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Fue el primero en descubrir que si se frota un trozo de ámbar éste atrae otros objetos; creía que la electricidad residía en el objeto frotado, pero no definió que era debido a la distribución de cargas.
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Descubrió la electricidad, en un primer estudio científico sobre los fenómenos eléctricos, aplicó por primera vez el término eléctrico a la fuerza que ejercen algunas sustancias al ser frotadas.
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Creador de la primera máquina electrostática capaz de producir una descarga eléctrica.
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Observó que una lámina de oro siempre era repelida por una barra de vidrio electrificada. Fue el primero en identificar la existencia de dos tipos de cargas eléctricas (hoy llamadas positiva y negativa).
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Estudió la conductibilidad en los cuerpos y fue el primero en transmitir electricidad a través de un conductor, los experimentos que realizó junto a Jean Desaguliers, también descubrieron que para que la electricidad pudiera circular por el conductor, éste tenía que estar aislado de tierra.
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Fue el primero en establecer las leyes cuantitativas de la electrostática, y también hizo muchas investigaciones sobre magnetismo, rozamiento y electricidad. Estableció el principio que rige la interacción entre las cargas eléctricas conocido como la Ley de Coulomb.
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Investigó los fenómenos eléctricos e inventó el pararrayos. Desarrolló la teoría según la cual la electricidad era un fluido único existente en toda materia y calificó a las sustancias en eléctricamente positivos y eléctricamente negativas, de acuerdo con el exceso o defecto de ese fluido.
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Investigó los efectos de la electricidad en los nervios y músculos de los animales, electricidad sobre la acción fisiológica en los seres vivos.
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Descubrió que el carbón de leña es un conductor de la electricidad.
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Demostró la existencia de un campo magnético en torno a todo conductor atravesado por una corriente eléctrica, iniciando el estudio del electromagnetismo.
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Es conocido sobre todo por la pila que lleva su nombre empleando laminas de papel cobre y cinc. Inventó el electróforo, electrómetro y eudiómetro.
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Estudió la relación que existe entre la intensidad de una corriente eléctrica, su fuera electromotriz y la resistencia, formulando la ley que recibe su nombre junto con la unidad de medida.
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descubrió la inducción electromagnética, que ha permitido la construcción de generadores y motores eléctricos y de las leyes de la electrólisis; por lo que es considerado como el fundador del electromagnetismo y de la electroquímica.
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Formuló la ley de la oposición de las corrientes inducidas que lleva su nombre.
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Descubrió las leyes que hacen posible el desvío de una aguja magnética por una corriente eléctrica, lo que ayuda al funcionamiento de los actuales aparatos de medida, descubrió las acciones mutuas entre corrientes eléctricas, la unidad de corriente eléctrica es el amperio o ampere.
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Conocido por la invención del telégrafo eléctrico y del código que lleva su nombre.
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Estudió el electromagnetismo y descubrió las corrientes que llevan su nombre, demostró la existencia de corrientes inducidas, parásitas, en los núcleos de circuitos magnéticos, (Hoy llamadas corrientes Foucault en su honor).
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El primero en aplicar el circuito eléctrico que lleva su nombre (puente de Wheatstone), para medir resistencias eléctricas.
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Mejoró el teléfono. Junto con sus socios inventaron el fotófono, aparato que transmite sonidos por rayos de luz y en 1886 desarrolló el primer cilindro de cera para grabar, sentando las bases del gramófono moderno.
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Inventó la lampara incandescente, el telégrafo moderno, el fonógrafo, un sistema generador de electricidad, un aparato para grabar sonidos y un proyector de películas, construyó el primer ferrocarril eléctrico.
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Descubrió el sistema trifásico para la generación y distribución de la corriente eléctrica, estudió y mejoró los generadores de corriente alterna. Principio de los motores sincronos.
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Formuló las dos leyes o reglas que llevan su nombre sobre la distribución de corrientes y tensiones en un circuito.
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Desarrolló la teoría electromagnética de la luz, que había sido formulada por el físico Maxwell, lo que dio lugar a su descubrimiento del efecto fotoeléctrico.
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Demostró la relación matemática entre los campos eléctricos y magnéticos, formulando las ecuaciones fundamentales del electromagnetismo, que relacionan el campo eléctrico y el magnético para una distribución espacial de cargas y corrientes, que actualmente llevan su nombre. La unidad de flujo magnético en el sistema cegesimal, el Maxwell lleva este nombre en su honor.
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Estudió la energía y sus aplicaciones técnicas, el efecto calorífico producido por la corriente eléctrica y formuló la ley que lleva su nombre.
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Dedicó sus investigaciones hacia la corriente alterna. Perfeccionó el transformador, desarrolló un alternador y adaptó el motor de corriente alterna inventado por Nicola Tesla para su utilización práctica.
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Diseñó el primer sistema práctico para generar y transmitir corriente alterna, así como el primer motor eléctrico de corriente alterna. Inventó los generadores de alta frecuencia y la llamada "Bobina de Tesla". La unidad de inducción magnética del sistema MKS, recibe este nombre en su honor.
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Inventó la pantalla fluorescente que facilita la exploración y registro de las imágenes radiológicas obtenidas con los rayos X, perfeccionó la telefonía a grandes distancias, al introducir bobinas de autoinducción.
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Inventor del primer sistema práctico de señales telegráficas sin hilos, dando origen a la radio actual.
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Estudios y experimentos sobre las propiedades eléctricas de los gases y la conducción eléctrica a través de los mismos. Se le considera el descubridor del electrón.
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Realizó importantes descubrimientos en el campo de la superconductividad eléctrica, cuando trabajaba con materiales expuestos a bajas temperaturas.
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Desarrolló una serie de circuitos y sistemas fundamentales para el avance del sistema de comunicaciones, desarrolló el circuito regenerador que permitía la amplificación de las señales de radio.
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Descubre la carga del electrón. Demostró y midió la unidad elemental de carga, comprobando que la carga eléctrica solamente puede existir como múltiplo de esa carga elemental.
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Desarrollo matemático de la teoría de Maxwell, sobre la propagación de las ondas electromagnéticas. Desarrolló la teoría electromagnética de la luz y la teoría electrónica de la materia, que forma parte de toda teoría eléctrica moderna.
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junto con William Shockley y John Bardeen inventaron un transistor, capaz de realizar la mayoría de las funciones de los tubos de vacío, contribuyó al desarrollo actual de la electrónica y la informática moderna.
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Participó en el descubrimiento del transistor, desarrolló una teoría que explicaba la superconductividad, es decir, la desaparición de la resistencia eléctrica en ciertos metales y aleaciones a temperaturas cercanas al cero absoluto.