente continua y la otra como corriente alterna .

Una corriente continua es aquella que circula en una sola dirección. Puede representarse mediante una línea recta, como la A en la Figura 88.

Una corriente alterna invierte su dirección y circula primero en un sentido y luego en el otro. Puede representarse mediante una línea curva, como se muestra en la Figura 88. Comienza en cero y se vuelve cada vez más intensa. Luego, comienza a disminuir hasta que deja de circular corriente. En este punto, se invierte y comienza a fluir en sentido contrario, aumentando gradualmente y luego disminuyendo de nuevo.

Esto se repite un número definido de veces por segundo; cuando la corriente sube desde cero, se invierte y vuelve a cero, se dice que pasa por un ciclo .

Fig. 88.—Representación gráfica de una corriente continua y una alterna.

La parte de la línea curva de a a b en la Figura 88 representa la primera parte de la corriente, cuando asciende. De b a c representa su descenso. El punto en el que la línea curva cruza la línea recta es cero. En c, la corriente cruza la línea y comienza a fluir en dirección opuesta hasta llegar a d , punto en el que se detiene y vuelve a cruzar la línea para fluir en su dirección original y repetir el ciclo .

En el lenguaje eléctrico, la parte de la corriente de a a c o de c a e se conoce como alternancia . De a a e se llama ciclo.

La razón por la que se suele usar corriente alterna en lugar de corriente continua es que puede transmitirse por cables a largas distancias de forma más económica que la corriente continua. Esto se explica con más detalle más adelante en el capítulo dedicado a los transformadores reductores.

El número de ciclos que ocurren en un segundo se conoce como frecuencia de la corriente. La frecuencia habitual de las corrientes alternas comerciales es de 60 ciclos por segundo o 7200 alternancias por minuto.

CAPÍTULO VII APARATOS ELÉCTRICOS

Cables

Las corrientes eléctricas suelen conducirse de un lugar a otro, a voluntad, mediante conductores llamados cables . Existe una gran variedad de cables, cada uno adaptado a una función específica.

Los cables suelen estar recubiertos con un material llamado aislante para evitar la pérdida de corriente eléctrica al entrar en contacto con otros cuerpos o circuitos. Los aislantes son sustancias que no conducen la electricidad.

Los cables que están aislados por trenzas gruesas de fibra de algodón y luego impregnados con algún compuesto, como creosota, se llaman cables resistentes a la intemperie y son los más adecuados para el servicio exterior, donde deben estar expuestos a la acción de los elementos.

Los cables utilizados para el cableado interior de edificios, etc., suelen estar aislados con caucho, sobre el que se coloca una trenza de algodón para proteger el caucho.

El caucho no puede utilizarse como aislante para todos los cables, aunque su valor aislante es muy grande, debido a que se deteriora en muchas condiciones.

Los cables recubiertos de caucho y resistentes a la intemperie se fabrican con diversos aislamientos. Algunos pueden tener solo una capa aislante, mientras que otros tienen muchas. Se utilizan diferentes sustancias como aislantes para adaptar el cable a un propósito específico. El cobre suele ser el único metal utilizado para fabricar el cable o conductor. Esto se debe a que el cobre es un mejor conductor que cualquier otro metal, excepto los metales preciosos, como el oro y la plata, cuyo costo impide su uso para tales fines. El cable puede ser sólido o estar compuesto por varios conductores pequeños para que sea flexible.

Las diversas combinaciones de capas aislantes, junto con un conductor sólido o trenzado, han hecho posible una variedad de portadores de corriente, conocidos como:

Cable de teatro o escenario

Cable de ascensor

Alambre de fijación

Cable telefónico

Cable minero

Cable de alimentación

Cervecería Cord

Cable calefactor, etc.

dependiendo del uso especial para el cual fueron diseñados.

Los alambres que el joven experimentador probablemente usará con mayor frecuencia en su trabajo se conocen como alambres magnéticos y se emplean para fabricar electroimanes, bobinas y diversos devanados. Los alambres magnéticos pueden aislarse con seda, algodón o esmalte.

Los alambres recubiertos de seda y de algodón se pueden obtener con recubrimiento simple o doble.

Se utilizan alambres con una sola cubierta de seda o esmalte cuando se desea ahorrar espacio, ya que la cubierta de estas dos clases de alambres magnéticos es más delgada que la del alambre recubierto de algodón o de doble seda y, en consecuencia, requieren menos espacio para enrollarse.

El tamaño del alambre se indica por su diámetro, y en los Estados Unidos se mide con el calibre Brown y Sharpe, a menudo indicado con el término "B. & S".

En la tabla anterior se muestran los distintos tamaños de alambre del calibre Brown y Sharpe, y también varias de sus características, como peso, resistencia, etc.

Aisladores

El recubrimiento que se coloca sobre los cables no es la única precaución que se toma para aislarlos, sino que en el caso de cableado permanente suelen montarse sobre soportes de vidrio o porcelana.

Fig. 89.—Grapas y abrazaderas de madera utilizadas para tender cables de baja tensión.

Los cables utilizados para baterías, timbres, teléfonos, etc., que funcionan con baterías y cuyo voltaje no supere los 20 voltios, pueden tenderse bajo grapas aislantes o listones de madera en el interior de un edificio. Si están en el exterior y expuestos a la intemperie, deben montarse sobre perillas adecuadas de vidrio o porcelana.

Fig. 90.—Aisladores de porcelana para soportar cables de luz eléctrica.

Los cables de luz eléctrica para uso interior suelen estar sostenidos por aisladores hechos de porcelana y conocidos como grapas, perillas o tubos según la forma.

Las líneas telefónicas, telegráficas y eléctricas suelen estar sostenidas por perillas de vidrio o grandes aisladores de porcelana que se atornillan a clavijas de madera.

Fig. 91.—Postes de unión y pasadores de aisladores de vidrio utilizados para sostener cables telegráficos y telefónicos.

Postes de unión

Los postes de conexión son el dispositivo más conveniente para realizar conexiones rápidas entre cables y otras partes de aparatos eléctricos.

Los bornes de conexión se pueden fabricar o comprar. Los comprados son, por supuesto, los mejores y mejorarán enormemente la apariencia de cualquier instrumento en el que se monten.

En la Figura 92 se muestran varios de los tipos de postes fabricados más conocidos.

Fig. 92.—Tipos de bornes de unión.

La Figura 93 muestra diferentes maneras de fabricar bornes y conectores sencillos con tornillos, arandelas, armellas y tiras metálicas. Los dibujos son autoexplicativos y no requieren comentarios.

Fig. 93.—Postes de unión hechos en casa.

Los tornillos y tuercas que se pueden conseguir a partir de pilas secas antiguas son muy cómodos de utilizar para bornes de conexión y otros fines similares.

Interruptores y cortacircuitos

En trabajos eléctricos se utilizan interruptores y cortacircuitos para encender y apagar la corriente.

Si el experimentador decide fabricarlos él mismo, debe tener cuidado de construirlos de manera resistente y duradera, ya que suelen estar sujetos a un uso considerable, con el consiguiente desgaste.

Fig. 94.—Poste de unión retirado del carbón de una pila seca.

En la Figura 95 se ilustran varios interruptores caseros muy simples.

Fig. 95.—Interruptores simples. A , Interruptor de un solo punto. B , Interruptor de dos puntos. C , Interruptor de tres puntos. D , Interruptor de cinco puntos. E , Palanca con extremo enrollado para formar la manija. F , Palanca con manija hecha de un carrete.

El primero que se muestra ( A ) tiene un contacto, formado al introducir una tachuela con cabeza de latón a través de una pequeña tira de cobre o latón.

El brazo móvil es una tira de cobre o latón, enrollada en un extremo para formar una manija. El otro extremo gira mediante un tornillo de latón. Este tornillo atraviesa una pequeña tira de cobre o latón con un borne de conexión en el extremo. Se debe colocar una pequeña arandela de cobre entre el brazo móvil y la tira de cobre para facilitar el funcionamiento del interruptor.

B muestra un interruptor algo similar en la misma ilustración, sólo que en este caso se utiliza un mango hecho a partir de la mitad de un carrete, en lugar de enrollar el extremo del brazo.

Las otras ilustraciones muestran cómo se puede aplicar el mismo método de construcción para fabricar interruptores que tengan más de un "punto" o contacto.

No se han proporcionado dimensiones para la construcción de estos interruptores, ya que sin duda es más fácil para el joven experimentador usar materiales que tenga a mano y construir un interruptor de sus propias dimensiones. Solo se necesita una sugerencia: biselar los bordes inferiores del brazo con una lima para que se deslice sobre la cabeza de la tachuela de latón con mayor facilidad.

Los interruptores que se muestran en la Figura 96 ​​son capaces de transportar corrientes más pesadas que los que se acaban de describir y se aproximan más al tipo utilizado en los cuadros de distribución de iluminación y energía.

La base puede ser de madera, pero preferiblemente debe estar hecha de alguna sustancia aislante como fibra o pizarra.

Fig. 96.—Interruptores de cuchilla.

Los patrones para las piezas de metal se muestran en la Figura 97. Estas se cortan a partir de láminas gruesas de latón o de cobre y luego se doblan en forma con un par de alicates de punta plana.

La manija del interruptor unipolar se mueve sobre la lengüeta metálica.

El interruptor bipolar es casi un duplicado del tipo unipolar, pero tiene dos juegos de palancas y contactos, accionados por la manija, en lugar de uno.

Fig. 97.—Piezas metálicas para los interruptores de cuchilla.

Los extremos de las hojas, a los que se conecta el mango, están doblados en ángulo recto y se fija un travesaño de madera dura entre ellos. El mango se fija al centro del travesaño.

Después de ensamblar el interruptor, doble las distintas partes hasta que queden "alineadas", es decir, que estén en la posición adecuada una con respecto a la otra, de modo que las cuchillas caigan en los contactos sin ejercer presión sobre un lado u otro del mango para forzar las cuchillas a alinearse.

Fusibles

Los fusibles se utilizan para evitar que los instrumentos y cables eléctricos se dañen debido al exceso de corriente. Cuando una corriente eléctrica pasa a través de una resistencia, produce calor .

Un fusible suele ser un trozo corto de plomo o alguna aleación que se funde a baja temperatura y se inserta en el circuito para que la corriente fluya a través de él. Si fluye demasiada corriente, este se calentará y se fundirá debido a su bajo punto de fusión, interrumpiendo así el circuito y cortando la corriente hasta que se determine la causa del exceso de corriente.

Los fusibles se clasifican de acuerdo a la cantidad de corriente que se requiere para "quemarlos" y, por lo tanto, se denominan fusibles de 1, 3, 5 o 10 amperios, según sea el caso.

Fig. 98.—Fusibles simples. A , Bloque de fusibles con fusible de alambre simple. D , Bloque de fusibles con fusible de mica en posición.

Cuando se funde un fusible en un tranvía, en un circuito de luz o de electricidad, se debe a que intenta pasar una cantidad de corriente mayor de la que el circuito puede transportar con seguridad. Si no se colocara un fusible en dicho circuito para cortar la corriente antes de que se alcance el punto de peligro, cualquier dispositivo eléctrico podría quemarse o, en casos extremos, los cables podrían calentarse tanto que provoquen un incendio grave.

La figura 98 muestra varias formas simples de fusibles que el experimentador puede fabricar fácilmente para proteger las baterías, etc., de cortocircuitos.

El fusible más simple posible consiste simplemente en un pequeño trozo de cable de plomo o una tira de papel de aluminio grueso sujeto entre dos postes de conexión montados sobre un bloque de madera.

Se puede hacer el mismo tipo de mecha a partir de una tira de mica de aproximadamente dos pulgadas y media de largo y media pulgada de ancho.

Una tira de lámina fina de cobre se dobla alrededor de los extremos de la tira de mica.

Se extiende un trozo de alambre fusible entre los dos contactos de cobre y se fija a cada uno con una gota de soldadura. Se puede conseguir alambre fusible de cualquier capacidad de amperaje en la mayoría de las tiendas de suministros eléctricos.

Este fusible se sujeta en un soporte como el que se muestra en D. Los contactos son de lámina de cobre o latón. Deben encajar firmemente para que hagan contacto perfecto con los extremos de cobre de la tira de mica.

Pararrayos

Los pararrayos se utilizan para proteger todos los cables que llegan a un edificio desde el exterior, especialmente los cables telegráficos o telefónicos, de modo que la electricidad estática producida por los rayos no dañe los instrumentos.

Los pararrayos pueden construirse de muchas maneras y con diferentes materiales, pero sólo hay dos tipos que el experimentador medio podrá utilizar.

Fig. 99.—Pararrayos e interruptor de cable de tierra.

El pararrayos que se muestra en la Figura 99 es del tipo conocido como "pararrayos con interruptor de tierra". Se utiliza principalmente en líneas telegráficas.

Consiste en tres piezas de chapa de latón de aproximadamente un dieciseisavo de pulgada de espesor, y con la forma que se muestra con A , B y C en la Figura 100.

Las piezas de metal están montadas sobre un bloque de madera con un espacio estrecho de aproximadamente una treinta y dos de pulgada que las separa.

Fig. 100.—Pararrayos de fabricación casera.

Las dos piezas exteriores están equipadas con dos postes de unión cada una, y la pieza central de forma triangular está equipada con un poste.

Entre cada una de las piezas de metal se perfora un agujero de aproximadamente un octavo de pulgada de diámetro.

Haz un pasador metálico cónico que se pueda colocar firmemente en los agujeros y que haga contacto entre las piezas metálicas.

