Así Funciona la Electricidad
Summary
TLDREl guion explora un hipotético circuito con cables de un segundo luz de largo, conectados a una bombilla. Se cuestiona la rapidez con la que la bombilla encendería tras activar el interruptor, desafiando la causalidad y el sentido común. Se explica que la luz se enciende casi instantáneamente, no por la velocidad de los electrones, sino por la propagación del campo eléctrico a la velocidad de la luz. El guion aclare y desentraña malentendidos sobre el funcionamiento de los circuitos, enfocándose en la importancia de los campos eléctricos y su papel crucial en el transporte de energía.
Takeaways
- 🌌 El video trata sobre un circuito hipotético con cables de un segundo luz de largo que conectan una bombilla a una batería y un interruptor.
- ⏱️ La respuesta inicial de que la bombilla tardaría aproximadamente 1/6 de segundo en encenderse después de presionar el interruptor fue considerada incorrecta.
- 🔬 Se discute que la comunicación más rápida que la luz violaría la causalidad y es un concepto erróneo, lo que generó controversia en el video original.
- 🛠️ Se presenta un modelo de circuito a menor escala para entender mejor el fenómeno, utilizando un resistor como la bombilla y un lente especial para medir la demora.
- 💡 Se aclaran malentendidos sobre cómo se transmite la energía en un circuito, destacando que no es la carga de los electrones lo que lleva energía de la batería a la bombilla.
- ⚡ La energía en un circuito proviene de un campo eléctrico, el cual es creado por las cargas en la batería y en la superficie de los cables.
- 🔋 La batería no es solo la fuente de energía, sino que también mantiene la distribución de cargas en el circuito.
- 🔧 Se utiliza la analogía de un pastor y perros ovejeros para explicar cómo la batería controla el flujo de electrones en el circuito.
- 📚 Se menciona la importancia de entender las cargas superficiales en los cables y cómo estas afectan el campo eléctrico dentro y alrededor del circuito.
- 🤖 Se utiliza software de simulación para demostrar el comportamiento del campo eléctrico y la corriente en un circuito, incluyendo el efecto de cables desconectados.
- 🔄 Se discute la idea de que los cables no son estrictamente necesarios para el flujo de energía, citando ejemplos de carga inalámbrica como teléfonos y cepillos dentales.
Q & A
¿Qué es el circuito gigante mencionado en el video?
-El circuito gigante es un hipotético circuito que incluye cables de un segundo luz de largo conectados a una bombilla, una batería y un interruptor, utilizado para ilustrar conceptos de electricidad y la velocidad de la luz.
¿Cuál fue la respuesta inicial del creador del video sobre el tiempo que tardaría la bombilla en encenderse después de presionar el interruptor?
-La respuesta inicial del creador del video fue que la bombilla tardaría aproximadamente 1 sobre 6 segundos en encenderse después de presionar el interruptor.
¿Por qué la respuesta inicial generó controversia?
-La respuesta inicial generó controversia porque implicaba que la comunicación entre la bombilla y el interruptor podría ser más rápida que la velocidad de la luz, lo que violaría la causalidad y el sentido común.
¿Qué es la causalidad y cómo se relaciona con el video?
-La causalidad es el principio de que la causa debe preceder a su efecto en el tiempo. En el video, se cuestiona esta idea al discutir si la luz de la bombilla se enciende instantáneamente o no.
¿Qué es un 'segundo luz' y cómo se relaciona con el circuito del video?
-Un 'segundo luz' es la distancia que recorre la luz en un vacío en un segundo, aproximadamente 299,792 kilómetros. En el circuito del video, los cables son tan largos como un segundo luz, lo que afecta la demostración de la velocidad de la luz y la electricidad.
¿Qué es un 'resistor' y cómo se usa en el experimento del video?
-Un resistor es un componente pasivo en un circuito que limita la corriente eléctrica. En el experimento, se usa un resistor para simular la bombilla y medir la demora en la propagación del voltaje.
¿Qué es la 'fuga de corriente' y cómo se relaciona con el experimento?
-La fuga de corriente se refiere a la corriente que fluye fuera de la ruta principal de un circuito. En el experimento, se menciona que la cantidad de energía que llega a la bombilla es mínima, similar a una fuga de corriente.
¿Qué es la 'ley de Ohm' y cómo se aplica en el script del video?
