Universo Mecánico 31 Voltaje Energía Y Fuerza
Summary
TLDREl script explora conceptos fundamentales de electricidad, como cargas, fuerzas, voltaje y corriente eléctrica. Compara el potencial de una antigua máquina de 100.000 voltios con una simple pila de 9 voltios, destacando que la importancia no es la cantidad de energía, sino su capacidad para realizar trabajo. Expone la relación entre el potencial eléctrico y la fuerza que une electrones a átomos, y cómo esta fuerza es crucial para entender la electricidad y la materia. Utiliza analogías como el terreno para explicar el campo eléctrico y el potencial, y menciona la historia de la electricidad y su impacto en la sociedad, desde la iluminación pública hasta la creación de la teoría atómica.
Takeaways
- 🔋 La importancia de la energía y el voltaje: Se discute cómo una máquina del siglo XVIII podía producir 100,000 voltios pero solo almacenar 2000 julios de energía, comparando esto con una pequeña batería moderna que puede almacenar más energía.
- 💡 La relación entre la electricidad y la fuerza: Se destaca que la fuerza eléctrica es fundamental para entender la electricidad y su importancia en la materia y en la unión de electrones a los átomos.
- 🌐 La analogía del terreno y el campo eléctrico: Se utiliza la comparación entre las curvas de nivel de un terreno y las curvas de potencial eléctrico para explicar cómo se mide y representa el campo eléctrico.
- ⚡ La fuerza en la electricidad: Se menciona que la fuerza eléctrica es la que mantiene unidos los electrones a los átomos y que esta unión es más fuerte que cualquier potencial eléctrico que se pueda generar.
- 👤 La historia de la electricidad y sus pioneros: Se hace referencia a figuras históricas como Ben Franklin, Thomas Edison y George Claude, y su contribución al desarrollo de la electricidad.
- 💡 El uso de la electricidad en la iluminación: Se describe cómo la luz de neón fue utilizada inicialmente para iluminar y luego para anuncios, transformando la noche en un espectáculo de colores.
- ⚡️ La tensión y el trabajo eléctrico: Se explica que el potencial eléctrico es la capacidad para hacer trabajo al hacer fluir cargas eléctricas y se menciona que se mide en voltios.
- 🔋 La capacidad de almacenamiento de energía en baterías: Se señala que las baterías modernas, a pesar de tener voltajes más bajos, pueden almacenar más carga útil que antiguas máquinas.
- 🌿 La electricidad en la naturaleza: Se discute cómo la electricidad es esencial en la unión de átomos y moléculas, manteniendo unidos a los electrones a los núcleos atómicos.
- 🔬 La teoría atómica y su desarrollo: Se menciona el trabajo de John Dalton y la resistencia inicial de algunos científicos a aceptar la teoría atómica, así como el apoyo de Humphry Davy basado en la observación de propiedades comunes entre los metales.
Q & A
¿Qué máquina gigante del siglo XVIII era capaz de producir un voltaje de 100.000 voltios?
-La máquina gigante del siglo XVIII mencionada en el script utilizaba un banco de 100 botellas de Leiden para almacenar energía y era capaz de producir un voltaje de 100.000 voltios.
¿Cuál es la relación entre los 2000 jules de energía y una caloría de alimento?
-Según el script, 2000 jules de energía es aproximadamente equivalente a media caloría de alimento.
¿Por qué una pequeña pila de 9 voltios puede almacenar más energía eléctrica que 100 botellas de Leiden?
-Una pequeña pila de 9 voltios puede almacenar 10 veces más energía eléctrica que las 100 botellas de Leiden porque, a pesar de su capacidad limitada, es más eficiente en retener la energía que el sistema de botellas de Leiden del siglo XVIII.
¿Qué ejemplo se utiliza para ilustrar la importancia de la fuerza eléctrica en comparación con el voltaje?
-Se utiliza el ejemplo de que la máquina del siglo XVIII podía lanzar un rayo a una distancia de dos pies, mientras que una pila no puede hacer eso, para ilustrar que hay aspectos más importantes en la electricidad que simplemente el voltaje.
¿Cuál es la medida del potencial eléctrico y cómo se relaciona con los electrones?