Los dos cables de línea exteriores del circuito telegráfico están conectados a las piezas metálicas exteriores C y B. A está conectado a tierra .

En caso de una tormenta eléctrica, si los cables se cargan, el pequeño espacio entre las placas de metal permitirá que la carga salte y pase sin causar daño al suelo.

Si se desea una protección completa, sólo es necesario insertar el enchufe en uno de los orificios y de esta manera “conectar a tierra” cualquiera de los cables o cortocircuitarlos ambos.

Fig. 101.—Pararrayos para cables telefónicos.

El pararrayos que se muestra en la Figura 101 está diseñado para su uso en cables telefónicos. Se trata de un fusible común con un pararrayos formado por dos bloques de carbón de aproximadamente una pulgada cuadrada. Los bloques descansan sobre una tira de cobre y se mantienen en su lugar mediante una tira de resorte conectada a B.

Los bloques de carbono están separados por un trozo de mica fina, del mismo tamaño que los bloques.

El poste B está conectado a uno de los cables de la línea telefónica cerca del punto donde entra al edificio desde el exterior. El poste A está conectado al instrumento; el C está conectado a tierra.

A cada uno de los cables telefónicos se debe conectar un pararrayos de este tipo.

Si los cables de línea entran en contacto con un cable de alimentación, existe el riesgo de dañar los instrumentos. Sin embargo, si se conecta un pararrayos al circuito, esto se evitaría fundiendo el fusible. Si los cables se cargan por un rayo, la carga puede atravesar fácilmente el borde de la mica entre los dos bloques y llegar a tierra.

CAPÍTULO VIII INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN ELÉCTRICA

Un instrumento diseñado para medir la fuerza electromotriz (presión eléctrica) se llama voltímetro . Un instrumento diseñado para medir el volumen de la corriente se llama amperímetro .

Hay muchas formas de medidores confiables para medir corriente y voltaje, pero todos son más o menos costosos y están fuera del alcance de un niño común.

Algunos medidores están hechos con más cuidado que un reloj y están provistos de finos resortes de espiral y cojinetes enjoyados, pero todos dependen del mismo principio para su acción, es decir, los efectos mutuos producidos entre una aguja magnética y una bobina de cable aislado que transporta una corriente eléctrica.

Los pequeños medidores descritos en este capítulo son sencillos y económicos, pero bastante sensibles. A diferencia de un medidor con espiral, soportan un manejo brusco, pero, por supuesto, no deben someterse a dicho manejo innecesariamente.

Se describen dos tipos de medidores. Ambos funcionan con el mismo principio, pero uno es más complejo que el otro.

Un voltímetro y amperímetro simples

Se corta un zócalo de madera dura de 12,7 cm de largo, 6,35 cm de ancho y 1,25 cm de grosor. En el centro, se corta una ranura de 0,9 cm de ancho y 3,8 cm de largo, a lo largo de la tabla. A cada lado de la ranura, se pegan dos pequeños bloques de madera de 3,8 cm de largo, 0,6 cm de grosor y 1,25 cm de alto.

Fig. 102.— A , Base, mostrando la ranura. B y C , Lados y parte superior de la bobina. D , Base y bobina en posición.

Cuando estén firmemente en su posición, pegue una tira de madera de dos pulgadas y media de largo, tres cuartos de pulgada de ancho y un octavo de pulgada de espesor en la parte superior como se muestra con D en la Figura 102.

Utilizando estos como soporte, enrolle una bobina horizontal compuesta por 200 pies de alambre recubierto de seda calibre B. & S. No. 36.

A continuación, se fabrica una aguja con un trozo de resorte de reloj. Debe medir aproximadamente una pulgada y cuarto de largo y un octavo de pulgada de ancho.

Enderezarlo doblándolo y luego calentar el centro en una pequeña llama de alcohol hasta que el centro esté al rojo vivo, teniendo cuidado de mantener los extremos lo más fríos posible.

El resorte se monta sobre un pequeño eje de acero, fabricado con una aguja de coser común. La pieza debe tener 1,27 cm de largo. Debe tener puntas muy afiladas en ambos extremos. Los extremos se pueden afilar mediante un afilado.

Fig. 103.—Disposición de la aguja y el puntero.

Perfore un pequeño orificio lo suficientemente grande como para que la aguja pase por el centro del resorte. Inserte la aguja en el orificio y fíjela en el centro con dos pequeños trozos circulares de madera que encajen bien en la aguja. Un poco de pegamento o lacre servirá para que todo quede firme.

El puntero es un trozo de paja de escoba, de unos siete centímetros de largo. Perfore un pequeño agujero en la parte superior de una de las abrazaderas de madera e inserte el puntero en él, fijándolo con un poco de pegamento. El puntero debe estar perfectamente recto y en ángulo recto con el resorte.

Perfore un pequeño agujero en la base de una de las abrazaderas de madera y pegue un clavo de alambre pequeño. El clavo sirve de contrapeso y mantiene el puntero en posición vertical.

El resorte se debe magnetizar enrollando diez o doce vueltas de alambre magnético alrededor de un extremo y conectándolo a una batería por un momento.

Fig. 104.— A , Cojinetes. B , Cómo se monta la aguja.

La aguja está montada en dos pequeñas piezas de lámina fina de latón, de una pulgada de largo y media pulgada de ancho. Doble cada tira en ángulo recto por el centro y, a 6 mm de un extremo, haga una pequeña hendidura con un clavo puntiagudo y un martillo.

Las tiras se deslizan ahora hacia abajo en el centro de la ranura de la bobina, con las hendiduras dentro de la bobina y exactamente una frente a la otra. Una vez encontrada la posición exacta, se pueden fijar con dos tornillos muy pequeños.

La aguja de coser de punta afilada, junto con el resorte imantado, el indicador y el contrapeso, debe deslizarse dentro de las hendiduras de las tiras y oscilar libremente. Puede que requiera limarla y doblarla un poco, pero el trabajo debe hacerse con paciencia, ya que el correcto funcionamiento del medidor depende de que la aguja oscile libre y fácilmente en su lugar.

Fije una tabla vertical, de cuatro pulgadas de ancho y un cuarto de pulgada de espesor, a la tabla base, en la parte trasera de la bobina.

Fije un trozo de cartón grueso al montante por medio de pequeños bloques, en tal posición que el puntero oscile muy cerca de él pero sin tocarlo.

El medidor ya está completo, salvo por marcar o calibrar la escala. El método para lograrlo se describirá más adelante.

Fig. 105.—El medidor terminado.

Si el medidor está enrollado con cable calibre 36 B&S, se trata de un voltímetro para medir voltaje. Si está enrollado con cable calibre 16 B&S, se trata de un amperímetro para medir amperios.

Un voltímetro y amperímetro portátiles

La bobina en la que se enrolla el alambre se ilustra en la Figura 106. La madera es cedro español, con el que se fabrican las cajas de puros. Debe tener un grosor de 0,6 mm y se puede trabajar fácilmente con una navaja. Al trazar la pieza, trace las líneas en la madera con la punta de una aguja de zurcir. Las líneas a lápiz son demasiado gruesas para permitir la precisión en trabajos pequeños. La bobina, una vez terminada, debe estar perfectamente recta y a escuadra.

Las dimensiones se comprenden mejor en las ilustraciones. Al ensamblar la bobina, no utilice clavos. Utilice únicamente pegamento fuerte.

Se necesitan dos bobinas: una para el amperímetro y otra para el voltímetro. Después de terminar las bobinas, líjelas y cúbralas con goma laca.

Fig. 106.—Detalles de la bobina.

La bobina del amperímetro se enrolla con alambre magnético B. & S. n.° 14 recubierto de doble algodón. El voltímetro requiere alambre B. & S. n.° 40 recubierto de seda. En ambos casos, el alambre debe enrollarse cuidadosamente en capas lisas y uniformes. Se perfora un pequeño orificio en la brida para pasar el extremo del alambre al comenzar la primera capa. Después de terminar el bobinado, se deben dejar aproximadamente quince centímetros de alambre en ambos extremos para conectar los terminales. A continuación, se aplica una capa de goma laca a todo el bobinado. Una tira de cinta de paspartú de media pulgada de ancho enrollada sobre el alambre alrededor de la bobina no solo protegerá el alambre de daños, sino que también le dará a la bobina una apariencia impecable.

La armadura es una pieza de acero dulce de una pulgada de largo, un octavo de pulgada de grosor y tres octavos de ancho. Se perfora un orificio de un octavo de pulgada a un dieciseisavo de pulgada por encima del centro para alojar el eje. De este modo, el centro de gravedad se sitúa por debajo del centro de masas de la armadura, y la aguja siempre volverá a cero si el instrumento está nivelado.

El eje es una varilla de acero Bessemer de un octavo de pulgada y siete dieciseisavos de pulgada de largo. Los extremos están afilados como un cuchillo en la parte inferior, como se indica en la figura.

Fig. 107.—La bobina parcialmente cortada para mostrar el cojinete. Detalles de la armadura y el eje.

En la parte superior de la armadura se perfora un orificio de un dieciseisavo de pulgada para recibir el extremo inferior del puntero, que es un trozo de alambre de aluminio n.° 16, de cuatro pulgadas y media de largo.

Tras perforar los agujeros, la armadura se templa para conservar su magnetismo. Se calienta al rojo vivo y se sumerge en un recipiente con agua salada concentrada. A continuación, se magnetiza frotando un extremo contra el polo de un imán potente.

Los cojinetes están formados por dos tiras de chapa fina de latón, de tres dieciseisavos de pulgada de ancho y una pulgada y un cuarto de largo, dobladas y pegadas a los lados de la bobina.

En la ilustración, se muestra una parte de la bobina cortada. El centro del cojinete está doblado hacia afuera para que el extremo del eje no toque los lados de la bobina. La parte superior del centro está entallada con una lima para formar un alojamiento para los filos del eje.

Fig. 108.—Voltímetro terminado.

La bobina está pegada al centro de una base de madera de 18 cm de largo, 10 cm de ancho y 1,9 cm de grosor. Los terminales de la bobina pasan por dos pequeños orificios en la base y, de allí, a dos grandes bornes. Los cables están incrustados en la parte inferior de la base, es decir, pasan de los orificios a los bornes a través de dos ranuras. Esta precaución evita que se cortocircuiten o se rompan.

La caja consta de dos lados, una parte trasera y una tapa de madera de media pulgada. Mide quince centímetros de alto, diez de ancho y cinco de profundidad. Un frente de vidrio se desliza en dos ranuras poco profundas cortadas en los lados de madera, a un octavo de pulgada del frente.

El estuche se sujeta a la base mediante cuatro tornillos de latón de cabeza redonda que atraviesan la base hasta los laterales. Es fácilmente desmontable en caso de que sea necesario reparar o ajustar el instrumento.

El medidor y su estuche, como se ilustra en la Figura 108, son portátiles y se mantienen en pie. Un pequeño tornillo de latón, lo suficientemente largo como para atravesar la base, sirve para nivelar el instrumento. Si se coloca una pequeña tira de latón en la ranura de la cabeza del tornillo y se suelda para formar lo que se conoce como "tornillo de alas", el ajuste se puede realizar con los dedos, sin necesidad de un destornillador.

Si el instrumento se va a montar en un cuadro eléctrico, se puede mejorar su aspecto con una base más pequeña, de tamaño y forma similares a la parte superior. Los bornes de conexión se montan en el centro de los laterales.

Para calibrar correctamente los medidores, se comparan con un patrón. La escala está formada por un trozo de cartón blanco pegado con dos pequeños bloques en el interior de la caja. Los distintos valores se marcan con bolígrafo y tinta. Por lo tanto, el cristal frontal no se puede colocar hasta que se encuentren.

El valor cero en los medidores normalmente estará en el centro de la escala. Al pasar corriente a través de la bobina, la armadura tiende a oscilar perpendicularmente a las espiras del cable. Sin embargo, dado que la armadura pivota sobre el centro de masas, al oscilar, el centro de gravedad se desplaza y ejerce una fuerza de atracción contraria a la de la bobina. La oscilación indicada por la aguja será mayor cuanto mayor sea la intensidad de la corriente. La aguja oscilará hacia la derecha o hacia la izquierda, dependiendo de la dirección en que pase la corriente a través de la bobina. La aguja del instrumento ilustrado en la Figura 108 está en cero en el extremo izquierdo de la escala. La aguja está inclinada hacia la izquierda, de modo que la corriente se registrará al pasar por el medidor solo en una dirección, pero la escala tendrá un rango de valores más amplio. En este caso, también será necesario cortar una pequeña ranura en la base del instrumento para que la armadura tenga suficiente espacio para oscilar.

Fig. 109.—Circuitos para calibrar el amperímetro y el voltímetro.

Al calibrar el amperímetro, se conecta en serie con el medidor patrón, un juego de pilas potentes y un reóstato. El reóstato se ajusta para obtener diversas lecturas de corriente. A continuación, se localizan las posiciones correspondientes de la aguja del medidor a calibrar para cada valor.

Los voltímetros deben colocarse en paralelo o en derivación entre sí y en serie con varias celdas de la batería. Un interruptor permite que el voltaje de un número variable de celdas pase a través de los medidores. Para asegurar valores fraccionarios de un voltio, el reóstato se coloca en derivación con la primera celda de la batería. Luego, ajustando tanto el interruptor como el reóstato, se puede asegurar cualquier voltaje dentro del rango máximo de la batería.

Este medio de regular el voltaje es común y de gran uso en circuitos telegráficos inalámbricos, como se explicará más adelante.

Al utilizar los medidores, siempre es necesario que el amperímetro esté en serie y el voltímetro en paralelo o en derivación con el circuito.