-La ley de Ohm establece que el voltaje en un circuito es igual a la corriente multiplicada por la resistencia. En el script, se discute cómo esta ley se relaciona con el campo eléctrico y la energía en el circuito.
¿Qué es un 'campo eléctrico' y por qué es importante en el script del video?
-Un campo eléctrico es una región del espacio donde una carga eléctrica experimentaría una fuerza. En el script, se destaca la importancia del campo eléctrico en el movimiento de electrones y la transferencia de energía en el circuito.
¿Qué es un 'diagrama de circuito' y cómo se simplifica la física en él?
-Un diagrama de circuito es una representación gráfica de los componentes y la configuración de un circuito eléctrico. En el script, se explica cómo se simplifican las interacciones complejas entre partículas y campos en elementos de circuito como resistores, capacitores e inductores.
¿Qué son las 'ecuaciones de Maxwell' y por qué son relevantes para el video?
-Las ecuaciones de Maxwell son un conjunto de cuatro ecuaciones que describen las interacciones del campo eléctrico y magnético. En el video, se sugiere que para entender completamente el circuito, sería necesario resolver estas ecuaciones en tres dimensiones.
¿Qué es la 'impedancia característica' y cómo se calcula?
-La impedancia característica es una medida de la resistencia a la corriente alterna en una línea de transmisión. Se calcula como la raíz cuadrada de la inductancia dividida por la capacitancia, y en el script se utiliza para maximizar la eficiencia de la energía transmitida.
¿Por qué es importante definir el otro lado de una línea de transmisión según Richard Li?
-Según Richard Li, es importante definir el otro lado de una línea de transmisión para evitar que los campos se esparden y causen problemas en la transmisión de energía, lo que podría llevar a una mala experiencia o resultados inesperados.
Outlines
😀 Concepto de la velocidad de la luz en un circuito
El primer párrafo presenta un experimento hipotético sobre un circuito con cables de un segundo de luz de largo, conectados a una bombilla. Se cuestiona la respuesta de 1 sobre 6 segundos para la bombilla encenderse después de presionar el interruptor, argumentando que esta velocidad sería más rápida que la luz, lo cual parece contraintuitivo y violar la causalidad. Se menciona que el video anterior generó controversia y se acepta que no se explicó adecuadamente, proponiendo aclaraciones y un modelo de circuito a menor escala para entender mejor el fenómeno.
🔧 Errores comunes en la comprensión de los circuitos eléctricos
El segundo párrafo aborda errores comunes en la interpretación de cómo funcionan los circuitos eléctricos. Se explica que los electrones no transportan energía de la batería a la bombilla, sino que es el campo eléctrico creado por las cargas en la batería y en la superficie de los cables lo que acelera los electrones. Además, se aclaran conceptos erróneos como la idea de que los electrones se empujan entre sí en el cable y que el campo eléctrico proviene únicamente de la batería. Se describe el proceso de establecimiento de cargas superficiales y cómo estas afectan el campo eléctrico dentro y fuera de los cables.
🌐 Campo eléctrico y su papel en la conductividad
El tercer párrafo profundiza en el concepto del campo eléctrico y su influencia en el flujo de electrones en un circuito. Se argumenta que los electrones son movidos por el campo eléctrico y no por empujarse entre sí. Se discute la creación de un campo eléctrico en los cables y cómo este se extiende a la velocidad de la luz, lo que es clave para entender la rapidez con la que se propaga la electricidad. Se utiliza una analogía con un pastor y su rebaño para explicar cómo la batería influye en el movimiento de electrones y se sugiere que la energía no se transporta por los electrones, sino que proviene del campo eléctrico.
🔌 La respuesta al circuito grande y su análisis
El cuarto párrafo se enfoca en el análisis del circuito grande mencionado en el primer párrafo. Se describe cómo, incluso con el interruptor abierto, las cargas se reorganizan y crean un campo eléctrico que se propaga a la velocidad de la luz. Al conectar el interruptor, se neutralizan las cargas superficiales y comienza a fluir la corriente. Se discuten las simulaciones creadas por otros expertos que respaldan esta teoría y se admite un error en la medición de tiempo en el video anterior, sugiriendo que la respuesta debería haber sido en términos de la distancia dividida por la velocidad de la luz.