-El potencial eléctrico es una medida de la energía potencial de una carga eléctrica, como los electrones que componen los átomos del cuerpo humano.
¿Cuál es el potencial eléctrico que une un electrón al cuerpo humano y cómo compara con el potencial de una máquina?
-El potencial eléctrico que une un electrón al cuerpo humano es de unos pocos voltios, 345 voltios aproximadamente, y es mucho mayor que el potencial que se puede desarrollar con una máquina que produce 100.000 voltios.
¿Qué es lo que realmente importa en la electricidad según el script?
-Según el script, lo realmente importante en la electricidad no es solo el voltaje, sino también la fuerza con la que se unen los electrones a su cuerpo y la comprensión de la materia y la electricidad en su conjunto.
¿Cómo se relaciona la analogía de los contornos en un mapa con las curvas de potencial eléctrico?
-Las curvas de potencial eléctrico son constantes y describen un terreno con sus altos y bajos, de manera similar a cómo los contornos en un mapa representan puntos de altura constante y proporcionan una descripción clara del paisaje.
¿Qué es el campo eléctrico y cómo está relacionado con el potencial eléctrico?
-El campo eléctrico es la derivada negativa del potencial eléctrico, y en términos de la analogía del mapa, es la pendiente hacia abajo en el terreno, indicando la dirección y la intensidad de la fuerza eléctrica.
¿Cómo se describe el concepto de trabajo en relación con el potencial eléctrico y el campo eléctrico?
-El trabajo se relaciona con el potencial eléctrico en el sentido de que subir la pendiente del potencial cuesta trabajo. El campo eléctrico, por otro lado, es perpendicular a la superficie de potencial constante, indicando la dirección en la que se requiere el trabajo para moverse contra el campo.
¿Qué ejemplos históricos se mencionan en el script sobre la electricidad y sus aplicaciones?
-El script menciona a Ben Franklin, quien trajo el potencial eléctrico desde las alturas del cielo hasta la tierra, a Thomas Edison, quien capturó electricidad en un vidrio y la hizo producir luz, y a George Claude, quien desarrolló la luz de neón en 1909.
¿Cómo se relaciona la electricidad con la estructura interna de los átomos?
-La electricidad es fundamental en la cohesión de los átomos, donde la fuerza eléctrica mantiene unidos a los electrones negativamente cargados con el núcleo positivo. Este enlace eléctrico tiene un voltaje específico que mantiene al mundo unido.
¿Qué es un electronvoltio y cómo se relaciona con la energía potencial de un electrón?
-Un electronvoltio es una unidad de energía que se utiliza para medir la energía potencial de un electrón. Es la cantidad de energía que un electrón tiene al estar sometida a un campo eléctrico y es utilizada para describir las pequeñas energías involucradas en procesos atómicos y nucleares.
¿Qué es la teoría atómica y cómo la ley de las proporciones simples y múltiples de John Dalton contribuyó a ella?
-La teoría atómica es la idea de que la materia está compuesta de partículas indivisibles llamadas átomos. La ley de las proporciones simples y múltiples de John Dalton proporcionó un fundamento científico a esta idea, estableciendo que los elementos químicos se pueden combinar en proporciones masas constantes para formar compuestos químicos.
¿Cuál fue la postura de Humphry Davy con respecto a la teoría atómica de Dalton y por qué difería?
-Humphry Davy no creía en la teoría atómica de Dalton, pero sus razones eran opuestas a las de los químicos conservadores. Davy argumentaba que los 40 elementos conocidos, especialmente los 26 metales que compartían propiedades similares, debían tener una estructura interna común, lo que sugería que la teoría de Dalton no había ido lo suficientemente lejos en explicar la naturaleza de los átomos.
¿Qué es un van der Graaff y cómo se relaciona con la generación de altas tensiones?
-Un van der Graaff es un generador electrostático que utiliza una esfera para acumular carga eléctrica y puede generar altas tensiones. En el script, se menciona que un van der Graaff puede competir con un átomo por un electrón, pero a pesar de generar altas tensiones, no siempre puede ionizar la materia debido a que la fuerza depende de la derivada de la energía potencial y no solo del voltaje.