Galvanoscopios y galvanómetros

En la primera parte del Capítulo V se explicó que varias vueltas de alambre alrededor de la aguja de una brújula harían que la aguja se moviera y mostrara una desviación si se enviara una corriente eléctrica a través de la bobina.

Este instrumento se denomina galvanoscopio y puede utilizarse para detectar corrientes muy débiles. Un galvanoscopio se convierte en un galvanómetro al dotarlo de una escala que permite medir la desviación.

Un galvanómetro es en realidad, en principio, un amperímetro cuya escala no ha sido calibrada para leer en amperios.

Fig. 110.—Galvanoscopio de brújula simple.

Se puede fabricar un galvanoscopio muy sencillo enrollando cincuenta vueltas de alambre de calibre 36 B. & S., recubierto de seda, alrededor de una brújula de bolsillo común. La brújula se puede colocar en un bloque de madera, y la madera se puede dotar de bornes para facilitar las conexiones.

Otra variedad del mismo instrumento se muestra en la Figura 111.

Fig. 111.—Galvanoscopio.

Enrolle unas veinticinco vueltas de alambre recubierto de algodón calibre 30 B. & S. alrededor del extremo inferior de un vaso de vidrio. Deje unos quince centímetros de cada extremo libres para los terminales y, tras retirar la bobina del vaso, ate el alambre con hilo en varios puntos para que no se desenrolle. Presione los dos lados de la bobina para aplanarla y fíjela a un bloque de madera con lacre caliente.

Construya un pequeño puente de madera como se muestra en la Figura 111 y monte una aguja de brújula en el centro. La aguja de brújula puede fabricarse con un trozo de acero flexible, como se describió en el Capítulo I.

Coloque dos bornes en las esquinas del bloque y conecte los extremos de la bobina de alambre a ellos. Gire el bloque de modo que la aguja apunte norte-sur y paralela a la bobina de alambre.

Si se conecta una batería a los bornes de conexión, la aguja volará hasta una posición en ángulo recto con respecto a la que ocupaba primero.

Un galvanoscopio astático es uno con dos agujas con sus polos en direcciones opuestas. El término "astático" significa que no tiene tendencia magnética directriz. Si las agujas de un par astático se separan y pivotan por separado, cada una apuntará al norte y al sur de la manera habitual. Pero al conectarlas con los polos en direcciones opuestas, se neutralizan mutuamente.

Una aguja astática requiere muy poca corriente para girarla en un sentido o en el otro, y por este motivo un galvanoscopio astático suele ser muy sensible.

Un instrumento sencillo de este tipo se puede fabricar enrollando unas cincuenta vueltas de alambre de seda o algodón aislado calibre 30-36 B. & S. alrededor de un vaso de vidrio. Tras retirar la bobina del vaso, se le da forma de elipse y se fija a una pequeña base.

Separa los hilos de alambre en la parte superior de la bobina de modo que queden divididos en dos grupos.

Fig. 112.—Galvanoscopio estático.

Haz un puente o estandarte en forma de U invertida con tiras finas de madera y fíjalo al bloque.

Las agujas son agujas de coser normales que han sido magnetizadas y empujadas a través de una pequeña barra portadora, hecha de una tira de cartón, con sus polos opuestos entre sí, como se muestra en la ilustración.

Fig. 113.—Agujas astáticas.

Se pueden mantener en su lugar en la tira de cartón mediante una pequeña gota de lacre.

Se perfora un pequeño orificio en la parte superior del soporte para pasar el extremo de un hilo. El extremo superior del hilo pasa por un orificio en el puente y se ata a un pequeño tornillo de argolla en el centro de la parte superior del puente.

La barra portadora se pasa por el espacio donde se divide la bobina en la parte superior. La aguja inferior debe quedar suspendida en el centro de la bobina. La aguja superior debe estar por encima y fuera de la bobina.

Los terminales de la bobina están conectados a dos postes de conexión montados en el bloque base.

Gracias a que este galvanoscopio está equipado con una aguja estática, no es necesario girar el instrumento para que la bobina quede orientada al norte y al sur. La más mínima corriente eléctrica que pase por la bobina afectará instantáneamente a las agujas.

Un galvanómetro estático para la detección de corrientes extremadamente débiles y para uso en conexión con un "puente de Wheatstone" para medir la resistencia, como se describe más adelante, constituirá una valiosa adición al laboratorio del joven electricista.

Haz dos bobinas pequeñas similares a las ya descritas en relación con el voltímetro y el amperímetro, pero el doble de largas, como se muestra en la Figura 114.

Enrolle cada una de las bobinas en la misma dirección con alambre recubierto de seda o algodón n.° 36, dejando aproximadamente quince centímetros libres en los extremos para conectarlos a los postes de unión.

Fije cada bobina a la base con pegamento. No las clave ni atornille, ya que podrían afectar la sensibilidad del instrumento. Al montar las bobinas, deje aproximadamente 0,6 mm (1/16 de pulgada) de espacio entre las bridas interiores, por donde pueda pasar la aguja.

Conecte las bobinas enrolladas en las bobinas de modo que el extremo de la capa exterior de la primera bobina esté conectado a la capa interior de la otra. Esta disposición permite que la corriente circule por los devanados en la misma dirección continua, como si la bobina fuera un carrete continuo.

Fig. 114.—Bobina para galvanómetro estático.

Magnetice dos agujas de coser pequeñas y móntelas en un estribo de papel resistente y de buena calidad, como se muestra en la Figura 114. Asegúrese de que los polos estén invertidos, de modo que el polo norte de un imán quede del mismo lado del estribo que el polo sur del otro. Se pueden fijar firmemente con una gota de goma laca o lacre derretido.

Recorta un disco de cartón y divídelo en grados como se muestra en la Figura 115. Pega el disco a la parte superior de las bobinas. Corta una pequeña ranura en el disco para que pase la aguja inferior.

Se debe pegar un poste de madera a la parte posterior de la base. En la parte superior de este poste se fija un brazo del que cuelgan las agujas magnéticas.

Se puede asegurar una fibra fina para suspender la aguja desenredando un trozo de seda de bordado.

Fig. 115.—Galvanómetro estático terminado.

El extremo superior de la fibra se ata a un pequeño gancho en el extremo del brazo. El gancho de alambre se puede torcer para que las agujas se pongan a cero en la escala. El cero debe estar en una línea paralela a las dos bobinas.

La fibra utilizada para suspender las agujas debe ser lo más fina posible. Cuanto más fina sea la fibra, más sensible será el instrumento.

La aguja inferior debe oscilar dentro de las dos bobinas y la aguja superior encima del disco.

Cómo hacer un puente de Wheatstone

El experimentador aficionado encontrará muchas ocasiones en las que es conveniente conocer la resistencia de algunos de sus aparatos eléctricos. Los receptores telefónicos, los relés telegráficos, etc., se clasifican según su resistencia en ohmios. La medición de la resistencia de cualquier instrumento o circuito eléctrico suele realizarse comparándola con la de un circuito conocido, como una bobina de cable previamente probada.

El método más sencillo para medir la resistencia es mediante un dispositivo conocido como puente de Wheatstone. Este instrumento es muy simple, pero a la vez notablemente sensible si se fabrica correctamente. La Figura 116 muestra un puente de Wheatstone.

La base es un trozo de madera dura bien curada, de treinta pulgadas de largo, seis pulgadas de ancho y tres cuartos de pulgada de espesor.

Consigue una tira larga de lámina de cobre calibre 18 B. & S., de una pulgada de ancho, y córtala en tres pedazos, haciendo que dos de los pedazos midan tres pulgadas de largo y el otro pedazo tenga veintitrés pulgadas y media de largo.

Monte las tiras de cobre en la base, como se muestra, procurando que la distancia entre los bordes interiores de las piezas terminales sea de solo 63 cm. Las tiras deben fijarse a la base con pequeños tornillos de latón de cabeza redonda. Monte dos bornes en cada tira corta, en las posiciones que se muestran en la ilustración, y tres en la tira larga. Estos bornes deben atravesar la base y hacer contacto firme con las tiras.

Figura 116.—Puente de Wheatstone.

Luego, haz una escala de papel de veinticinco pulgadas de largo y divídela en cien divisiones iguales de un cuarto de pulgada de largo. Marca cada quinta división con una línea ligeramente más larga y cada décima con una línea del doble de longitud.

Comience en un extremo y numere cada diez divisiones, luego comience en el otro extremo y vuelva a numerarlas, de modo que la escala lea 0, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, de derecha a izquierda en la parte superior y 0, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, de izquierda a derecha en la parte inferior.

Suelde un trozo de alambre de plata alemana calibre 30 B. & S. a una de las tiras cortas de cobre opuestas al extremo de la escala, y luego estírelo firmemente a través de la escala y suéldelo a la tira en el otro extremo.

Cree un contacto de cuchilla aplanando un trozo de alambre de cobre grueso, como se muestra en la Figura 117. Suelde un trozo de alambre flexible, como el de una lámpara, en el otro extremo. Es recomendable colocar en el contacto un pequeño mango de madera, hecho perforando una espiga.

El instrumento ya está prácticamente completo.

Fig. 117.—Contacto con cuchillo.

Para usar el puente de Wheatstone, es necesario tener un conjunto de resistencias de valor conocido. La resistencia de cualquier circuito o aparato desconocido se calcula comparándolo con una de las bobinas conocidas. Es como ir a una tienda y comprar una libra de azúcar. El tendero pesa el azúcar poniéndolo en la báscula con una pesa de hierro de valor conocido, y, suponiendo que el peso es correcto, diríamos que tenemos una, cinco o diez libras de azúcar, según el caso.

El puente de Wheatstone podría llamarse un par de "balanzas eléctricas" para pesar la resistencia comparando una bobina desconocida con una que sabemos que tiene un valor determinado.

El siguiente paso es fabricar algunas bobinas de resistencia estándar. Consigue un cable de calibre 32 B&S recubierto de algodón en un electricista y córtalo en las siguientes longitudes. Colócalo recto en el suelo, con cuidado de no tirar ni estirarlo.

Bobina de 1/2 ohmio: 3 pies y 1/2 pulgada

Bobina de 1 ohmio: 6 pies 1 1/4 pulgadas

Bobina de 2 ohmios: 12 pies y 2 1/2 pulgadas

Bobina de 5 ohmios: 30 pies y 6 1/4 pulgadas

Bobina de 10 ohmios - 61 pies

Bobina de 20 ohmios - 122 pies

Bobina de 30 ohmios - 183 pies

Bobina de 50 ohmios - 305 pies

Estos trozos de alambre se enrollan luego en los carretes de la siguiente manera.

Fig. 118.—Bobina de resistencia. A muestra cómo se dobla el alambre y se enrolla en el carrete. B muestra la bobina terminada.

Este método de bobinado se conoce como método no inductivo, porque los bobinados no generan un campo magnético que pueda afectar la aguja del galvanómetro utilizada en conexión con el puente de Wheatstone como se describe más adelante.

Cada tramo de cable debe doblarse exactamente en el medio y luego enrollarse en los carretes como un solo cable, dejando los dos extremos libres para soldar a los terminales como se muestra en la Figura 118, B.

Los carretes pueden ser los carretes ordinarios sobre los cuales se enrollan el algodón y la seda para coser.

Los terminales de los carretes son trozos de alambre de cobre grueso, calibre 12 o 14 B. & S. Se introducen dos trozos de alambre de aproximadamente tres pulgadas de largo en los orificios perforados en los extremos de cada carrete. Se utiliza una pequeña gota de soldadura para fijar permanentemente los extremos de la bobina a cada uno de los terminales de alambre grueso.

Luego, los carretes se sumergen en una sartén con parafina fundida y se hierven hasta que las burbujas de aire dejan de subir.

Los carretes deberán estar marcados con 1, 2, 10, 20, 30 y 50, según la cantidad de alambre que contenga cada uno según lo indicado en la tabla anterior.

Cómo utilizar un puente de Wheatstone para medir la resistencia

El instrumento está conectado como en la Figura 116.

La resistencia desconocida o el dispositivo que se va a medir se conecta a través del espacio en B. Una de las bobinas estándar conocidas se conecta a través del espacio en A. Un galvanómetro sensible o un auricular telefónico y dos celdas de batería también se conectan como se muestra.

Si se usa un auricular de teléfono, colóquelo cerca del oído. Si se usa un galvanómetro, observe la aguja con atención. Luego, mueva el borde afilado del contacto de cuchilla sobre la escala a lo largo del alambre deslizante de plata alemana hasta que la aguja no se desvíe ni se escuche ningún sonido en el auricular.

Si este punto se encuentra muy lejos de un lado o del otro de la división central de la escala, sustituya el carrete con la siguiente resistencia conocida más alta o más baja hasta que el punto caiga lo más cerca posible del centro de la escala.

Cuando encuentre este punto, anote cuidadosamente la lectura en la escala. Ahora viene la parte más difícil. Casi todos mis lectores, sin duda, han avanzado lo suficiente en aritmética como para poder realizar el siguiente cálculo simple proporcional que debe realizarse para determinar la resistencia de la bobina desconocida.

La resistencia desconocida, conectada a B , guarda la misma relación con la bobina conocida, en A , que la cantidad de divisiones entre el contacto de la cuchilla y el extremo derecho de la escala (fila inferior de cifras) con la cantidad de divisiones entre el borde de la cuchilla y el extremo izquierdo de la escala (fila superior de cifras).