🛠️ Circuitos eléctricos y su modelado teórico
El último párrafo analiza el modelado teórico de circuitos eléctricos y cómo se simplifican para el análisis práctico. Se menciona la ley de Ohm y cómo es un resultado macroscópico de interacciones más pequeñas y se discuten los conceptos de capacitores e inductores para capturar efectos de carga y campos magnéticos. Se aborda la idea de la resistencia característica y la impedancia en líneas de transmisión, y cómo estos conceptos ayudan a entender el flujo de energía en circuitos. Se concluye con una demostración experimental que confirma la teoría y se reflexiona sobre el error en el video anterior, reconociendo que la discusión generó un gran interés y explicaciones detalladas por parte de la comunidad de ingeniería electrónica.
Mindmap
Keywords
💡Circuito eléctrico
💡Carga superficial
💡Campo eléctrico
💡Electrones
💡Resistor
💡Velocidad de la luz
💡Energía en el circuito
💡Causalidad
💡Fuga de corriente
💡Simulación
💡Ley de Ohm
Highlights
El video plantea un circuito hipotético con cables de un segundo luz de largo y su impacto en la iluminación de una bombilla.
La respuesta inicial de 1 sobre 6 segundos para la bombilla encenderse fue considerada incorrecta y generó controversia.
Se argumenta que la comunicación más rápida que la luz viola la causalidad y el sentido común.
Se crea un modelo de circuito a menor escala para entender mejor el fenómeno observado.
La ayuda de Richard Abbott, experto en ondas gravitacionales, fue crucial para entender el comportamiento del circuito.
Se utiliza un resistor como bombilla para medir la demora en la propagación del voltaje.
Se desmiente la idea de que la cantidad de energía enviada es insignificante y que la luz se enciende inmediatamente.
Se explica que la luz nunca se apaga independientemente del estado del interruptor, debido a una fuga de corriente continua.
Se aclara que los electrones no cargan energía de la batería a la bombilla, sino que es el campo eléctrico lo que acelera a los electrones.
Se desvela que la energía en un circuito proviene del campo eléctrico y no de los electrones en movimiento.
Se corrige la idea errónea de que los electrones se empujan entre sí en el circuito.
Se explica que el campo eléctrico en los cables proviene de las cargas en la superficie de los cables y de la batería.
Se muestra que las cargas superficiales se establecen casi instantáneamente, limitadas por la velocidad de la luz.
Se utiliza la analogía de un pastor y perros ovejeros para explicar cómo la batería controla el flujo de electrones.
Se discute la importancia de definir el otro lado de una línea de transmisión para evitar la dispersión de campos.
Se sugiere que la corriente fluye por el consumidor casi inmediatamente después de aplicar un voltaje.
Se utiliza software de ANSYS para simular el comportamiento del circuito y visualizar campos eléctricos y magnéticos.
Se concluye que la corriente y el voltaje en el circuito son resultado de interacciones entre cargas superficiales y campos eléctricos.
Se admite que el enfoque de los campos en lugar de los electrones es más complicado pero ofrece una visión más precisa del funcionamiento de los circuitos.
Se discuten los modelos de elementos distribuidos para entender mejor las líneas de transmisión y su impedancia característica.
Se destaca la importancia de la resistencia característica en la transmisión de energía y cómo se puede optimizar con la elección adecuada de componentes.
Se muestra experimentalmente que incluso con cables muy largos, se puede obtener una señal clara por encima del ruido.
Se concluye que la energía en un circuito se encuentra en los campos y no en el voltaje o la corriente.