Outlines
🔋 La importancia relativa de la energía y el voltaje
Este párrafo explora la relación entre energía, carga y voltaje. Se menciona una máquina del siglo XVIII capaz de generar 100.000 voltios usando 100 botellas de Leiden para almacenar energía, comparándola con una pila de 9 voltios de un radio transistor que puede almacenar más energía. Se argumenta que lo importante no es solo el voltaje, sino también la fuerza que une los electrones al cuerpo humano, que es mucho menor que el potencial de la máquina. Se destaca que los electrones están más fuertemente unidos al cuerpo que el potencial que se puede generar con una máquina, y se cuestiona cuál es lo realmente importante en la electricidad. Se introduce la idea de que la electricidad es compleja porque las cargas puntuales no existen en el mundo real y siempre están en la materia, lo que implica que para entender la electricidad, primero se debe entender la materia, que es esencialmente eléctrica.
🗺 Metáforas geográficas para entender campos eléctricos
En este párrafo, se utiliza la metáfora de un mapa topográfico para explicar el concepto de campos eléctricos y curvas de potencial. Se describe cómo los contornos en un mapa representan diferentes alturas y cómo las curvas de potencial eléctrico describen un terreno con sus 'altos' y 'bajos'. Se compara el potencial eléctrico con un terreno y el campo eléctrico con la pendiente hacia abajo, explicando que el campo eléctrico es la derivada negativa del potencial. Se menciona que el campo eléctrico creado por una carga puntual es proporcional a 1/r^2 y que la dirección del campo es perpendicular a la superficie de potencial constante. Se utiliza la analogía de un lago como una zona de altura constante para explicar áreas de potencial eléctrico constante y cómo el campo eléctrico es siempre perpendicular a la superficie de un conductor.
💡 La evolución de la electricidad en la iluminación y la publicidad
Este párrafo narra la historia del desarrollo de la electricidad en la iluminación y la publicidad. Se menciona a Ben Franklin y Thomas Edison como pioneros en la captura y el uso de la electricidad. Luego, se habla sobre George Claude, quien desarrolló las luces de neón en 1909 y cómo su uso comenzó como iluminación en el Gran Palais de París. Jacques Fonseca, un publicista, vio el potencial en la luz rojiza de las luces de neón y说服了Claude para comprar los derechos, lo que llevó al primer anuncio de neón en París en 1912. El párrafo también discute cómo el potencial eléctrico es la capacidad para producir trabajo al hacer fluir las cargas eléctricas y cómo se mide en voltios.
⚛️ La electricidad en los átomos y su importancia
Este párrafo se enfoca en el papel de la electricidad en la estructura de los átomos y cómo mantiene unido el mundo. Se describe cómo la fuerza eléctrica une electrones negativamente cargados a un núcleo positivo, y cómo ese enlace se mantiene a través de un cierto voltaje. Se menciona que la electricidad es responsable de mantener unidos los átomos, que son los bloques básicos de todo lo que se ve y se siente. También se discute cómo la electricidad se utiliza en la vida cotidiana, como en las luces de neón y en la vida de las ciudades, y cómo las altas tensiones se utilizan en la vida moderna, desde las líneas de transmisión eléctricas hasta las máquinas de Van de Graaff.
🌩 La ionización y la electricidad en la naturaleza
Este párrafo habla sobre cómo la electricidad se manifiesta en la naturaleza, especialmente en relación con la ionización. Se describe el proceso de ionización en una tormenta cuando las moléculas de aire se convierten en plasma y luego se recombinan liberando energía en forma de luz. También se discute cómo la electricidad no puede guiar la materia directamente, sino que actúa a través de colisiones, como en el caso de la máquina de Van de Graaff, que acelera electrones y causa ionización. Se menciona que la electricidad en la ciudad no solo se utiliza para mantenerla unida, sino también para entretener y atraer a las personas.
🔋 La energía almacenada y su importancia en la electricidad
Este párrafo se centra en la energía almacenada y cómo no solo el voltaje sino también la cantidad de carga disponible es importante para la electricidad. Se compara la capacidad de almacenamiento de diferentes dispositivos, como la máquina de Van de Graaff y la batería de un automóvil, y se argumenta que la energía almacenada químicamente en una batería es más útil. También se discute cómo la energía eléctrica se utiliza en la ciudad y cómo la energía potencial del agua se convierte en electricidad. Se menciona a John Dalton y su ley de las proporciones simples y múltiples, que proporcionó un fundamento científico a la teoría atómica de la materia, y se habla sobre el debate entre Dalton y Humphry Davy sobre la estructura de los átomos y la existencia de metales.
