Voltaje, Energía y Fuerza (Universo Mecánico 31)

Summary

El script ofrece una exploración detallada de los conceptos fundamentales de la electricidad, destacando la importancia de entender no solo el voltaje, sino también la energía y la fuerza en el funcionamiento de la electricidad. Se hace referencia a la máquina gigante del siglo XVIII que generaba 100 mil voltios y comparándola con una pila de 9 voltios de una radio transistor, resalta que la capacidad de almacenamiento de energía no es siempre proporcional al voltaje. La discusión se enfoca en la naturaleza de la electricidad, destacando que las cargas eléctricas siempre existen en la materia y que para entender la electricidad es necesario comprender primero la materia. Utiliza analogías como las curvas de nivel en un terreno para explicar cómo las superficies de potencial eléctrico describen el campo eléctrico. Además, aborda la historia de la electricidad y su evolución, desde la teoría atómica hasta la invención de la pila eléctrica por Alessandro Volta. Finalmente, el script conecta la electricidad con la vida cotidiana, desde su papel en la unión atómica hasta su uso en la iluminación y la publicidad, destacando su omnipresencia y el papel crucial que juega en la sociedad moderna.

Takeaways

• 🔋 La importancia de la energía almacenada versus el voltaje: Aunque una pila de 9 voltios de un radio transistor puede almacenar 10 veces más energía que las 100 botellas de Leyden, la máquina gigante de finales del siglo 18 solo podía lanzar un rayo a una distancia de dos pies.
• ⚡ El voltaje o potencial eléctrico es una medida de la energía potencial de una carga eléctrica, como los electrones en los átomos del cuerpo humano.
• 🤔 La pregunta fundamental es si lo importante es el voltaje o la fuerza con la que los electrones están unidos a nuestro cuerpo, que es mucho mayor que el potencial que una máquina puede producir.
• 👉 Los elementos básicos de la electricidad son sencillos en teoría, pero la complejidad surge al entender que la electricidad siempre existe en la materia y la materia es esencialmente eléctrica por naturaleza.
• 🌐 La electricidad se ve afectada por fuerzas que varían en proporción inversa al cuadrado de la distancia entre las cargas eléctricas.
• 🏞️ La analogía del mapa topográfico ayuda a entender el campo eléctrico y las curvas de potencial eléctrico, que describen un terreno con sus altos y bajos.
• ⚖️ El campo eléctrico es la derivada negativa del potencial eléctrico, y el potencial es menos la integral del campo eléctrico.
• 📡 El campo eléctrico creado por una carga puntual es proporcional a 1/r^2, y su dirección es perpendicular a la superficie de un conductor en un campo eléctrico.
• 💡 La electricidad ha sido utilizada no solo para iluminación y diversión, sino también como base para la innovación tecnológica y científica.
• 🔵 La luz de neón y otros desarrollos en la electricidad han cambiado la forma en que vivimos y nos entretenemos, desde anuncios hasta la iluminación de edificios.
• ⚖️ La electricidad también es responsable de la unión de átomos y moléculas a través de la fuerza eléctrica, que mantiene al mundo unido.

Q & A

¿Qué máquina fue capaz de producir un voltaje de 100 mil voltios a finales del siglo 18?

La máquina gigante de Leiden utilizaba un banco de 100 botellas para almacenar energía y podía producir un voltaje de 100 mil voltios.

¿Cuál es la relación entre la energía almacenada en la máquina de Leiden y una pila de un radio transistor?

Una pila de 9 voltios de un radio transistor puede almacenar 10 veces más energía eléctrica que las 100 botellas del banco de la máquina de Leiden.

¿Qué es el potencial eléctrico y cómo se relaciona con la energía potencial de una carga eléctrica?

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 que une a los electrones a nuestro cuerpo y cómo se compara con el potencial producido por una máquina?

El potencial que une un electrón al cuerpo es de unos pocos voltios, 345 voltios aproximadamente, mientras que una máquina puede producir 100 mil voltios.

¿Por qué la máquina de Leiden podía lanzar un rayo a una distancia de dos pies, mientras que una pila no puede hacer lo mismo?