Transcripts
hice un vídeo sobre un circuito gigante
con cables de un segundo luz de largo
que se conectan a una bombilla de luz
que está a tan sólo un metro de la
batería y el interruptor
les pregunté cuánto tardaría la bombilla
en dar luz luego de presionar el
interruptor y mi respuesta fue 1 sobre 6
segundos y su respuesta está mal
seríamos capaces de comunicarnos más
rápido que la velocidad de la luz esto
viola la causalidad y el sentido común
esto es en verdad algo engañoso engañoso
de alguna forma engañoso no me convence
para nada del pícaro señor veritas yum
ha generado mucha controversia con este
vídeo claramente no hice un buen trabajo
al explicar que estaba sucediendo en
aquel vídeo así que quiero aclarar toda
la composición que genere detrás de mí
tenemos un modelo de este circuito a
menor escala sólo tiene 10 metros de
largo de cada lado obviamente es mucho
más corto que un segundo luz pero por
los primeros 30 enanos segundos este
modelo debería ser idéntico al circuito
grande y caltech tiene lentes muy
veloces así que podremos ver qué pasa en
ese tiempo obtuve mucha ayuda de richard
abbott que trabaja en largo el director
de ondas gravitacionales
en este lugar vamos a poner un pequeño
resistor que será el lugar de nuestra
bombilla lo mediremos con un lente
especial para ver cuál es en verdad la
demora desde la aplicación de un pulso
del otro lado es decir encender y apagar
el interruptor velozmente para que
llegue voltaje al resistor del otro
extremo
la magnitud de ese voltaje es realmente
importante mucha gente creyó que sería
ínfimo la cantidad de energía enviada
por esto es minúscula un pequeño pequeño
efecto la cantidad de energía que hace
es llegar a la bombilla es casi nada
quiso decir que la luz se enciende a
cualquier nivel inmediatamente eso no es
lo que quise decir según esa conjetura
la respuesta de derek está mal la luz
nunca se apaga sin importar el estado
del interruptor algunos electrones
saltarían la brecha y esto resultaría en
una pequeña pero permanente fuga de
corriente sería claro en lo que quiero
decir lo que afirmo es que veremos
voltaje y corriente en la carga cuya
magnitud será varias veces mayor que la
fuga de corriente una cantidad de
electricidad que producirá luz visible
si lo pasas por el artefacto adecuado y
veremos esa electricidad en el tiempo
que tarda la luz en cruzar ese metro de
distancia pero para entender por qué
sucede esto primero debemos aclarar
algunas equivocaciones que vi en las
respuestas la equivocación número uno es
pensar que los electrones cargan energía
de la batería a la bomba
digamos que tenemos un circuito simple
con una batería y una bombilla operando
en estado constante si miras de cerca el
filamento de la bombilla verás un
entramado de núcleos de átomos con carga
positiva el núcleo y la capa externa de
los electrones rodeado de un mar de
electrones negativos que son libres de
moverse por el entramado la velocidad de
estos electrones es muy alta alrededor
de un millón de metros por segundo pero
en direcciones aleatorias la velocidad
de movimiento promedio de un electrón es
menor a 0.1 milímetros por segundo
es frecuente que un electrón colisione
con un guión de metal y transfiera una
parte o el total de su energía cinética
al entramado el electrón baja su
velocidad y el entramado aumenta su
movimiento y se calienta finalmente esto
es lo que causa que el filamento brille
y emita luz
mucha gente verá esto y concluirá que es
el electrón el que lleva la energía de
la batería a la bombilla donde disipa su
energía cinética como calor pero piensa
esto de donde obtuvo el electrón su
energía cinética antes de la colisión
no llevo esa energía desde la batería de
hecho si el circuito ha estado encendido
por poco tiempo ese electrón no ha
estado ni cerca de la batería entonces
como aceleraba antes de la colisión la
respuesta es que lo acelera va un campo
eléctrico en el cable el electrón
colisiona repetidamente con el entramado
y pierde energía luego de cada colisión
vuelve a ser acelerado por el campo
eléctrico
a pesar de que es el electrón el que
transfiere energía al entramado la
energía viene del campo eléctrico de
dónde viene ese campo eléctrico
muchas animaciones hacen parecer que los
electrones se empujan entre ellos por el
circuito gracias a su repulsión mutua
así que podrías pensar que el campo
eléctrico viene de los electrones detrás
está la analogía del agua fluyendo por
una manguera o bolitas en un tubo esta
es la segunda equivocación que los
electrones en movimiento se empujan
entre ellos en el circuito no es así
como los electrones fluyen en circuitos
la verdad es que si ves el promedio de