🔬 La teoría atómica y su desarrollo a lo largo del tiempo
En el último párrafo, se concluye con una reflexión sobre la teoría atómica y cómo la comprensión de la estructura interna de los átomos ha llevado a un entendimiento más profundo de los metales y la materia en general. Se menciona a Alessandro Volta y su invención de la pila eléctrica, y se establece que se hablará más sobre estos temas en el futuro.
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Keywords
💡electricidad
💡voltaje
💡carga eléctrica
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💡potencial eléctrico
💡fuerza eléctrica
💡átomo
💡pilas y baterías
💡neón
Highlights
La máquina gigante del siglo XVIII podía producir un voltaje de 100.000 voltios usando 100 botellas de Leiden para almacenar energía.
2000 julios de energía es aproximadamente medio kilocaloría de alimento, y una pila de 9 voltios puede almacenar más energía que 100 botellas del siglo XVIII.
El potencial eléctrico es una medida de la energía potencial de una carga eléctrica y es crucial para entender la electricidad.
Los electrones están unidos al cuerpo humano por un potencial de unos pocos voltios, lo que es menor que el potencial de una máquina de alta tensión.
La electricidad siempre existe en la materia y para entender la electricidad debemos entender primero la materia.
Las curvas de potencial eléctrico son como los contornos en un mapa que describen un terreno con sus altos y bajos.
El campo eléctrico es la derivada negativa del potencial eléctrico y describe la pendiente del terreno eléctrico.
El campo eléctrico creado por una carga puntual es proporcional a 1/r al cuadrado, donde r es la distancia.
El campo eléctrico es perpendicular a la superficie de potencial constante y a la superficie de un conductor.
La electricidad en la ciudad se utiliza no solo para iluminación, sino también para entretenimiento y publicidad.
El potencial eléctrico es la capacidad para producir trabajo al hacer fluir cargas eléctricas y se mide en voltios.
Las líneas del tendido eléctrico conducen electricidad a alta tensión a la ciudad y las luces de neón funcionan a 10.000 voltios.
La fuerza eléctrica mantiene unido al átomo, siendo la unión entre el electrón y el núcleo de un átomo de unos pocos voltios.
El generador de Van de Graaff no puede ionizar cualquier pequeña pieza de materia, ya que la fuerza es más importante que el voltaje.
La chispa en un tubo de neón es creada por colisiones y no por pura fuerza eléctrica.
La energía eléctrica no solo depende del voltaje sino también de la cantidad de carga disponible.
Una batería es un almacén de energía química que es más útil que la energía almacenada en una máquina de alta tensión.
La teoría atómica de la materia fue fundamentada por la ley de las proporciones simples y múltiples de John Dalton.
Humphry Davy, rival de Dalton, creía que los átomos debían tener una estructura interna que explicara las propiedades de los metales.
Alessandro Volta inventó la pila eléctrica, una contribución significativa a la electricidad.