Supongamos que se utilizó una bobina de 5 ohmios en A durante una prueba, y que la aguja del galvanómetro dejó de oscilar cuando el contacto de la cuchilla se situó en la sexagésima división desde el extremo izquierdo o en la cuadragésima división desde el derecho. Para hallar el valor de la resistencia desconocida en B , simplemente hay que multiplicar la resistencia estándar en A por el número de divisiones a la izquierda y dividir el producto entre el número de divisiones a la derecha. El resultado será la resistencia de B en ohmios.

El cálculo en este caso sería el siguiente:

5 X 40 = 200

200/60 = 3,33 ohmios

3,33 ohmios es la resistencia de B.

Esta explicación puede parecer muy larga y compleja, pero si la estudias con atención, descubrirás que es muy sencilla. Una vez que la domines, podrás realizar numerosas mediciones de resistencia que aumentarán enormemente el interés y el valor de tus experimentos.

CAPÍTULO IX CAMPANAS, ALARMAS Y ANUNCIADORES

Un timbre eléctrico se puede comprar prácticamente en cualquier lugar por veinticinco centavos, y desde el punto de vista económico no compensa construir uno.

Una campana no es algo difícil de construir, y el tiempo y el dinero gastados se verán ampliamente recompensados ​​con el conocimiento más íntimo de este útil aparato que se obtendrá al construirla.

La base mide cuatro pulgadas de ancho y cinco pulgadas y media de largo.

Los imanes constan de dos pernos mecanizados, enrollados con alambre magnético recubierto de algodón del n.° 22. Los extremos de fibra se fijan a los pernos para sujetar el alambre.

El alambre se enrolla en cada imán por separado. Se cubren los núcleos con dos o tres capas de papel antes de enrollarlo. Los extremos del alambre se introducen por los orificios en los extremos del núcleo. Los extremos de los pernos se introducen en el yugo y se fijan con tuercas.

Los imanes se fijan a la base de la campana mediante una tira de madera dura a través de la cual pasa un tornillo entre los imanes y la base.

Fig. 119.—Detalles de los carretes magnéticos y del yugo de una campana eléctrica.

La armadura de la campana se muestra en la Figura 120. Está hecha de una pieza de hierro con un resorte de acero remachado, como se ilustra. La armadura está fijada a un pequeño bloque montado en la esquina inferior izquierda de la base.

Fig. 120.—Detalles de la armadura y tornillo de contacto.

Un segundo bloque con un punto de contacto, hecho con un tornillo de latón común, limando el extremo según la forma que se muestra en la ilustración, se monta en la base, de modo que quede opuesto al extremo del resorte de contacto fijado a la armadura. El gong puede tomarse de una campana o un despertador antiguo. Se monta en la parte superior de la base, de modo que el martillo lo golpee en su borde inferior.

El instrumento se conecta como se muestra en la Figura 121. Un terminal de los imanes se conecta al tornillo de contacto. El otro extremo se conecta al borne de conexión. Un segundo borne se conecta a la armadura.

Fig. 121.—La campana terminada.

El resorte de la armadura debe doblarse de manera que la armadura sea empujada contra el contacto.

Si se conecta una batería a la campana, los electroimanes tiran de la armadura y hacen que el martillo golpee el gong. En cuanto la armadura se desplaza una distancia corta, el resorte se separa del contacto e interrumpe el circuito. Los imanes dejan de tirar en cuanto se corta la corriente y el resorte de la armadura hace que esta retroceda y toque el contacto. En cuanto se establece el contacto, la armadura se retrae y el proceso se repite.

Fig. 122.—Diagrama que muestra cómo conectar un timbre, una batería y un pulsador.

Experimentar un poco con la campana le permitirá encontrar rápidamente el ajuste óptimo. La Figura 122 muestra cómo conectar una campana a una batería y a un pulsador. Un pulsador es simplemente un pequeño interruptor que cierra el circuito al presionarlo. No debilite demasiado el resorte de la armadura, ya que el martillo se moverá muy lentamente y con muy poca vida útil. Cada vez que la armadura se acerca a los imanes, debe tocar apenas los núcleos de hierro antes de que la bola golpee la campana.

Una vez que la campana esté en buen estado de funcionamiento, es bueno hacer una pequeña caja que sirva como cubierta para las partes funcionales del instrumento, dejando solo el gong expuesto.

Fig. 123.—Dos pulsadores simples.

Fig. 124.—Diagrama que muestra cómo disponer un sistema de campana de señales de retorno.

A veces es conveniente disponer dos timbres y dos pulsadores para enviar una señal de retorno. En ese caso, se puede emplear el circuito que se muestra en la Figura 124. De esta manera, la persona que contesta el timbre puede indicar que ha escuchado la llamada pulsando el segundo botón. Por ejemplo, un pulsador y un timbre podrían estar ubicados en el último piso de una casa y el otro timbre y botón en el sótano. Una persona en el sótano que desee llamar a otra en el último piso pulsaría el botón. La persona que contesta podría devolver la señal pulsando el botón en el último piso y hacer sonar el timbre del sótano.

Una alarma antirrobo

En la Figura 125 se muestra un método sencillo para fabricar una alarma antirrobo eficaz. La base es un trozo de madera de aproximadamente cinco por seis pulgadas y media pulgada de grosor. Una pequeña tira de latón, A , se fija a la base mediante dos tornillos para madera de cabeza redonda, con los extremos doblados hacia arriba en ángulo recto. La palanca, B , también es una tira de latón. Un extremo se dobla hacia afuera para liberar la tira y los tornillos que están debajo. La palanca pivota en el centro con un tornillo y una arandela. Un pequeño orificio, D , se perfora en el extremo inferior por donde pasan un resorte y una cuerda. El otro extremo del resorte se fija bajo un tornillo y una arandela , C.

Fig. 125.—Trampa de alarma antirrobo.

Para activar la alarma, primero fije la base en un lugar conveniente. Pase la cuerda por la habitación y fíjela. Ajuste la cuerda de modo que la palanca quede a medio camino entre los dos extremos de la tira , A.

Si se toca la cuerda, la palanca se moverá contra la tira A. Si se corta la cuerda, el resorte moverá la palanca hacia el lado opuesto. En cualquier caso, si la alarma está correctamente conectada a una campana y una batería, el circuito se cerrará si se toca la cuerda y la campana sonará.

Un cable que va desde la campana hasta la batería debe conectarse a A , y el otro al tornillo y la arandela , C.

La alarma puede colocarse a lo largo de una ventana o puerta, y un hilo negro puede sustituir la cuerda. Cualquiera que entre en la oscuridad y desconozca la existencia de la alarma corre el riesgo de romper el hilo y hacer sonar la campana.

Una alarma eléctrica

A menudo es deseable disponer un despertador eléctrico de manera que suene una campana continuamente hasta que se apague.

Fig. 126.—Accesorio de alarma eléctrica para un reloj, ideal para madrugadores.

La Figura 126 muestra un accesorio de alarma eléctrica. Consiste en una caja de madera, lo suficientemente grande como para alojar una pila seca común. Una campana se fija en el exterior de la caja. Conecte un terminal de la batería a un terminal de la campana. Conecte los otros terminales de la campana y la batería, cada uno a una cadena corta de latón de unos 10 cm de largo. Los extremos de la cadena se sujetan a un pequeño trozo de fibra de vidrio o caucho duro, de modo que queden aislados entre sí. El extremo opuesto de la fibra se sujeta a un resorte de alambre con una liga o pinza de suspensión soldada al extremo.

Fig. 127.—Detalles de los electrodos de cadena, etc.

El funcionamiento de este accesorio eléctrico es muy sencillo. Dé cuerda a la llave de un despertador común y coloque la abrazadera en la llave. Coloque el reloj de forma que las dos cadenas no se toquen. Ajuste el reloj. Cuando suene la alarma mecánica, la llave girará y torcerá las dos cadenas, cerrando así el circuito eléctrico y haciendo sonar la campana. La campana sonará hasta que se retire la abrazadera. El accesorio se puede conectar a cualquier despertador común.

Un anunciador

Los anunciadores se colocan a menudo en circuitos de alarmas de timbre y antirrobo para indicar dónde se presionó el botón que hace sonar el timbre, en caso de que haya varios.

Los indicadores separados que se utilizan en un anunciador se denominan gotas .

Fig. 128.—Una gota anunciadora.

Se puede hacer una gota con un electroimán y algunas tiras de latón, etc.

El marco está cortado a partir de una lámina de latón grueso y tiene la forma que se muestra en las figuras 128 y 129.

La barra de protección es una tira de metal que pivota sobre el marco en su extremo inferior y tiene el extremo superior levantado para recibir un número o una letra.

La armadura está hecha de una tira de chapa de hierro. Está pivotada sobre el marco en su extremo superior. La tira está doblada en ángulo recto para que caiga frente al imán. La parte inferior de la armadura está doblada en forma de gancho. El gancho encaja en una ranura cortada en la barra de caída. Un resorte de alambre fino se coloca entre el marco y el extremo superior de la armadura para separarla del núcleo cuando la corriente no pasa por el imán.

El electroimán debe enrollarse con alambre magnético recubierto de algodón número 25 B. & S.

Cuando se envía una corriente a través del imán, este atrae la armadura hacia adentro. Esta acción libera el gancho del borde de la ranura en la barra de caída y permite que la barra caiga y traiga el número o la letra a la vista.

Fig. 129.—Detalles del bastidor abatible y la armadura.

Se pueden colocar varias "gotas" en un tablero y en diferentes circuitos para indicar cuál está cerrado en cada momento. Es recomendable colocar una barra como tope, para que el número no baje demasiado. Cada vez que una gota caiga, debe reiniciarse empujando la barra a su posición.

CAPÍTULO X TELÉGRAFOS ELÉCTRICOS

Se llevaron a cabo experimentos en telegrafía ya en el año 1753, cuando se propuso transmitir mensajes representando las letras del alfabeto mediante combinaciones de chispas producidas por una máquina estática; pero éstos fueron de poco valor práctico y no se logró nada de importancia hasta después del descubrimiento de la corriente galvánica.

Muchos de estos antiguos experimentos eran muy rudimentarios y parecen algo ridículos comparados con los métodos actuales. La primera propuesta para un telégrafo eléctrico apareció en la revista Scots' Magazine de febrero de 1753 y muestra varios tipos de telégrafos propuestos que funcionaban mediante la atracción de la electricidad, transmitidos por una serie de cables paralelos, un cable correspondiente a cada letra del alfabeto, y sostenidos por varillas de vidrio cada veinte yardas. Las palabras debían deletrearse mediante la acción de la electricidad al atraer letras de papel o al sonar campanas correspondientes a las letras.

El telégrafo moderno consta esencialmente de cuatro cosas, a saber:

Una batería que produce una corriente eléctrica.

Un cable que conduce la corriente eléctrica de un punto a otro.

Un transmisor para encender y apagar la corriente.

Un aparato receptor electromagnético, que emite en forma de sonidos, las señales producidas por las pulsaciones de la corriente procedente de un punto distante.

La batería puede ser de casi cualquier tipo. Sin embargo, para trabajos telegráficos se prefieren las celdas de gravedad.

Generalmente se utiliza alambre grueso de hierro galvanizado como "línea". Es necesario usar materiales no conductores donde se fija el cable. Para trabajos en exteriores, se utilizan aisladores de vidrio colocados sobre un pasador o soporte de madera, que se fija al poste o edificio donde se apoyará el cable. En el interior de los edificios, se utilizan tubos de goma donde los cables pasan a través de paredes, etc.

El funcionamiento de un telégrafo no es, como mucha gente supone, un asunto complicado o difícil de entender, sino que es bastante sencillo.

La llave es un dispositivo que controla el paso de la corriente eléctrica de forma muy similar a un interruptor convencional. Consiste en una palanca de acero, que gira sobre tornillos de muñón montados en un marco y cuenta con una perilla de goma que el operador sujeta suavemente con el pulgar y el índice. Al presionar la palanca hacia abajo, una punta de platino fijada en la parte inferior de la palanca entra en contacto con otra punta encajada en un casquillo de goma en la base de la llave, de modo que no hay conexión eléctrica entre ambas puntas a menos que la llave esté presionada o "cerrada", como se suele decir. La llave suele estar fijada al banco de operaciones mediante dos varillas llamadas "patas". La palanca está provista de tornillos que permiten ajustar con precisión el recorrido de la llave.

Fig. 130.—Una llave telegráfica típica, que muestra las distintas partes.

El cable de alimentación y la batería están conectados a la llave, de modo que no puede circular corriente hasta que se presione la tecla y se junten los contactos.

Una "sonda" consiste en dos electroimanes montados sobre una base debajo de una pieza plana de hierro móvil que es atraída por el magnetismo de los electroimanes cuando una corriente fluye a través de ellos y es retirada por un resorte cuando ningún magnetismo excita los devanados.

Esta pieza de hierro, llamada armadura, está montada sobre una tira de latón o aluminio llamada palanca. Esta golpea contra un "yunque" de latón y produce los "clics", que forman los puntos y rayas del alfabeto telegráfico.

Fig. 131.—Una sonda telegráfica típica, que muestra las distintas partes.

Cada vez que se pulsa la tecla, se envía una corriente eléctrica a la línea. La corriente fluye a través de los imanes del zumbador y hace que la armadura baje. La palanca golpea el yunque y produce un clic. Al soltar la palanca, se corta la corriente y la palanca sube, haciendo clic contra la parte superior del yunque.

El intervalo entre el primer y el segundo clic puede variar a voluntad según el tiempo que se mantenga pulsada la tecla. Un punto corto se denomina punto y un guión largo . Las combinaciones de puntos, guiones y espacios, ordenadas según el alfabeto Morse, generan señales inteligibles.