cualquier grupo de átomos ves que la
densidad de la carga en el interior de
un conductor es cero la carga negativa
de los electrones y los núcleos
positivos de los átomos se cancelan
entre sí para cada fuerza repulsiva
entre electrones hay una fuerza
equivalente y opuesta del ion positivo a
su lado como estas fuerzas se cancelan
entre sí los electrones en movimiento no
pueden empujarse entre ellos en el cable
entonces de dónde viene el campo
eléctrico
la equivocación número 3 es que viene
enteramente de la batería esto tiene
sentido intuitivamente porque la batería
es el elemento activo del circuito tiene
un lado positivo y un lado negativo así
que tiene un campo eléctrico pero este
no es el campo eléctrico que
experimentan todos los electrones dentro
del cable
piensa que el campo eléctrico de la
batería es mucho mayor cerca de la
batería por lo que si ese campo fuera lo
que empuja a los electrones al acercar
la bombilla a la batería ésta brillaría
mucho más y no es así
lo cierto es que el campo eléctrico en
los cables viene tanto de la batería
como de cargas en la superficie de los
cables del circuito
al avanzar por el cable desde el extremo
negativo de la batería hasta el extremo
positivo hay un gradiente de carga en su
superficie comenzando con un exceso de
electrones pasando por casi nada en el
medio como veremos el más empinado
gradiente está al cruzar el consumidor y
hay una deficiencia de electrones los
núcleos positivos de átomos expuestos en
la superficie del extremo positivo del
cable como podemos ver en esta imagen
todas estas cargas y las cargas de la
batería crean el campo eléctrico que se
halla dentro de los cables también crean
un campo eléctrico en el espacio
alrededor de los cables estas cargas de
la superficie se instalaron casi
instantáneamente luego de que se inserte
la batería en el circuito quizás creas
que deberías mover electrones una
distancia significativa para crear esta
distribución de cargas pero no es así
incluso una pequeña expansión o
contracción del mar de electrones con
electrones moviéndose en promedio el
radio de un protón pueden establecer las
cargas de la superficie que ves el
tiempo para que las cargas se muevan es
realmente ínfimo la velocidad del
proceso de la instalación es limitada
solo por la velocidad de la luz
una vez que la distribución de esas
cargas en la superficie se ha
establecido la batería trabaja
continuamente para mantenerlas moviendo
los electrones a través de la batería y
contra la fuerza a colom en el
consumidor el campo eléctrico creado por
todas las cargas superficiales acelera
los electrones que disipan su energía en
colisiones con el entramado así la
batería inserta energía en el campo que
los electrones toman y transfieren al
consumidor a un ingeniero eléctrico que
hizo un vídeo de respuesta ben watson se
le ocurrió una buena analogía la batería
es como un pastor las cargas de la
superficie son perros ovejeros que
responden a sus órdenes y los electrones
móviles son las ovejas guiadas por esos
perros ovejeros
la descripción de las cargas
superficiales de circuitos eléctricos es
omitida en muchos libros de texto pero
es muy bien tratada en el libro materia
e interacciones de saba isherwood
también tiene una simulación vy python
en la que puedes ver la carga positiva
superficial en rojo y la carga negativa
superficial en azul puedes ver como toda
esta distribución de cargas crea un
campo eléctrico de contención señalado
por la flecha naranja
dentro del circuito y rodeando lo en
todo su interior el campo eléctrico
tiene la misma magnitud y su dirección
es la del cable esto nos muestra el
campo eléctrico en el centro del cable
pero está representado en su superficie
para que sea visible en este circuito
todos los conductores están hechos del
mismo material pero el segmento en la
parte inferior tiene un cruce mucho más
angosto para representar una resistencia
como el área de ese cruce es más pequeña
la velocidad del fluir del electrón a
través del resistor debe ser más alta
para poder llevar la misma corriente que
en el resto del circuito la velocidad al
fluir es directamente proporcional al
campo eléctrico así que el campo
eléctrico debe ser mayor dentro de la
resistencia esto se logra teniendo el
gradiente más empinado de cargas
superficiales aquí también puedes ver el
aporte al campo eléctrico de contención
de la batería en magenta y el aporte de
las cargas superficiales en verde lejos
de la batería la mayoría del campo
eléctrico se debe a las cargas
superficiales mientras que cerca de la
batería ésta tiene un mayor aporte y el
campo eléctrico por las cargas
superficiales está en verdad en
dirección opuesta al campo de la batería