Transcripts
voltaje energía y fuerza
ahora mismo sabemos ya mucho de
electricidad ya conocemos las cargas las
fuerzas los voltajes las corrientes
eléctricas etc
y ahora nos preguntamos y qué pasa con
eso que es lo realmente importante de
todo ese material les pondré un ejemplo
de lo que quiero decir recuerden la
máquina gigante levantaron una máquina
que se fabricó a finales del siglo 18 y
que era capaz de producir un voltaje de
100.000 voltios utilizaba un banco de
100 botellas de leiden para almacenar
energía podía almacenar hasta 2002 de
energía y nos preguntamos ahora es es
impresionante tenemos que decir que no
2000 jules de energía es aproximadamente
media caloría de alimento
o expresado en términos puramente
eléctricos esta pequeña pila de 9
voltios de un radio transistor puede
almacenar 10 veces más energía eléctrica
que la que podían almacenar las 100
botellas del aire
y no obstante esa máquina podía lanzar
un rayo a una distancia de dos pies cosa
que la pila en cambio no puede hacer
por eso la pregunta es que es lo
realmente importante en todo ello
el voltaje o potencial eléctrico es una
medida de la energía potencial de una
carga eléctrica como por ejemplo de los
electrones que componen los átomos del
cuerpo humano
y ustedes deberían preguntarse cuál es
el potencial que une los electrones a su
cuerpo más vale que sea mucho mayor que
el que yo pueda desarrollar dándole a la
manivela de esa máquina porque si no la
máquina sería tan tremendamente
peligrosa que podría hacernos trizas
entonces es verdad que los electrones
están más fuertemente unidos al cuerpo
que el potencial que yo puedo producir
con esta máquina la respuesta es no el
potencial que une un electrón al cuerpo
es de sólo unos pocos voltios 345
voltios y yo dándole a la manivela de
esta máquina puedo producir 100 mil así
que una vez más seguimos con la duda
acerca de qué es lo importante en
electricidad
los elementos básicos de la electricidad
son muy sencillos si imaginamos cargas
eléctricas puntuales en un vacío hay
cargas positivas y hay cargas negativas
que se atraen o se repelen unas a otras
con una fuerza que varía en proporción
inversa al cuadrado de la distancia
entre ellas y eso es todo lo que se
podría decir y sin embargo se han
necesitado miles de años para
comprenderlo e incluso ahora que lo
comprendemos bien sigue siendo muy
confuso y difícil de aprender porque es
esto así
bueno la razón es porque esos elementos
de la electricidad esas cargas puntuales
no existen nunca en el mundo real la
electricidad siempre existe en la
materia
o sea que para poder entender la
electricidad debemos entender primero la
materia pero la materia es esencialmente
eléctrica por naturaleza y así para
entender la materia
debemos entender primero la electricidad
ese es el punto crucial del dilema y de
eso quiero hablarles hoy
[Música]
[Aplausos]
[Música]
a primera vista intentar ver la
electricidad en su verdadera esencia
parece algo tan peligroso como salir una
noche por las calles de las venas
en electricidad hay muchas magnitudes
carga potencial campo por nombrar
algunas
y con una variedad tan desconcertante es
difícil saber por qué magnitud o apostar
[Música]
lo que se necesita es una forma de
explicar cómo se acopla todo una manera
de sentar las bases en favor del buen
sentido y de la claridad
[Música]
lo que hace falta es un método infalible
detrás de toda esta locura la causa que
está detrás del efecto de la
electricidad
lo que se necesite es un cambio de
escena
[Música]
aparentemente la conexión eléctrica
entre las vegas' y estos montes de
nevada no es inmediatamente obvia
por una razón los topógrafos no
arriesgan nada en el juego nada queda al
azar en la detallada precisión de sus
mapas ni en las medidas que determinan
la altura sobre el nivel del mar de cada
punto de una red previamente determinada
se ha trazado una línea que une todos
los puntos a una cierta altura sobre el
nivel del mar lo cual se repite después
para otras alturas a intervalos
regulares
para el ojo de un experto los contornos
resultantes de puntos de altura
constante proporcionan una clara
descripción del paisaje real y por la
misma razón las curvas de este mapa dan
una clara representación de un campo
eléctrico
estas son las curvas de potencial
eléctrico constante
igualmente describen un terreno con sus
altos y sus bajos
cuando en realidad un terreno tiene
subidas y bajadas el viajero prudente
quiere saberlo porque subir una colina
puede resultar un trabajo duro
y exactamente lo mismo sucede con el