Cómo hacer una llave y un zumbador sencillos

Los pequeños instrumentos telegráficos que se muestran en las figuras 132 y 133 no son prácticos para filas largas, pero pueden usarse para enviar mensajes de una habitación a otra y pueden convertirse en fuente de mucha instrucción y placer.

Fig. 132.—Una sencilla llave telegráfica hecha en casa.

La llave es una tira de latón sujeta a una base de madera de la manera que se muestra en la Figura 132. Está equipada con una especie de perilla en el extremo frontal, de modo que se puede agarrar cómodamente con los dedos.

El pequeño puente está hecho de chapa de latón grueso y evita que la palanca se aleje demasiado del contacto en el recorrido ascendente.

Las conexiones se realizan a la palanca de la llave en el extremo posterior y al contacto en el frente mediante los postes de unión, A y B. El poste, C , se conecta con el puente.

La sirena consta de dos pequeños electroimanes montados verticalmente sobre una base de madera. Los imanes están conectados en la parte inferior mediante una lámina de hierro grueso que actúa como yugo.

Fig. 133.—Una sencilla sonda telegráfica de fabricación casera.

La armadura está hecha de chapa de hierro, enrollada como se muestra en la ilustración. Un extremo de la armadura está fijado a un bloque de madera de forma que queda justo encima de los imanes, a unos 3 mm por encima de ellos. El extremo opuesto se mueve verticalmente unos 3 mm entre dos tornillos, cada uno fijado a un bloque de madera montado sobre una tabla vertical en la parte posterior de los imanes. La función de los tornillos es hacer que el clic de la sirena sea más fuerte y claro que si la armadura solo golpeara la madera.

Una banda elástica o un pequeño resorte de alambre que pasa sobre un tornillo y está conectado en el otro extremo a la armadura alejará a esta última de los imanes cuando no pase corriente.

Los terminales de los imanes están conectados a postes de unión montados en la base.

Fig. 134.—Diagrama que muestra cómo conectar dos estaciones telegráficas simples.

La llave y la sirena deben conectarse en serie con una o dos celdas de una batería. Al presionar la llave, la armadura de la sirena se despliega y emite un clic. Al soltar la llave, la armadura se eleva mediante el resorte o la goma elástica y emite un segundo clic.

Es difícil encontrar un muchacho interesado por la mecánica y la electricidad que no haya deseado en algún momento tener un instrumento telegráfico para poder comunicarse con su amigo.

Se puede construir muy fácilmente y con poco gasto un conjunto práctico de tales instrumentos siguiendo los bocetos e instrucciones que se dan aquí.

Los imanes para la sirena pueden ser construidos por el futuro operador de telégrafo o obtenidos de algún instrumento eléctrico antiguo, como una campana magnetoeléctrica. En este último caso, se evitará la parte más difícil del trabajo.

Si se van a hacer en casa, las siguientes sugerencias pueden resultar de valor para llevar a cabo su construcción.

Fig. 135.—Un equipo telegráfico completo, compuesto de un teclado y una sirena.

Los núcleos están hechos de pernos de estufa de un cuarto de pulgada sin cabeza. Las cabezas de los imanes están hechas de fibra de madera dura, de un octavo de pulgada de grosor y una pulgada de diámetro. Deben encajar firmemente y sujetarse con pegamento. Se separan formando un espacio de bobinado de siete octavos de pulgada. Los imanes deben enrollarse con alambre recubierto de algodón calibre 25 B. & S.

Fig. 136.—Detalles del aparato telegráfico mostrado en la figura 135.

El yugo está hecho de suficientes tiras de chapa de hierro, de media pulgada de ancho y dos pulgadas de largo, para formar una pila de un cuarto de pulgada de grosor. Se perforan dos agujeros de un cuarto de pulgada en los extremos opuestos del yugo, separados por una pulgada y media. Los extremos inferiores de los núcleos magnéticos se pasan a través de estos agujeros. Los extremos deben sobresalir media pulgada del yugo.

Se introducen a través de dos agujeros en una placa base de tres cuartos de pulgada de grosor. Los agujeros están avellanados desde la parte inferior, de modo que se puede atornillar una tuerca en el extremo inferior de cada uno y los imanes se mantienen firmemente en posición vertical. Las demás piezas del instrumento son muy fáciles de fabricar y se muestran con tanta claridad en el dibujo que apenas se necesitan más que unas pocas palabras para explicarlas.

La palanca o lengüeta, el yunque, el estándar y la palanca de la llave están todos cortados en madera dura según el patrón que se muestra en la ilustración.

La armadura es una pieza de hierro dulce fijada a la palanca con un pequeño tornillo de latón.

Se colocan tachuelas debajo de las cabezas de los tornillos de ajuste de la sirena para que haga clic más fuerte.

La banda elástica actúa como un resorte para contrarrestar el peso de la armadura y la palanca, y la eleva en cuanto se corta la corriente. El movimiento de la palanca debe ajustarse de forma que solo haga un clic audible.

Tenga cuidado de evitar la fricción entre la palanca y el estándar, para que la primera se mueva con perfecta libertad.

Todos los tornillos utilizados en la obra deben ser de latón, de cabeza redonda y con las puntas limadas. Perfore un pequeño orificio antes de atornillarlos para evitar que la madera se parta.

La construcción de la llave es aún más sencilla que la del sonar. Debe moverse hacia arriba y hacia abajo sin ningún movimiento lateral.

El cerrador de circuito debe mantenerse cerrado cuando los instrumentos no estén en uso y al recibir un mensaje. En cuanto termine de recibir y desee transmitir, abra su cerrador de circuito y su amigo el suyo.

La tensión del resorte debajo de la palanca de la llave debe ajustarse para adaptarse a las necesidades de cada operador individual.

Fig. 137.—Diagrama que muestra cómo conectar dos equipos telegráficos completos, utilizando un cable de línea y uno de tierra. Los interruptores de dos puntos desconectan las baterías cuando la línea no se utiliza.

El diagrama de conexión de los instrumentos es evidente. En ciudades o pueblos donde se dispone de una conexión a tierra mediante las tuberías de gas o agua, se puede prescindir fácilmente de un solo cable. O, si se desea, se puede formar una conexión a tierra enterrando una placa grande de zinc (de 90 a 120 cm cuadrados) en un lugar húmedo y llevando el cable hasta ella.

Cómo construir un relé telegráfico

Al operar un telégrafo a través de una línea larga o donde hay muchos instrumentos en un circuito, las corrientes a menudo no son lo suficientemente fuertes como para accionar directamente la sirena. En tales casos, se utiliza un relé . El relé se basa en el mismo principio que una sirena, pero sus componentes son mucho más ligeros, lo que aumenta la sensibilidad del instrumento. La armadura de un relé es tan pequeña y su movimiento tan mínimo que su clic es apenas audible. Por lo tanto, está equipado con un segundo juego de contactos y conectado a una batería y una sirena, que se activa cada vez que se cierran los contactos. El principio de un relé es que una corriente débil, pero insuficiente para realizar el trabajo por sí misma, puede generar una corriente local fuerte para que realice el trabajo por sí misma.

Hay muchas formas de relés y, si bien el que se describe a continuación no es del tipo comúnmente utilizado en las líneas telegráficas, tiene la ventaja de ser mucho más sensible que cualquier instrumento del tipo de relé de línea regular que el experimentador promedio podría construir.

Fig. 138.—Detalles de las partes del relé.

Construya los imanes con pernos de estufa de 6 mm y córtelos de modo que formen un núcleo de aproximadamente 6 mm de largo. Coloque dos cabezas de fibra en cada núcleo para sujetar el cable. Aísle las patas con papel y enrolle cada una con unas cincuenta capas de alambre magnético simple recubierto de algodón calibre 30 B. & S. El espacio entre las cabezas del imán debe ser de 3,8 mm.

Los extremos superiores de los núcleos magnéticos deben sobresalir aproximadamente 6 mm del cabezal de fibra. El extremo del núcleo se lima hasta quedar plano, como se muestra en la ilustración.

Los imanes están montados sobre un yugo de hierro de 0,91 cm de grosor. Los orificios del yugo deben estar espaciados de forma que haya una distancia de 3,8 cm entre los centros de los núcleos magnéticos.

La armadura del relé está montada sobre un pequeño eje de acero con puntas afiladas en cada extremo. La forma exacta de la armadura se puede comprender mejor en las ilustraciones.

El extremo inferior del eje descansa sobre una pequeña depresión en forma de cono hecha al introducir un punzón central en el yugo a mitad de camino entre los dos imanes.

El cojinete superior es una tira de latón que sobresale de un soporte de madera. El extremo del eje reposa en una depresión similar a la del yugo.

La palanca de contacto es de latón y se fija al eje, debajo de la armadura. Oscila entre una pequeña abrazadera de latón fijada a un lado del soporte y un pequeño tornillo fijado a una abrazadera similar en el lado opuesto.

El clip de contacto está hecho de latón elástico de calibre 22 aproximadamente. Se ajusta mediante un tornillo que atraviesa el soporte.

La armadura puede ser controlada en su movimiento de manera que este sea muy leve ajustando los tornillos.

No debe haber fricción en los cojinetes y la armadura debe moverse con total libertad. La armadura debe acercarse a los extremos de los núcleos magnéticos hasta que una separación del grosor de un papel grueso los separe, sin tocarlos.

Fig. 139.—El relevo terminado.

El resorte está hecho de alambre fino de latón. Se fija al eje de la armadura y el tornillo se fija al soporte de madera con un hilo de seda. El hilo se pasa alrededor del eje una o dos veces para que la tensión del resorte aleje la armadura de las piezas polares en cuanto cesa la corriente que fluye por los imanes.

Fig. 140.—Diagrama que muestra cómo conectar un relé, una sirena y una llave. Al cerrar la llave se activa el relé. El relé, a su vez, activa la sirena.

La tensión del resorte se puede ajustar girando el tornillo con un destornillador. Si la armadura tiende a pegarse a los polos del imán, fije un pequeño trozo de papel a los polos con goma laca.

Los terminales de los imanes están conectados a dos postes de unión marcados A y B. Los postes de unión marcados C y D están conectados respectivamente al clip de contacto y al cojinete de latón en la parte superior del soporte de madera.

El diagrama de la Figura 140 muestra cómo se conecta el relé a una línea telegráfica.

Cómo aprender a telegrafiar

Los instrumentos descritos hasta ahora han sido instrumentos telegráficos de trabajo práctico, pero carecen de las sutilezas de los aparatos comerciales y no es posible llegar a ser un operador tan eficiente con su ayuda como con una llave y un zumbador reales.

Si el joven experimentador desea convertirse en un operador de telégrafo competente, lo primero que debe hacer es comprar un telégrafo de aprendizaje y una sirena.

Conecte una pila seca a los bornes de conexión de la parte trasera del instrumento. Atornille el conjunto sobre una mesa a unos cuarenta y cinco centímetros del borde frontal, de modo que haya suficiente espacio para el brazo. Compruebe que ninguno de los tornillos de ajuste del instrumento esté suelto y que la armadura de la sonda se mueva libremente hacia arriba y hacia abajo aproximadamente un dieciseisavo de pulgada.

El resorte que eleva la palanca, alejándola de los imanes, debe ajustarse solo con la tensión suficiente para elevarla cuando no pasa corriente. Si está demasiado tenso, el resorte no permitirá que la armadura responda a la corriente que fluye a través de los imanes.

La llave cuenta con varios tornillos de ajuste para regular la tensión y el juego de la palanca según la mano del operador. Con un poco de práctica, el estudiante podrá determinar por sí mismo cómo ajustar la llave.

El siguiente paso es memorizar el alfabeto, de modo que cada carácter pueda recordarse al instante. Los signos de puntuación no se usan con mucha frecuencia, y el punto es el único que el estudiante debe aprender al principio.

El alfabeto Morse se compone de puntos, rayas y espacios. La combinación de estos signos forma letras y palabras.

Muchos caracteres son inversos. Por ejemplo, la A es inverso de la N. La B y la F , la D y la U , la C y la R , la Q y la X , la Z y la & son las otras letras invertidas, por lo que si se memoriza la formación de cada una de estas letras, la inversa se domina fácilmente.

Es importante que el principiante aprenda a agarrar correctamente la tecla, ya que los hábitos se forman fácilmente y una mala posición limitará la velocidad de envío del operador.

Coloque el dedo índice o índice sobre la parte superior del mango de la llave, con el pulgar bajo el borde; y el segundo dedo en el lado opuesto. Los dedos deben estar curvados formando un cuarto de círculo. Baje el tercer y el cuarto dedo hasta que queden casi cerrados sobre la palma de la mano. Apoye el brazo sobre la mesa frente a la llave y mantenga la muñeca perfectamente flexible.

Fig. 141.—Cómo sostener una llave telegráfica.

El agarre de la llave debe ser firme, pero no rígido. Evite ejercer demasiada fuerza o un toque ligero y vacilante. Procure un movimiento positivo y firme de arriba a abajo. Evite cualquier presión lateral y no deje que los dedos se separen de la llave al realizar las señales. El movimiento se realiza principalmente con la muñeca, con los dedos y la mano perfectamente elásticos.

Un punto se forma con una sola pulsación instantánea hacia abajo de la tecla. Un guion se forma manteniendo pulsada la tecla durante el mismo tiempo que se tarda en formar tres puntos. Un guion largo se forma manteniendo pulsada la tecla durante el mismo tiempo que se tarda en formar cinco puntos.