[Música]
en resumen los electrones no llevan la
energía de la batería a la bombilla ni
se empujan entre ellos a lo largo del
cable son empujados por un campo
eléctrico creado por cargas en la
batería y cargas en la superficie de los
cables con esta perspectiva sobre
circuitos cosas que quizás antes
parecían misteriosas ahora tienen
sentido
como que si los electrones dejan una
batería de igual forma y con la misma
velocidad al fluir que cuando regresan
como es que llevan energía de la batería
la respuesta es que no lo hacen son
acelerados por el campo eléctrico antes
de cada colisión con el entramado
en una intersección como el número
correcto de electrones va en cada
dirección bueno son guiados por el campo
eléctrico que se extiende a todas partes
dentro del circuito los campos son los
actores principales que se extienden a
todas partes dentro del circuito y los
electrones son solo sus peones
cómo se aplica esto al circuito grande
cuando la batería se conecta al circuito
incluso con el interruptor abierto las
cargas se reordenan a sí mismas en el
lado negativo de la batería hay un
exceso de electrones en la superficie
del cable y el interruptor en el lado
positivo hay una deficiencia de
electrones así que se acumulan cargas en
la superficie de los cables las cargas
se reordenan hasta que el campo
eléctrico está en cero en todas partes
del conductor este campo eléctrico es
gracias a todas las cargas superficiales
y las cargas de la batería por estas
cargas hay un campo eléctrico alrededor
de los cables pero es cero dentro de los
cables ahora tenemos la diferencia
potencial total de la batería de un lado
del interruptor y no hay corriente
fluyendo a excepción de la fuga de
corriente que asumiré es insignificante
al conectar el interruptor las cargas
superficiales de ambos lados del
interruptor se neutralizan entre ellas
al contacto en ese instante el campo
eléctrico dentro del conductor ya no es
cero y la corriente empieza a fluir a
través del interruptor en simultáneo el
nuevo campo eléctrico de las cargas
superficiales modificadas irradia hacia
afuera a esencialmente la velocidad de
la luz al llegar a la bombilla el campo
eléctrico dentro de ella ya no es cero
por lo que la corriente empieza a fluir
también aquí es por esto que dije que la
bombilla se enciende en 1 sobre 6
segundos porque la bombilla estaba a un
metro del interruptor y el cambio en el
campo eléctrico viaja a la velocidad de
la luz como algunos de ustedes señalaron
la respuesta debería haber sido un metro
/ c
pido disculpas por este uso casual de
las unidades si moviera el interruptor
la bombilla tardaría una cantidad de
tiempo distinta en emitir luz sólo
depende de la distancia entre el
interruptor y la bombilla en respuesta a
mi vídeo original ben watson creó un
modelo del circuito utilizando un
software de ansys llamado h fs provee
una solución completa a las ecuaciones
de maxwell en tres dimensiones he
trabajado con ben y con nancys para
crear estas simulaciones cuando el
interruptor está conectado puedes ver el
campo eléctrico radiar hacia afuera y al
tocar el otro cable generar corriente el
campo eléctrico es hacia la derecha y
los electrones fluyen hacia la izquierda
esta simulación muestra la magnitud del
campo magnético que decae rápido al
pasar la separación pero luego un campo
magnético aparece alrededor del segundo
cable y este campo magnético se crea por
la corriente en ese cable yo creo que
esto sugiere que es en verdad del campo
eléctrico y no el cambiante campo
magnético el que crea la corriente que
cruce el consumidor
algunos usuarios que comentaron en el
vídeo dijeron que mi respuesta de tres o
cuatro segundos viola la causalidad creo
que pensaban que la bombilla sólo se
encender y así el circuito se completaba
y que no lo haría si el circuito se
quebraba en algún lado que podría ser
hasta un segundo luz de distancia parece
que yo decía que podríamos obtener
información acerca del estado de todo el
circuito incluso a un segundo luz de
distancia en solo nano segundos eso no
es lo que yo afirmaba lo que debería
haber dicho explícitamente es que la
bombilla se enciende sin importar si el
circuito se completa o no la corriente
fluye por el consumidor por el campo
eléctrico que experimenta para ilustrar
esto ven agrego un cable debajo del
circuito completamente desconectado de
él lo que vemos es que su respuesta al
campo eléctrico cambiante es
virtualmente idéntica a la del cable de
arriba al menos hasta que la señal
alcanza los extremos y rebota es por
esto que mi respuesta no rompe la
causalidad en principio cables
conectados y desconectados se comportan
de igual forma usando este software