potencial eléctrico
y subir la pendiente del potencial
cuesta trabajo
[Música]
y cuanta más pendiente haya más dura es
la ascensión
[Música]
naturalmente si el potencial no cambia
no se necesita ningún trabajo
[Música]
y si el potencial decrece el campus
cuesta abajo todo el camino
en esta analogía el potencial eléctrico
es ascenso
y el campo eléctrico es la pendiente
hacia abajo
en términos más matemáticos se puede
decir el campo eléctrico es la derivada
negativa del potencial
[Música]
o dicho de otra manera el potencial es
menos la integral del campo eléctrico
el campo eléctrico creado por una simple
carga puntual es proporcional a 1 / r al
cuadrado
[Música]
así su integral es proporcional a 1 / r
en el caso de una simple carga puntual
la dirección del campo es bastante obvia
[Música]
pero qué ocurre en situaciones más
complicadas
qué aspecto tiene el campo eléctrico de
ese potencial
[Música]
como no supone trabajo el mover una
carga a lo largo de una curva de
potencial constante
[Música]
no hay componente del campo en esa
dirección
[Música]
así el campo es perpendicular en cada
punto la superficie de potencial
constante o equipo ten cial que pasa por
ese punto
y así es como adopta su forma conocida
[Música]
la forma normal del terreno más
accidentado no son todos picos y valles
también puede zonas totalmente llanas y
horizontales
un lago es una zona de altura constante
sobre el nivel del mar
[Música]
lo mismo que una zona de potencial
eléctrico constante creado por un
conductor en un campo eléctrico
y como el potencial eléctrico es el
mismo en cualquier punto de la
superficie de un metal
el campo eléctrico es siempre
perpendicular a esa superficie
[Música]
y en las zonas montañosas es difícil
encontrar muchas cosas que sean
perpendiculares a algo pero en la ciudad
es muy fácil
aquí es facilísimo encontrar
electricidad trabajando y divirtiéndose
aunque esta proliferación de luz y de
color probablemente no es lo que los
pioneros de la electricidad habían
pensado
a pesar de ello pusieron los fundamentos
para que así fuera
ben franklin también hizo su parte
trayendo el potencial eléctrico desde
las alturas del cielo hasta la tierra
thomas edison pensando más en el trabajo
que en la diversión capturo electricidad
en un vidrio y le hizo producir luz
[Música]
probablemente la consiguiente
proliferación de anuncios en neón
tampoco sería imaginada por george cloud
físico francés que desarrolló en la
práctica una luz de neón en el año 1909
esas primeras luces de neón comenzaron a
funcionar en el gran palais de parís no
como decoración sino como iluminación
del edificio
el resplandor rojizo de esas luces era
visto por todos como un inconveniente
por todos menos por jacques fonseca un
publicista que vio grandes posibilidades
a aquella luz rojiza
[Música]
convenció al colon para que le vendiera
los derechos y en 1912 parís estreno el
primer anuncio de neón del mundo
y el trabajo no había hecho nada más que
empezar
[Música]
el potencial eléctrico es la capacidad
de producir trabajo haciendo fluir
cargas eléctricas sin importar a donde
vayan
el potencial se miden voltios
[Música]
pero como de grande es un voltio
y cuántos voltios se necesitan para
hacer un trabajo
una pila de linterna suele ser de bolt y
el medio
con solo dos de ellas se puede hacer un
trabajo que valga millones
si fuera necesario 12 voltios bastarían
para poner en marcha el automóvil para
escapar
y con 110 voltios se pueden encender 12
bombillas
al poner en fuga a un ladrón en la noche
sin embargo el crimen no rinde provecho
e incluso tratándose de un bandido con
solo un brazo el juego puede organizarlo
y cuando esto ocurre nadie sale ganando
el 6 de agosto de 1890 a las 6 40 de la
madrugada el jurista de prisión de new
york' míster william blair fue la
primera persona en el mundo que moría en
la silla eléctrica
solo se necesitaron unos 17 segundos y
unos cuantos miles de voltios
pero la silla eléctrica no fue el primer
uso de la alta tensión
en el siglo 18 el generador
electroestático gigante de barón podía
generar 100 mil voltios
y realmente la pequeña máquina de
whinsec y el generador van del graf
[Música]
y en los modernos laboratorios de física
este doble acelerador de partículas de
bander graf
utiliza 3 millones de voltios
las altas tensiones no están encerradas
en exóticos laboratorios
a diario las líneas del tendido
eléctrico conducen electricidad a
cientos de miles de voltios a través del
campo hacia la ciudad mientras que las
luces de neón utilizan unos 10.000