Un espacio entre las letras, como por ejemplo, el espacio entre los dos primeros y los dos últimos puntos de la letra R, debe ocupar el tiempo de un punto. El espacio entre cada letra debe ocupar el tiempo de dos puntos, y el espacio entre palabras debe ocupar el tiempo de tres puntos.

Comience a usar la llave marcando puntos sucesivamente, primero a un ritmo de dos por segundo y aumentando la velocidad hasta lograr diez. La práctica debe continuar hasta lograr trescientos sesenta puntos por minuto con perfecta regularidad.

Luego comience a hacer carreras a un ritmo de dos cada tres segundos y continúe hasta que pueda hacer ciento veinte por minuto con perfecta regularidad.

Practica los trazos largos a un ritmo de uno por segundo y aumenta hasta que puedas hacer noventa en un minuto.

Fig. 142.—El código telegráfico Morse.

Una vez logrado esto, practique las siguientes letras hasta que las forme a la perfección. Cada fila de letras es un ejercicio que debe practicarse por separado hasta dominarlas.

Letras de puntos

EISHP 6

Letras de puntos y espacios

OCRYZ y

Letras de guion

TLM 5 O

Puntos y guiones

Vehículo blindado de transporte aéreo 4

Guiones y puntos

NDB 8

Puntos y guiones mixtos

FGJKQWX 1 2 3 7 9 Period

Después de que puedas escribir estas diferentes letras, practica la formación de palabras. Selecciona una lista de palabras de uso común. Cuando las palabras te resulten fáciles de escribir, practica pasar páginas de un libro.

La práctica sistemática y continua permitirá al estudiante realizar progresos sorprendentes en el dominio del arte del envío.

La lectura y recepción de mensajes debe practicarse con un compañero. Coloque dos instrumentos en habitaciones o casas separadas para que los operadores dependan completamente de ellos para comunicarse. Comience transmitiendo y recibiendo mensajes sencillos. Luego, use páginas de un libro y aumente la velocidad hasta que sea posible enviar y recibir al menos 15 palabras por minuto sin mirar la sonda, sino simplemente basándose en los clics para determinar la duración de los puntos y las rayas.

La Figura 140 muestra cómo configurar una línea telegráfica regular para dos estaciones. Se deben utilizar baterías de gravedad para el trabajo telegráfico regular. Es necesario mantener la llave cerrada, manteniendo el interruptor de circuito cerrado, cuando no se envíen mensajes. Si una de las llaves se deja abierta, el circuito se interrumpe y no es posible que una persona en el otro extremo de la línea envíe un mensaje.

Cada oficina telegráfica tiene un nombre o indicativo que generalmente consta de dos letras; por ejemplo, para Nueva York el indicativo podría ser NY y para Chicago, CH.

Si Nueva York deseaba llamar a Chicago, repetiría las siglas C H hasta obtener respuesta. Chicago respondería enviando I varias veces y firmando C H. Al recibir respuesta, Nueva York procedería con el mensaje.

CAPÍTULO XI MICRÓFONOS Y TELÉFONOS

En 1878, David Edward Hughes descubrió que el contacto imperfecto formado entre dos piezas de una sustancia como el carbón o el carbón vegetal es muy sensible a los más mínimos cambios de presión y, al integrarse en un circuito eléctrico con una batería y un auricular telefónico, transmite sonidos. Este instrumento se llama micrófono . Tiene diversas formas, pero en la mayoría de ellas, una pieza de carbón o carbón vegetal se sujeta libremente entre otras dos piezas, de tal manera que se ve fácilmente afectada por las más mínimas vibraciones transmitidas por el aire o cualquier otro medio.

Fig. 143.—Un micrófono conectado a un receptor telefónico y una batería.

La Figura 143 ilustra un instrumento sencillo que incorpora este principio. Un pequeño lápiz de carbón se sostiene libremente entre dos bloques del mismo material pegados a una delgada tabla de resonancia de madera de pino. La tabla está montada en posición vertical sobre una base de madera. El lápiz de carbón reposa libremente en dos pequeñas hendiduras en los bloques de carbón. Los bloques están conectados mediante un cable muy fino o una tira de papel de aluminio a una o dos pilas y a un auricular telefónico. Cualquier vibración o sonido dentro del alcance del micrófono hará vibrar la tabla de resonancia. Esto afectará la presión de contacto entre el lápiz de carbón y los dos bloques. Al aumentar la presión entre ambos, la resistencia en el paso de la corriente eléctrica disminuye y fluye inmediatamente más corriente por el circuito. Por otro lado, al disminuir la presión, la resistencia aumenta y fluye menos corriente por el auricular telefónico. La cantidad de corriente que fluye en el circuito se ajusta así a los cambios en la resistencia y, en consecuencia, produce sonidos en el auricular telefónico. Las vibraciones emitidas por el receptor suelen ser mucho más fuertes que las de los sonidos originales, por lo que el micrófono puede utilizarse para amplificar sonidos débiles, como el tictac de las ruedas de un reloj o las pisadas de los insectos. Si se coloca un reloj sobre la base del micrófono, el tictac de la rueda de escape puede oírse con una intensidad sorprendente. Los sonidos causados ​​por una mosca al caminar sobre un micrófono pueden sonar tan fuertes como el paso de un caballo.

Fig. 144.—Un tipo de micrófono muy sensible, con el que se pueden oír los pasos de una mosca.

Los estetoscopios eléctricos que utilizan los médicos para escuchar el latido del corazón son en principio sólo un micrófono y un receptor telefónico conectados a una batería.

El dibujo de la Figura 144 ilustra un micrófono muy sensible y fácil de fabricar. Con este instrumento es posible oír el ruido de las patas de una mosca o el aleteo de sus alas.

La base sobre la que se monta el aparato sirve de caja de resonancia y tiene la forma de una caja hueca de madera. Puede fabricarse a partir de una caja de puros común, retirando el papel y desmontando la caja. La pieza que forma la parte superior de la caja debe cepillarse hasta que tenga solo tres treinta y dos segundos de pulgada de grosor. La caja debe medir aproximadamente cinco pulgadas cuadradas y tres cuartos de pulgada de grosor una vez terminada. No utilice clavos ni tachuelas pequeñas en su construcción, sino fíjela con pegamento. Si utiliza clavos, la sensibilidad del instrumento disminuirá considerablemente. La parte inferior de la caja debe dejarse abierta. El resultado es una caja de resonancia con los mismos principios que la del parche de banjo. Se pegan pequeños pies, de un cuarto de pulgada cuadrada, a las cuatro esquinas inferiores para levantar la base de la mesa o de cualquier superficie sobre la que se coloque el micrófono. La parte inferior de cada uno de los pequeños pies está acolchada con una capa de fieltro para que ningún objeto sobre el que se apoye transmita vibraciones al instrumento.

El lápiz de carbón utilizado en este tipo de instrumento gira en el centro y descansa en un extremo sobre un bloque de carbón.

El bloque de carbón mide aproximadamente una pulgada de largo, un cuarto de pulgada de grosor y media pulgada de ancho. Cerca de cada extremo se perfora un pequeño orificio para un tornillo que fija el bloque a la caja de resonancia. Un cable fino va desde uno de estos tornillos hasta un borne de conexión montado en el lateral de la caja. Otro cable va desde un segundo borne de conexión hasta un soporte, también fijado a la caja de resonancia con un pequeño tornillo.

El estándar está hecho de una lámina de latón fino y está doblada en la forma que se muestra en la ilustración.

El lápiz es una varilla de carbono de 6,35 mm (un cuarto de pulgada) y 6,95 mm (dos y tres cuartos de pulgada) de largo. Se perfora un pequeño orificio a 3,5 mm (una pulgada y cinco octavos) de un extremo con una aguja de coser, y se introduce un alambre fino de latón, puntiagudo en ambos extremos. El alambre debe encajar perfectamente en el orificio. Debe medir aproximadamente 1,25 mm (media pulgada) de largo y puede estar hecho de un alfiler común.

La barra deslizante se utiliza para regular la presión del lápiz sobre el bloque de carbón y consiste simplemente en un trozo de alambre de cobre blando de aproximadamente 0,6 mm de diámetro. Se dobla en la forma que se muestra en la ilustración para que se deslice sobre el lápiz de carbón. Los lados del estándar deben presionar con la suficiente fuerza contra los extremos del pivote que atraviesa el lápiz de carbón para mantenerlo en su posición sin resbalar y, al mismo tiempo, permitirle oscilar libremente.

Los dos bornes de conexión deben conectarse en serie con dos pilas secas y un par de auriculares telefónicos en buen estado. Coloque los auriculares cerca de los oídos. Mueva la barra deslizante suavemente hacia adelante y hacia atrás hasta que la voz de cualquier persona que hable en otra parte de la habitación se oiga claramente en los auriculares. Para oír susurros tenues, aleje la barra deslizante del bloque de carbón.

Para oír el paso de una mosca, es necesario que los carbones estén muy secos y limpios. El instrumento debe ajustarse con mucho cuidado. Cubra el micrófono con un globo de vidrio grande y coloque una mosca dentro. Cada vez que la mosca camine sobre cualquier parte del micrófono, podrá oír cada paso en los auriculares. Al volar dentro del globo, sus alas producen un fuerte rugido y zumbido que se escucha en los auriculares.

Teléfonos

Hace no muchos años, cuando el teléfono apareció por primera vez, era una maravilla de la época, como lo es hoy la telegrafía inalámbrica. Inicialmente un aparato sumamente simple y económico, se ha convertido gradualmente en un sistema maravilloso y complejo, de modo que hoy en día, en lugar de la dificultad inicial de telefonear a distancias de ochenta o ciento sesenta kilómetros, es posible mantener una conversación a través de una línea de tres mil kilómetros de longitud con la misma facilidad que si se hablara cara a cara.

Al igual que el telégrafo, el principio del teléfono es el de una corriente eléctrica que fluye a través de un cable hacia un par de electroimanes, pero con muchas diferencias importantes.

En comparación con los aparatos telegráficos, el teléfono resulta ser extremadamente sensible. Un relé telegráfico requiere aproximadamente una centésima de amperio para funcionar correctamente. Una sirena telegráfica requiere aproximadamente una décima de amperio, pero un receptor telefónico permite escuchar la voz con menos de una millonésima de amperio, por lo que casi se puede decir que es cien mil veces más sensible que una sirena.

Otra diferencia entre el teléfono y el telégrafo radica en que las corrientes que circulan por una línea telegráfica no suelen variar a un ritmo mayor de veinte o treinta veces por segundo, mientras que las corrientes telefónicas cambian su intensidad cientos de veces por segundo.

El teléfono es un instrumento para la transmisión de voz a distancia por medio de electricidad, en el que el hablante habla con una placa elástica de chapa fina de hierro que vibra y envía una corriente eléctrica pulsante.

La transmisión de las vibraciones depende de principios bien conocidos de la electricidad y no consiste en la transmisión propiamente dicha de sonidos, sino en impulsos eléctricos que guardan perfecta armonía con las ondas sonoras producidas por la voz en el transmisor. Estas corrientes eléctricas pasan a través de un par de pequeños electroimanes que actúan sobre una placa o diafragma, que a su vez agita el aire de forma similar a la voz original que habla en el transmisor, emitiendo así sonidos.

Esa parte del aparato que toma los sonidos y los convierte en corrientes eléctricas compone el transmisor . Cuando las palabras se dicen en la boquilla, golpean un diafragma, en la parte posterior del cual se fija una pequeña pieza en forma de copa de carbono. Una segunda copa está montada en una posición rígida directamente detrás de la primera. El espacio entre ellos se llena con pequeños gránulos pulidos de carbono. Cuando estos gránulos están en un estado perfectamente suelto y no se alteran, su resistencia a una corriente eléctrica es muy grande y no permiten que fluya casi nada. ² Cuando se comprimen ligeramente, su resistencia se reduce considerablemente y permiten que la corriente pase. Las vibraciones del diafragma hacen que la copa de carbono montada en su parte posterior se mueva y ejerza una presión variable sobre los gránulos con una variación correspondiente en su resistencia y la cantidad de corriente que pasará a través de ellos.

Fig. 145.—Un sistema telefónico compuesto por un receptor, un transmisor y una batería conectados en serie. Las palabras habladas al transmisor son reproducidas por el receptor.

El receptor , o aquella parte del aparato que transforma la corriente pulsante nuevamente en ondas sonoras, consiste en un delgado disco de hierro, colocado muy cerca pero sin tocar el extremo de una pequeña barra de acero, magnetizada permanentemente, y alrededor de la cual se enrolla una bobina de fino alambre aislado.

El transmisor y el receptor están conectados en serie con una batería, como se muestra en la Figura 145. Al pronunciar palabras en el transmisor, los pequeños gránulos de carbono se ponen inmediatamente en movimiento y, al comprimirse y liberarse alternativamente, provocan cambios correspondientes en la corriente que fluye a través del receptor desde la batería. El magnetismo del receptor cambia con cada cambio de corriente eléctrica y, al atraer y repeler alternativamente el diafragma, este vibra y emite sonidos. Este es el principio del teléfono. Los teléfonos actuales están equipados con timbres, magnetos, bobinas de inducción, condensadores, relés y otros aparatos, lo que los hace más eficientes.

Las campanas y magnetos sirven para llamar al operador central o a la persona al otro lado de la línea y avisarle de que alguien desea comunicarse con él. Los teléfonos antiguos utilizaban lo que se conoce como campana polarizada y magneto de mano para este fin. Una campana polarizada es un aparato muy sensible que funciona con muy poca corriente. Un magneto es una pequeña dinamo manual que, al girarse con una manivela, genera una corriente que hace sonar la campana al otro lado de la línea. Al levantar el auricular del teléfono para colocarlo en el oído, la campana y el magneto se desconectan automáticamente de la línea y el receptor y el transmisor se conectan en su lugar. La corriente necesaria para alimentar el teléfono y el receptor se suministra mediante dos o tres pilas secas colocadas en el interior de cada teléfono.