también puedes simular el vector point
link que es el producto entre los campos
magnéticos y el
en el último vídeo mostré como el vector
pointing indica la dirección de un fluir
de energía y al conectar el interruptor
el vector pointing apunta hacia afuera
de la batería cruzando el espacio hacia
el otro cable sin importar si está
conectado como la energía llevada por
campos sino electrones puede cruzar el
espacio entre cables podrías preguntarte
entonces realmente necesitamos cables
bueno en verdad no es decir hoy
teléfonos y cepillos dentales se cargan
sin cables que los conecten a una
corriente de electrones e investigadores
ya han probado la carga remota usando la
energía de las señales wifi los cables
son más eficientes porque canalizan los
campos y así la energía de la fuente al
destino aquí tenemos otro ángulo del
vector pointing puedes ver que una vez
que hay corriente en el cable superior
los campos a su alrededor llevan energía
en ambas direcciones por supuesto que el
vector pointing también apunta en
paralelo al primer cable llevando la
energía alrededor del circuito como la
mayoría esperaría pero insisto no está
como la energía se mueve por fuera de
los cables no dentro de ellos admito que
pensar en los circuitos de esta forma es
complicado
como nadie quiere resolver las
ecuaciones de maxwell en tres
dimensiones solo para analizar un
circuito básico científicos e ingenieros
han creado atajos por ejemplo la ley de
ohm voltaje es igual a corriente por
resistencia es sólo el resultado
macroscópico de todas las cargas
superficiales sus campos eléctricos y
billones de electrones colisionando con
billones de iones de metal puede
simplificar toda esta física en un solo
elemento del circuito un resistor y las
cantidades básicas de corriente y
voltaje esto se llama circuito de
parámetros concentrados concentra todas
las interacciones dispersas entre
partículas y campos en unos pocos
elementos de circuito usamos esta
técnica cada vez que dibujamos un
diagrama de circuito nuestro diagrama
original del circuito gigante tiene
fallas porque los campos entre los
cables son importantes para el problema
pero no hay elementos de circuito que
indiquen estas interacciones para
arreglarlo debemos agregar condensadores
a lo largo de los cables éstos capturan
el efecto de cargas que un cable tiene
en el otro
si hay cargas negativas en la superficie
del cable inferior por ejemplo inducirán
cargas positivas en la superficie del
cable superior además como los cables
son largos crearán campos magnéticos
significativos a su alrededor que
resisten los cambios de corriente
modelamos esto con inductores a lo largo
de los cables también podríamos agregar
resistor es resultando en lo que los
ingenieros electrónicos reconocerán como
el modelo de elementos distribuidos de
una línea de transmisión pero asumiendo
que estos son cables superconductores
así es como podríamos modelar una línea
de transmisión superconductor a este
diagrama ofrece otra forma de entender
porque la corriente fluye por el
consumidor casi inmediatamente
apenas aplicas un voltaje a través de un
capacitor la corriente fluye ya que se
acumula carga opuesta en los dos platos
en un tiempo límite breve el capacitor
es un circuito corto actúa como un cable
común una vez que se carga no fluye más
corriente pero para este momento el
siguiente capacitor está cargándose y
luego el siguiente y el siguiente y
tenemos un bucle de corriente que se
expande aproximadamente la velocidad de
la luz
esto es desde ya otra forma de hablar
sobre el efecto del campo eléctrico que
el cable inferior tiene en el cable
superior una razón por la que es útil
pensar al circuito así es porque puedes
usar los valores de inductancia y
capacitancia para calcular la
resistencia característica de las líneas
de transmisión puedes pensarlo como la
resistencia a corriente alterna que una
fuente vería al enviar una señal por los
cables la impedancia característica es
igual a la raíz cuadrada de la
inductancia dividida por la capacitancia
para nuestro circuito medir la
capacitancia y la inductancia de las
líneas 11.85 microgen risa nota lo
teníamos una impedancia característica
de alrededor de 550 oms para maximizar
la electricidad que llegaba al
consumidor su resistencia debía igualar
a la suma de las otras impedancia del
circuito por eso elegimos un resistor de
1 punto kilo
espero que estés convencido de que la
corriente fluirá apenas el campo
eléctrico llegue al segundo cable la
pregunta es cuánta veremos un voltaje
apreciable incluso con estos cables a un
metro de distancia eso es lo que parecía
que mucha gente estaba dudando en el
vídeo anterior eso es en verdad lo que