voltios para funcionar
y parte de ese funcionamiento es
mantener unida la ciudad
en ocasiones incluso sirve también para
ayudar a unirse a las personas
pero la electricidad también es
responsable de un tipo diferente de
unión
[Música]
el propio átomo que es el bloque básico
en la edificación de todo lo que vemos
sentimos volemos se mantiene unido
debido a la fuerza eléctrica
[Música]
y esa atadura entre el electrón y el
átomo tiene un determinado voltaje
[Música]
ese voltaje es el que mantiene al mundo
unido entonces cuál es el voltaje del
propio ato
en cada átomo la fuerza eléctrica un
electrones cargados negativamente a un
núcleo positivo
el núcleo es tan pequeño que se puede
considerar como una carga puntual
positiva incluso aunque realmente se
componga de neutrones sin carga
resultante y de protones con carga
positiva
cada electrón tiene justamente la carga
negativa suficiente para equilibrar la
carga positiva de un protón
[Música]
el resultado puede ser un átomo
totalmente neutro
esta representación o cualquier otra de
un átomo solamente un modelo pero como
modelo nos sirve de guía a la realidad
y una realidad de gran importancia es
que la distancia del núcleo al electrón
más exterior de cualquier átomo es
siempre aproximadamente un maestro es
decir la 100 millones y ma parte de un
centímetro
desde el punto de vista de ese electrón
exterior los otros electrones equilibran
prácticamente la carga eléctrica de
todos los protones del núcleo excepto la
de uno
[Música]
de tal modo que el electrón más exterior
detecta aproximadamente el campo
eléctrico y el potencial eléctrico
debido a un protón situado a un aston de
distancia
su potencial eléctrico alcanza sólo unos
pocos voltios
y al ser su carga negativa también lo es
su energía potencial medida
convenientemente en unas unidades
llamadas electrón voltios
esos pocos electronvoltios menos una
pequeña energía cinética es lo que hay
que vencer para desprender un electrón
de un átomo
y aproximadamente eso mismo se necesita
superar también para eliminar un
electrón de una molécula o de un trozo
de metal sólido mucho menos es lo que
hay que vencer para conseguir que los
turistas de las vegas' se desprendan de
unos cuantos dólares mientras que el
jugador siente una gran atracción por el
dinero la unión que existe entre un
dólar cualquiera y el jugador es
francamente pequeño
pero algunas de las otras uniones que
aquí se hacen son de naturaleza más
duradera al menos en algunos casos los
vínculos son muy fuertes
pero si unos pocos voltios atan un
electrón a un átomo como la fuerte es
esa atadura
como el generador de bandera graft puede
producir hasta 100 mil voltios parece
que esta máquina debería ser capaz de
ion izar cualquier pequeño trozo de
materia ordinaria a su alcance
pero no es así
algunas veces no basta solo el voltaje
en realidad si un átomo y una van der
graaf se enzarzan en disputarse un
electrón el átomo gana siempre
porque es cuestión de fuerza y no de
voltaje
dicho de otra manera lo que importa es
la derivada de la energía potencial y no
solo el valor de ésta
[Música]
aquí hay una cultura van der graaf y
manu
están compitiendo por un electrón que
puede estar unido a la van der graaf por
decenas de miles de voltios
[Música]
pero ampliando esta imagen 10
mil veces
la energía potencial del electrón debida
al átomo parece ser mucho menor pero
mucho más pronunciada
de hecho la escala horizontal ha tenido
que ser ampliada 10
100
milk
[Música]
mil veces simplemente para ver la
pendiente
la fuerza del átomo es cien mil veces
más fuerte que la de la van der graaf y
no hay competencia
[Música]
no hay competencia posible cuando la
casa determina la suerte
por eso los jugadores más listos
prefieren dejar un poco al azar
benjamin franklin era una de esas
personas e incluso encontró el modo de
evitar los riesgos de las tormentas
y de hecho su invento del pararrayos
salvó muchas iglesias graneros y casas
de las llamas y la destrucción
de dónde viene la luz del rayo
cuando hay una chispa las moléculas de
aire se ioniza momentáneamente dejando
un gas de iones moleculares positivos y
electrones negativos llamado plasma
muy rápidamente la fuerza eléctrica
entre los iones y electrones hace que se
vuelvan a combinar formando materia
neutra desprendiendo su exceso de
energía en forma de luz
pero el rayo se puede tomar
en un tubo de neón por ejemplo se puede
retardar ese proceso convirtiéndolo en
una incandescencia continua
pero el campo eléctrico en un anuncio de
neón o una máquina de bander graf o