Los últimos tipos de instrumentos emplean lo que se conoce como el sistema de energía central, en el que la corriente es suministrada por una gran batería de almacenamiento ubicada en la oficina central y que sirve como suministro de corriente a todos los teléfonos conectados a ese sistema.

Sería imposible profundizar en la historia del teléfono lo suficiente como para explicar los detalles de algunos de los diversos sistemas de uso cotidiano en un libro como este, debido a la inmensa cantidad de material que sería necesario presentar. Una obra así ocuparía un volumen aparte. Se puede encontrar información adicional fácilmente en cualquier biblioteca de referencia. Sin embargo, el joven electricista que desee fabricar un teléfono para comunicarse entre la casa y el granero, o con su amigo de la calle, encontrará la información necesaria en las siguientes páginas. Si este trabajo se realiza con cuidado y se construye e instala un sistema telefónico casero, no solo resultará una tarea muy interesante, sino que también servirá para disipar cualquier misterio que pueda rodear a este dispositivo en la mente del joven experimentador.

Cómo construir un teléfono

Los receptores telefónicos son útiles para muchos fines en trabajos eléctricos, además de la recepción de voz. Se utilizan en conexión con instrumentos inalámbricos, en lugar de un galvanómetro para medir circuitos eléctricos y para realizar diversas pruebas.

Hay dos tipos de receptores telefónicos. Uno es largo y voluminoso, muy similar al receptor Bell original. El otro, pequeño y plano, se denomina receptor de "caja de reloj". La Figura 146 muestra un receptor de caja de reloj. Consiste en un imán permanente en forma de U, montado de forma que ejerce una influencia polarizadora sobre un par de pequeños electroimanes, delante de cuyos polos se coloca un diafragma de hierro. Para mayor comodidad, estas piezas se ensamblan en una pequeña carcasa cilíndrica, generalmente de goma dura. El imán permanente ejerce una atracción continua sobre el diafragma, que tiende a atraerlo. Cuando las corrientes telefónicas pasan a través de los pequeños imanes, estos refuerzan el imán permanente y lo ayudan a atraer el diafragma, o lo reducen y permiten que este se retraiga, según la dirección en que fluya la corriente.

Fig. 146.—Un receptor telefónico con caja de reloj.

Los receptores de caja de reloj se suelen emplear para trabajos de telegrafía inalámbrica debido a su ligereza y facilidad para sujetarlos a la cabeza, dejando las manos libres. Se pueden adquirir por entre cuarenta y cinco y setenta y cinco centavos en casi cualquier tienda de suministros eléctricos. Son muy útiles para el experimentador aficionado de muchas maneras.

Es muy fácil fabricar un receptor telefónico capaz de dar resultados aceptables en una línea telefónica corta, pero, por supuesto, no resultará tan eficiente como uno que se compre ya hecho a un fabricante eléctrico confiable.

El primer receptor telefónico práctico fue inventado por Alexander Graham Bell y su fabricación fue similar a la que se muestra en la Figura 147.

Este receptor puede fabricarse con un trozo de barra de cortina de 8,75 cm de largo y 3,8 cm de diámetro. Se perfora un orificio de 9,85 cm de diámetro a lo largo del eje en toda su longitud para alojar el imán permanente.

La carcasa del receptor es una pieza de madera dura en forma de copa, de dos pulgadas y media de diámetro y una pulgada de profundidad. Deberá tornearse. Su forma y dimensiones exactas se comprenden mejor a partir de las dimensiones que se muestran en la sección transversal de la Figura 147. La carcasa se fija firmemente a un extremo de la barra de cortina mediante pegamento.

El imán permanente es una pieza de acero duro, de tres octavos de pulgada de diámetro y cuatro y cinco octavos de pulgada de longitud. El acero debe templarse o endurecerse para que sea un imán adecuado, y la mejor manera de lograrlo es que un herrero lo haga calentando la varilla y luego sumergiéndola en agua a la temperatura adecuada.

Fig. 147.—Una forma simple de receptor telefónico.

Un extremo de la barra está equipado con dos arandelas de fibra gruesas de aproximadamente siete octavos de pulgada de diámetro y separadas por un cuarto de pulgada. La bobina así formada se enrolla con alambre magnético simple recubierto de seda calibre n.° 36 B. & S. Los extremos del alambre se pasan por dos pequeños orificios en las arandelas de fibra y luego se conectan a un par de alambres más gruesos. Los alambres se introducen por dos orificios en la barra de la cortina, longitudinalmente de extremo a extremo, paralelos al orificio perforado para alojar la barra magnética.

Luego, se empuja esta barra magnética a través del orificio hasta que el extremo de la varilla en la que está fijado el carrete queda justo debajo del nivel de los bordes de la carcasa.

Los dos cables se conectan a los bornes A y B , montados en el extremo del receptor. También se incluye un gancho para colgar el receptor.

El diafragma es una pieza circular de chapa fina de hierro, de dos pulgadas y media de diámetro. Se coloca sobre la carcasa y la barra magnética se ajusta hasta que el extremo casi toque el diafragma. El imán debe encajar perfectamente en el orificio, por lo que será necesario presionarlo para moverlo hacia adelante y hacia atrás.

El diafragma se sujeta mediante una tapa de madera dura de dos pulgadas y tres cuartos de diámetro, con un orificio de tres cuartos de pulgada de diámetro en el centro. La tapa se fija a la carcasa mediante cuatro pequeños tornillos de latón.

El receptor ahora está completo y debería emitir un clic fuerte cada vez que se conecta o desconecta una batería de los dos postes, A y B.

El aparato telefónico original de Bell se componía simplemente de dos receptores sin batería ni transmisor. En este caso, la corriente se genera por inducción. El receptor se utiliza tanto para hablar como para escuchar. Este método de comunicación telefónica no es satisfactorio a distancias considerables. El tiempo invertido en la fabricación de un transmisor será una inversión fructífera.

En la Figura 148 se muestra un transmisor simple. La parte trasera de madera, B , tiene 8,75 cm cuadrados y 1,9 cm de grosor. La cara frontal del bloque está ahuecada en el centro, como se muestra en la vista en sección transversal.

La placa frontal, A , mide dos pulgadas y media cuadradas y media pulgada de grosor. Se perfora un orificio de siete octavos de pulgada de diámetro en el centro. A continuación, se ahueca un lado hasta un diámetro de una pulgada y tres cuartos, para dejar espacio para que el diafragma vibre, como se muestra en el dibujo de la sección transversal.

Los botones de carbono tienen una pulgada de diámetro y tres dieciseisavos de pulgada de grosor. Se perfora un pequeño orificio en el centro de cada uno para insertar un tornillo de latón para máquina. El orificio es avellanado para que la cabeza del tornillo quede lo más cerca posible de la superficie del carbono. Luego, con un cuchillo afilado o una lima de tres puntas, se marca la superficie del carbono hasta que quede cubierta de líneas entrecruzadas.

El diafragma es una lámina fina de hierro cortada en forma de círculo de 6,35 cm de diámetro. En su centro se perfora un pequeño orificio. Uno de los botones de carbono se fija al centro del diafragma con un pequeño tornillo y una tuerca.

Recorte una tira de franela o fieltro fino de 2,86 cm de ancho y 8,75 cm de largo. Alrededor del borde del botón de carbón montado en el diafragma, ate esta tira con hilo de seda de manera que forme un cilindro cerrado por un extremo con el botón.

Llene el cilindro con gránulos de carbono pulido para transmisor telefónico hasta una profundidad de aproximadamente 0,35 mm. Estos gránulos deberán adquirirse en una tienda de suministros eléctricos. Son pequeñas bolas de carbono finamente pulidas, de aspecto similar al de los perdigones.

Introduzca un tornillo largo para máquina a través del orificio del segundo botón de carbono y fíjelo con una tuerca. A continuación, coloque el botón de carbono en el cilindro de modo que cierre el extremo. El espacio entre ambos botones debe ser de aproximadamente tres dieciseisavos de pulgada. Ate la franela o el fieltro alrededor del botón con un trozo de hilo de seda para que no se salga de su sitio. La disposición de las piezas debe ser la misma que la que se muestra en el dibujo transversal de la esquina superior derecha de la Figura 148.

El transmisor completo se ensambla como se muestra en la parte inferior de la Figura 148.

Se coloca un pequeño embudo de hojalata en el orificio de la placa frontal, A , para que actúe como boquilla.

Un tornillo atraviesa la parte trasera, B , y se conecta al diafragma. El tornillo está marcado con una " E " en la ilustración. Un borne de conexión se enrosca en el tornillo para facilitar la conexión de un cable. El tornillo que atraviesa el botón de carbono trasero también pasa por un orificio en la parte trasera de madera y se fija firmemente con una tuerca de latón, lo que lo mantiene muy rígido e inmóvil. El botón frontal, al estar unido al diafragma, puede moverse libremente con cada vibración de este.

Fig. 148.—Un transmisor telefónico hecho en casa.

Los gránulos de carbono deben llenar tres cuartas partes del espacio entre los botones. Deben estar sueltos, sin amontonarse.

Al conectarlo a una batería y a un auricular telefónico, la corriente pasa del borne D al botón trasero, a través de la masa de gránulos de carbono, hacia el botón frontal y sale por el borne E. Cuando la voz se dirige a la boquilla, las ondas sonoras inciden en el diafragma y lo hacen vibrar. El botón frontal conectado a este también vibra, modificando constantemente la presión sobre los gránulos de carbono. Cada cambio de presión se acompaña de un cambio inmediato en la resistencia y, en consecuencia, en la cantidad de corriente que fluye.

La Figura 149 muestra un teléfono completo listo para montar en la pared. Consta de un receptor, un transmisor telefónico, un timbre, un gancho y un pulsador. El timbre está montado sobre una base plana. El transmisor es similar al descrito, pero está integrado en la parte frontal de un armario con forma de caja. Este armario cuenta con un pulsador en la esquina inferior derecha. En la parte superior izquierda de la ilustración se muestra un método sencillo para fabricar un pulsador adecuado. Consiste en dos pequeñas tiras de latón dispuestas de forma que, al presionar un pequeño tapón de madera que sobresale por el lateral del armario, se unen las dos tiras y se establece una conexión eléctrica.

El "gancho" consiste en una tira de latón, sujeta en un extremo con un tornillo de latón para madera de cabeza redonda y provista de un pequeño resorte. De esta manera, al retirar el auricular del gancho, este se eleva y hace contacto con un tornillo, marcado con una C en la ilustración. Cuando el auricular está colgado, su peso lo empuja hacia abajo contra el tornillo, marcado con una D. El gancho se monta en la base del teléfono y sobresale por una ranura practicada en el lateral del gabinete.

Hay cuatro bornes de conexión montados en la parte inferior de la placa base. Los dos marcados con B y B corresponden a la batería.

Fig. 149.—Un aparato telefónico completo. Dos aparatos como este son necesarios para formar un sistema telefónico simple.

La L marcada es para la “línea” y la G es para la conexión a tierra o el cable de retorno.

Fig. 150.—Diagrama de conexión del instrumento telefónico mostrado en la Fig. 149.

El diagrama de conexiones se muestra en la Figura 150. El cable de línea proveniente del teléfono de la otra estación entra por el borne marcado con una L y se conecta al gancho. El contacto inferior del gancho se conecta a un terminal del timbre. El otro terminal del timbre se conecta al borne marcado con una G , que se conecta a tierra, o al segundo cable de línea, si se utilizan dos.

El poste, G , y un poste, B , están conectados entre sí. El otro poste marcado B se conecta a un terminal del transmisor. El otro terminal del transmisor está conectado al receptor del teléfono. El otro poste del receptor del teléfono conduce al contacto superior en el gancho marcado C . El pulsador está conectado directamente a través de los terminales del transmisor y el receptor de modo que cuando se presiona el botón cortocircuita el transmisor y el receptor. Cuando el receptor está en el gancho y este último está abajo de modo que hace contacto con D cualquier corriente que venga sobre el cable de línea pasará a través del timbre y hacia abajo a través de tierra o el cable de retorno a la otra estación, completando así el circuito. Si la corriente es lo suficientemente fuerte, sonará la cama. Cuando el receptor se levanta del gancho, el resorte hará que el gancho se eleve y haga contacto con el tornillo marcado C . Esto conectará el receptor, el transmisor y la batería a la línea para que sea posible hablar. Si, por el contrario, se desea hacer sonar la campana del instrumento al otro lado de la línea, basta con pulsar el pulsador. Esto cortocircuitará el receptor y el transmisor y hará sonar la campana. La corriente de la batería fluye por la línea constantemente cuando el receptor está conectado, pero el transmisor y el receptor ofrecen tanta resistencia a su flujo que no puede pasar suficiente corriente para hacer sonar la campana hasta que se elimina la resistencia cortocircuitándolos con el pulsador.

Los instrumentos en ambos extremos de la línea deben ser similares. Al conectarlos, se debe tener cuidado de que las baterías en cada extremo estén dispuestas en serie y no opuestas. Un lado de la línea puede ser un cable, pero el retorno puede ser la tierra, como ya se explicó en el capítulo sobre aparatos telegráficos.