queremos averiguar
ok ahora estamos dando un pulso aquí
[Música]
mira eso derek
que tenemos aquí esa línea amarilla de
tienes una fracción del voltaje aplicado
pasa de largo y luego parece ser que el
voltaje inicial que tenemos es de 5
voltios por división parecen ser como 5
2 4 o 5 voltios
esa curva verde asciende a casi 18
vueltas es el voltaje de fuente y la
línea amarilla es el voltaje que cruza
la resistencia luego de apenas
nanosegundos este voltaje asciende a
casi 4 voltios como el resistor era un
kilo
eso significa que 4 miliamperios de
corriente están fluyendo por el resistor
antes de que la señal dé la vuelta al
circuito
estábamos transfiriendo casi 14.000
vatios de electricidad
así es como se ven 14.000 vatios de luz
de hecho no es una bombilla super
brillante pero es luz visible y es mucho
más de lo que obtendría solo de la fuga
de corriente algunos quizás dirán que es
injusto usar una pequeña luz led cuando
muestro una bombilla y una batería de
auto en el vídeo original pero esos
elementos estaban allí como ilustrativos
la pista de que esto es realmente un
experimento hipotético es el cable
superconductor de dos segundos luz que
se extiende hacia el espacio esta no es
una pregunta de ingeniería sobre cómo
conectar mejor una bombilla en tu casa
la pregunta era intencionalmente back y
si quieres elegir componentes de
circuito para que la bombilla nunca se
encienda puedes hacerlo y apoyaré tu
conclusión solo que para mí la forma más
interesante de encarar este problema es
preguntando cómo puedes encender la luz
más rápidamente me preocupaba que esos
largos cables captarán todas las ondas
de radio pasando por allí y que no
podríamos ver la señal por todo ese
ruido pero pueden ver claramente en el
gráfico que la señal está muy por encima
del nivel de ruido
al faqih knicks instaló un kilómetro de
cable y tuvo un resultado similar la
bombilla se enciende un poco y luego de
la demora de velocidad luz se enciende
por completo el youtubers y guay simule
un circuito de línea de transmisión y
algo que incluso con suposiciones
realistas transfirió 12 mini vatios al
consumidor enseguida veré que está más
en lo correcto de lo que le atribuimos
creo que está en lo correcto realmente y
que la pregunta no es engañosa ni
requiere tecnicismos todos recuerdan que
una señal constante y pequeña aunque
mucho mayor que la fuga de corriente
fluye a través del consumidor en el
primer segundo en el que el interruptor
está conectado es suficiente para emitir
luz si si usas una luz led pero el punto
de este experimento hipotético era
revelar algo que normalmente está oculto
por la forma en la que pensamos y
enseñamos los circuitos eléctricos
usamos voltaje corriente y elementos
concentrados porque son más convenientes
que trabajar con las ecuaciones de
maxwell pero no deberíamos olvidar que
los actores principales son en verdad
los campos ellos son los que mueven la
energía
y no tienes que creer en mi palabra él
es richard li un diseñador veterano de
circuitos impresos estudio pensar en
términos de voltaje y corriente y solía
creer que la energía en el circuito
estaba en el voltaje en la corriente
pero no es así la energía en el circuito
está en los campos lo más importante que
debes saber es que cuando envías una
señal debes definir el otro lado de esa
línea de transmisión si no lo haces esos
campos se esparcirán y te harán un
individuo muy infeliz creo que una de
las cosas que más me entusiasmaron del
vídeo del circuito fueron las vídeos
respuestas que vi de mucha gente
especialmente de gente mucho mejor
calificada en ingeniería electrónica que
yo disfruté mucho con esos vídeos siento
que el vídeo de circuitos fue un error
de mi parte de alguna manera por no
escarbar lo suficiente en esta parte del
problema honestamente no creí que esto
debía ser el foco del vídeo como
creyeron todos los que lo vieron
así que es mi culpa pero creo que al
cometer ese error y al no profundizar en
la explicación invite a un enorme grupo
de personas a hacer explicaciones pero
creo que fue genial y algunas personas
como alfa phoenix hasta tomaron el
desafío de hacer su propia versión de
este experimento así que francamente
estoy muy feliz con los resultados a
pesar de que la verdad reconozco que fue
mi error en primer lugar debería haber
hecho una mejor explicación pero al no
hacerlo ya sabes hay muchas
explicaciones geniales por ahí y eso me
encanta les recomendaré a algunos
youtubers de ingeniería electrónica por
si quieren ir a verlos porque hay muchos
canales geniales y es genial como ellos
piensan la electrónica y como explican
este circuito
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