incluso una nube tormentosa no pueden
guionizar la materia
entonces como pueden hacer que las
chispas vuelen
la respuesta es porque yo niza en el
aire pero no en un forcejeo directo
el aire alrededor de la esfera del
generador del underground contiene
siempre algunos electrones casualmente
[Música]
el campo eléctrico de la máquina de
bander graf acelera a uno de estos
electrones hasta que choca con otra
molécula y entonces comienza de nuevo el
proceso
[Música]
si la distancia entre átomos es
suficientemente grande y el campo
suficientemente potente el electrón
puede adquirir suficiente energía
cinética como para desprender otro
electrón cuando choque
[Música]
como tú
si eso sucede ambos son acelerados y
causa más ionización hasta que se da una
reacción en cadena que es la que crea la
chispa
[Música]
así que un generador manter glass o un
anuncio de neón ionizan el aire no por
pura fuerza eléctrica sino mediante
colisiones
aunque no sea exactamente hacer trampas
es sin embargo un truco
pero entonces esta ciudad está llena de
trucos trucos del comercio
científicamente proyectados para ionizar
las carteras de los turistas
está también llena de energía y la
energía de la gente parece crecer de
hora en hora
la energía eléctrica por otra parte sube
con el voltaje y con la carga
así que la pregunta sobre cuánta energía
puede suministrar un dispositivo
eléctrico no sólo depende de su voltaje
sino también de la cantidad de carga
disponible
la máquina de bander graf y este
generador electrostático gigante
alcanzan voltajes muy altos antes de que
las chispas los descarguen
pero ni siquiera las 100 botellas de
leiden de la máquina de fumar podían
almacenar tanta carga como la que hay en
la batería de un automóvil
e incluso aunque tenga un voltaje mucho
menos que esas máquinas almacena tanta
carga en forma química que es mucho más
útil
[Música]
de hecho una pila corriente de una radio
almacena 10 veces más energía que el
generador de weimar
una batería es un almacén de energía
pero por muchas baterías de que
dispongamos aquí mismo un día cualquiera
hay mucha más energía almacenada
no obstante solo una pequeña fracción de
la inmensa energía potencial de este
agua se convierte en energía eléctrica
esa energía viaja a través del desierto
hasta la ciudad donde se irradia da en
la noche en todas clases de colores
formas y tamaños
pero detrás de esa fachada
resplandeciente la carga del campo la
energía el voltaje y la fuerza son los
ingredientes de la electricidad y esos
materiales son los que mantienen unido
al universo
a principios del siglo 19 un químico
británico john dalton propuso la ley de
las proporciones simples y múltiples y
esa ley por vez primera de un sólido y
científico fundamento a la antigua idea
de la teoría atómica de la materia
pero no todos los científicos aceptaron
la teoría de dalton
durante ese siglo hubo un grupo de
químicos conservadores que
fundamentalmente pensaban que era mala
ciencia creer en algo que no se podía
ver de la teoría atómica decían no
necesitamos esa hipótesis
ellos no eran los únicos que no creían
en la teoría de dalton dalton tenía un
rival para el título del químico más
grande de inglaterra se llamaba humphry
davy
y de mí tampoco creía en la teoría de
dalton pero por razones totalmente
opuestas pensaba que el alto no había
ido bastante lejos
su argumento era algo parecido a este
decía hay 40 clases de elementos
conocidos eso significa que de acuerdo
con la teoría de dalton debe haber 40
clases diferentes de átomos indivisibles
que explique las propiedades de esos
elementos
pero decía de esos 40 elementos 26 son
metales y todos ellos comparten las
propiedades de superficie brillante
buena conductividad eléctrica y térmica
ductilidad mecánica y algunas otras más
y no es casualidad que se den esas
propiedades en 26 ocasiones
independientemente tiene que haber
subyacente un principio de metalización
era como decir que los átomos de dalton
debían tener una estructura interna
bueno pues se necesitaron 100 años para
llegar a la conclusión de que los dos
dalton y deivi tenían razón la materia
está compuesta por átomos y los átomos
tienen una estructura interna que
explica por qué existen los metales
pero mucho antes de que se comprendiera
esto incluso antes de los tiempos de
dave y de dalton todo ello había sido
utilizado por un astuto italiano
alessandro volta que había inventado la
pila eléctrica
pero de todo eso hablaremos el próximo
día
sí
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