Se puede fabricar un transmisor de tipo "de escritorio" según el esquema mostrado en la Figura 151. Consiste simplemente en un transmisor montado sobre un soporte vertical y provisto de una base para que pueda colocarse sobre un escritorio o una mesa.

Fig. 151.—Un teléfono tipo escritorio.

También está equipado con un gancho y un pulsador, lo que lo convierte en un instrumento telefónico completo, a excepción del timbre y la batería. La batería y el timbre pueden ubicarse en otro lugar y conectarse al soporte de sobremesa mediante un cable flexible o "cable eléctrico".

La Figura 152 muestra lo que se conoce como bobina de inducción telefónica. Las bobinas de inducción se utilizan en sistemas telefónicos cuando es necesario trabajar a larga distancia. Este sistema es más complejo y requiere mucho cuidado al realizar las conexiones, pero es muy superior al sistema descrito.

Fig. 152.—Una bobina de inducción telefónica.

Una bobina de inducción consta de dos cabezas de fibra o madera dura, de aproximadamente una pulgada cuadrada y un cuarto de pulgada de grosor, montadas en los extremos de un núcleo de hierro compuesto por un haz de pequeños alambres de hierro de aproximadamente dos pulgadas y media de largo. El núcleo debe tener un diámetro aproximado de cinco dieciseisavos de pulgada.

El núcleo se recubre con una capa de papel y se enrolla con tres capas de alambre magnético recubierto de algodón simple del n.º 22 B. & S. Estas tres capas forman el primario . El primario se recubre con una capa de papel y se enrolla el secundario. El secundario consta de doce capas de alambre magnético recubierto de seda simple del n.º 36 B. & S. Es recomendable colocar una capa de papel entre las capas del devanado secundario y aplicar una capa de goma laca a cada una. Los dos terminales secundarios de la bobina se extraen a través de orificios en el cabezal de fibra y se mantienen separados de los terminales primarios.

Fig. 153.—Diagrama de conexión de un sistema telefónico que emplea una bobina de inducción en cada estación.

El diagrama de cableado de un sistema telefónico que utiliza una bobina de inducción en cada estación se muestra en la Figura 153. La voz enviada a través de una línea que utiliza un sistema de bobina de inducción es mucho más clara y fácil de entender que la de una línea que no utiliza dicho dispositivo.

Al construir o conectar instrumentos telefónicos, el cuidado y la precisión son fundamentales para el éxito. La telefonía implica acciones mecánicas y eléctricas vibratorias muy delicadas y sensibles, por lo que estos instrumentos deben fabricarse con sumo cuidado.

CAPÍTULO XII BOBINAS DE INDUCCIÓN

Una bobina médica o bobina de choque, como se la denomina correctamente, no es más que una pequeña bobina de inducción y consta de un núcleo, un devanado primario, un devanado secundario y un interruptor. El principio de una bobina de inducción y el de la inducción magnética ya se explicaron en el capítulo V. Sería conveniente que los lectores volvieran a leerlas en las páginas 89-91.

El cuerpo humano posee una resistencia considerable, y el voltaje de una o dos celdas ordinarias de batería no es suficiente para superar esa resistencia y pasar suficiente corriente a través del cuerpo para ser sentida, a menos que sea en condiciones excepcionales.

El medio más simple que se puede emplear para elevar el voltaje de una batería lo suficiente como para producir una descarga es la bobina médica.

El primer paso para hacer dicha bobina es enrollar un tubo de papel de 16 mm de diámetro interior y 6,35 mm de largo. El extremo exterior del papel se pega cuidadosamente para que no se desenrolle. El tubo se rellena con trozos de alambre de hierro de 6,35 mm de largo, enderezados enrollándolos entre dos tablas. El calibre del alambre de hierro puede variar entre el n.° 20 y el n.° 24 de calibre B&S. Se debe introducir suficiente alambre en el tubo para compactarlo y que no quepa más.

Se corta un bloque cuadrado de 2,5 x 2,5 x 13,5 cm (1 x 1 x 5-16 pulgadas) de fibra o madera dura de grano compacto y se perfora un agujero de 0,9 cm (3/8 de pulgada) de diámetro en el centro. Un extremo del tubo que contiene el núcleo se unta con pegamento y se introduce en el bloque. El extremo del tubo se deja sobresalir aproximadamente 0,6 cm (1/16 de pulgada). Un segundo bloque, circular, de 0,9 cm (3/4 de pulgada) de diámetro y 0,6 cm (1/4 de pulgada) de grosor, con un agujero de 0,9 cm (3/8 de pulgada) en el centro, se pega en el extremo opuesto.

Fig. 154.—Detalles de varias partes de una bobina médica.

Después de que el pegamento se haya secado, se perforan cuatro pequeños agujeros en la cabeza cuadrada en las posiciones aproximadas que se muestran en la Figura 154. Cuatro capas de alambre magnético calibre n.º 22 B. & S. (puede ser de seda o algodón, con recubrimiento doble o simple) se enrollan suave y cuidadosamente sobre el núcleo. Los terminales se sacan por los agujeros a y b . El primario se cubre con dos o tres capas de papel y luego se enrolla suficiente secundario para que el diámetro total de la bobina sea de aproximadamente once dieciseisavos de pulgada. El alambre secundario debe ser mucho más fino que el primario. Es posible usar cualquier calibre, desde el n.º 32 hasta el n.º 36 B. & S., y obtener buenos resultados. El aislamiento puede ser de seda o algodón simple.

Fig. 155.—Detalles del interruptor para bobina médica.

Los terminales secundarios salen por los orificios c y d . Quizás sea una buena idea reforzar estos cables con un trozo de cable más grueso, ya que, de lo contrario, se rompen fácilmente.

El interruptor es un dispositivo sencillo que puede fabricarse de diversas maneras. El dibujo muestra un dispositivo que cualquier experimentador familiarizado con una bobina médica puede mejorar. He mostrado el dispositivo más sencillo para que todos mis lectores puedan construirlo y quienes deseen mejorarlo puedan hacerlo.

Si se suelda un pequeño trozo de plata al resorte y al punto de contacto, se obtendrán mejores resultados. La plata se asegura fácilmente cortando una moneda de diez centavos. Un terminal del primario se conecta al resorte interruptor y el otro a un borne de conexión. El borne de contacto también se conecta a un borne de conexión. Si se conecta una batería a los dos bornes de conexión, la corriente fluirá desde un borne a través de la bobina hasta el resorte interruptor, a través del resorte hasta el borne de contacto, y de allí de vuelta a la batería, completando el circuito. Sin embargo, al fluir la corriente, se produce magnetismo que separa el resorte del contacto e interrumpe el circuito, cortando la atracción magnética. El resorte regresa al contacto, pero es arrastrado hacia adelante inmediatamente y repite la operación continuamente a gran velocidad.

Fig. 156.—Bobina médica terminada.

Los terminales secundarios se conectan a dos bornes de conexión, a los cuales se conectan dos electrodos o mangos mediante cables flexibles. El electrodo puede estar hecho de dos tiras planas comunes de chapa metálica o un trozo de tubo. En este último caso, los cables pueden conectarse sujetándolos con un corcho. Si se sujetan los mangos mientras la batería está conectada a los bornes primarios y el interruptor está en funcionamiento, se sentirá una descarga eléctrica potente. Esta descarga puede regularse desde una corriente débil, apenas perceptible, hasta una muy potente, colocando en la bobina un tubo de hierro de aproximadamente siete octavos de pulgada de diámetro interior y dos pulgadas de largo, que se deslizará sobre la bobina. Cuando el tubo está completamente colocado, la descarga eléctrica es muy leve, y cuando está completamente desmontado, es muy fuerte. Por supuesto, se puede conseguir una resistencia intermedia en etapas intermedias.

La corriente de las bobinas médicas suele recetarse para el reumatismo y los trastornos nerviosos, pero debe aplicarse correctamente. La bobina descrita es inofensiva. Dará una descarga fuerte, pero el único resultado es que la persona que la recibe suelte las asas y no sienta la necesidad de volver a intentarlo.

Bobinas de chispa

Una bobina de chispa es uno de los aparatos más interesantes que un experimentador puede poseer. Los experimentos que se pueden realizar con su ayuda son muy variados.

El propósito de una "bobina de chispa" es generar voltajes extremadamente altos capaces de enviar chispas a través de un espacio aéreo que las corrientes ordinarias de bajo voltaje no podrían atravesar. La bobina de chispa es similar en principio a las pequeñas bobinas de inducción utilizadas como bobinas médicas o de descarga, pero se fabrica a mayor escala y cuenta con un condensador conectado a los terminales del interruptor.

Fig. 157.—Diagrama que muestra las partes esenciales de la bobina de inducción.

Consiste en un núcleo central de hierro rodeado por una bobina de alambre grueso llamada "primario" y por un segundo devanado exterior de alambre llamado "secundario". El primario está conectado a varias celdas de batería en serie con un interruptor. El interruptor abre y cierra el circuito, es decir, corta y enciende la corriente repetidamente.

Cada vez que se establece o se interrumpe la corriente, se induce un alto voltaje en el secundario. Mediante el condensador conectado a los terminales del interruptor, la corriente en el estado de "establecimiento" tarda una fracción considerable de tiempo en crecer, mientras que en el de "corte", el cese es instantáneo. Las corrientes inducidas en el secundario en el corte son tan potentes que se propagan por el espacio en un brillante torrente de chispas.

Construyendo una bobina de chispa

Quizás los experimentadores intentan más construir una bobina de encendido que cualquier otro aparato, y los resultados suelen ser deficientes. Una bobina de encendido no es difícil de construir, pero requiere trabajo minucioso y paciencia. No es un trabajo que se pueda terminar en un día, pero se debe dedicar tiempo generosamente a su construcción. Cualquier persona con habilidades mecánicas normales puede obtener fácilmente resultados satisfactorios si se emplea paciencia y cuidado.

Muchas tiendas de electricidad venden piezas para bobinas de chispa y es posible comprar un juego de estas piezas hechas a máquina por menos de lo que suelen costar los materiales por separado.

Para beneficio de aquellos que deseen construir una bobina más grande que la descrita en el texto siguiente, se encontrará una tabla que muestra las dimensiones de otros dos tamaños.

Fig. 158.—Tubo de papel vacío y tubo lleno con alambre central como preparación para el bobinado en el primario.

El núcleo está hecho de alambre de hierro muy dulce, calibre 20 o 22 B. & S., cortado a la longitud exacta. Cada pieza debe tener seis pulgadas de largo. El alambre de hierro se puede comprar en tiendas de suministros eléctricos ya cortado en varias longitudes por veinte centavos la libra. En vista de la cantidad de mano de obra requerida para cortar cuidadosamente cada pieza a la longitud y luego enderezarla para formar un paquete ordenado, es más barato comprar el alambre ya cortado. Dicho alambre ha sido recocido, es decir, ablandado llevándolo al rojo vivo y luego enfriándolo lentamente. Si el alambre se compra en una tienda de plomería o una ferretería, debe ser recocido antes de poder usarse. Esto se logra atando el alambre en un paquete compacto y colocándolo en un fuego de leña donde se pondrá al rojo vivo. Cuando se alcanza esta etapa, se cubre el alambre con cenizas y se deja que el fuego se apague.

Fig. 159.—Ilustración de los distintos pasos para enrollar el primario y sujetar los extremos del cable.

Corta un trozo de papel de regalo resistente en tiras de quince centímetros de largo y unos doce centímetros de ancho. Enróllalo alrededor de un palo o varilla metálica de media pulgada de diámetro, formando un tubo de quince centímetros de largo y media pulgada de diámetro. Pega los bordes interior y exterior del papel para que el tubo no se desenrolle y luego deslízalo del palo.

Fig. 160.—Devanado primario completo y núcleo.

Llene el tubo con los cables de seis pulgadas hasta que esté bien apretado y no pueda introducirse más.

El primario consta de dos capas de alambre recubierto de algodón calibre 18 B. & S., enrolladas sobre el núcleo a lo largo de cinco pulgadas. Media libra de alambre es más que suficiente para un primario. El alambre debe enrollarse con mucho cuidado y suavidad. Para asegurar el extremo interior y evitar que se afloje, coloque un trozo corto de cinta adhesiva a lo largo del núcleo y enrolle dos o tres vueltas sobre él. Luego, doble el extremo hacia atrás y complete el enrollado. Una vez terminada la primera capa, aplique una capa de goma laca y enrolle la segunda. El extremo del alambre se enrolla con un trozo de cinta adhesiva y se fija deslizándolo a través de un bucle de cinta incrustado bajo las últimas vueltas. Las ilustraciones explicarán con más claridad cómo se logra esto. A continuación, aplique una capa de goma laca a la segunda capa y déjela secar. Una vez seca, envuelva el primario con unas quince capas de papel empapadas en parafina. Esta operación debe realizarse en un lugar cálido, sobre un fuego o una lámpara encendida donde la parafina se mantenga blanda, para que el papel quede bien ajustado.

Fig. 161.—El Primario cubierto con una capa aislante de papel listo para el Secundario.

La bobina ya está lista para recibir el devanado secundario. El núcleo y el primario descritos son adecuados para un secundario que genere chispas de entre media pulgada y tres cuartos de pulgada de longitud.

El devanado secundario consta de varios miles de vueltas de alambre muy fino enrollado en capas lisas y uniformes con papel entre cada dos capas.

La siguiente tabla muestra el tamaño y la cantidad de alambre necesarios. Además, se necesitarán aproximadamente dos libras de parafina y un bloc de papel de lino o papel de máquina de escribir. El alambre puede estar aislado con esmalte, algodón o seda. Se prefiere un alambre con una sola capa de seda.