Aunque la máquina de Leiden tenía una capacidad de almacenamiento de energía menor, su diseño y el voltaje que generaba le permitían lanzar un rayo a esa distancia, mientras que una pila, a pesar de almacenar más energía, no está diseñada para producir ese tipo de efecto.

¿Cómo se relaciona la electricidad con la materia y por qué es difícil entenderla?

La electricidad siempre existe en la materia, y la materia es esencialmente eléctrica por naturaleza. Entender la electricidad requiere entender la materia, y entender la materia requiere entender la electricidad primero, lo que crea un dilema de entender cuál de las dos comprender primero.

¿Qué es un campo eléctrico y cómo está relacionado con el potencial eléctrico?

Un campo eléctrico es una representación de la fuerza que actúa sobre una carga eléctrica en un punto dado. El potencial eléctrico es la energía potencial por unidad de carga en un punto, y el campo eléctrico es la derivada negativa del potencial eléctrico.

¿Cómo se relaciona la analogía de los mapas topográficos con las curvas de potencial eléctrico?

Las curvas de potencial eléctrico son similares a los contornos en un mapa topográfico, donde los puntos de igual altura proporcionan una descripción del terreno. Del mismo modo, las curvas de potencial eléctrico describen un campo eléctrico con sus 'altos' y 'bajos'.

¿Por qué la energía potencial de un electrón en un átomo es solo unos pocos voltios?

La energía potencial de un electrón en un átomo es solo unos pocos voltios porque la carga negativa del electrón es justamente suficiente para equilibrar la carga positiva de un protón, y la distancia del núcleo al electrón exterior es aproximadamente un billón de veces una parte de un centímetro.

¿Cómo es que los generadores de alta tensión, como el de Van de Graaff, pueden ionizar la materia a pesar de no tener la fuerza necesaria para hacerlo directamente?

Los generadores de alta tensión logran ionizar la materia a través de colisiones. El campo eléctrico acelera electrones que chocan con moléculas, lo que puede desprender otros electrones y causar una reacción en cadena de ionización.

¿Por qué una pila de automóvil puede almacenar más energía que la máquina de Leiden, a pesar de tener un voltaje mucho menor?

Una pila de automóvil puede almacenar más energía que la máquina de Leiden porque, aunque el voltaje sea menor, la cantidad de carga que puede almacenar es mucho mayor. La energía total almacenada en una batería depende tanto del voltaje como de la cantidad de carga.

Outlines

00:00

😀 La importancia de la electricidad y su potencial

Este párrafo aborda la importancia de la electricidad y su potencial. Se menciona la máquina gigante de finales del siglo 18 capaz de producir 100 mil voltios y comparar su capacidad de almacenar energía con una pequeña pila de 9 voltios de un radio transistor. Se discute la fuerza que une los electrones al cuerpo humano y cómo esta fuerza es mucho mayor que la que puede producir una máquina. Además, se destaca la simplicidad de los elementos básicos de la electricidad y la complejidad de entender la electricidad y la materia, que son esencialmente eléctricas por naturaleza. Finalmente, se hace una analogía entre la electricidad y la ciudad de Las Vegas, destacando la importancia de entender las magnitudes y efectos de la electricidad.

05:02

🏞️ La analogía del terreno y el campo eléctrico

Se utiliza la analogía del terreno para explicar el campo eléctrico y el potencial eléctrico. Se describe cómo las curvas de nivel en un mapa reflejan un campo eléctrico, donde los cambios en el potencial son similares a las subidas y bajadas del terreno. Se menciona que el campo eléctrico es la derivada negativa del potencial y cómo el trabajo necesario para subir una colina es análogo a la energía requerida para cambiar el potencial eléctrico. Además, se explora la idea de que el campo eléctrico es perpendicular a la superficie de un conductor y cómo esto se relaciona con la forma de los terrenos y la electricidad en la atmósfera.

10:04

💡 La historia y el potencial eléctrico en la sociedad

Este párrafo habla sobre la historia de la electricidad y cómo ha impactado la sociedad. Se menciona a Ben Franklin y su contribución al trazar el potencial eléctrico desde el cielo hasta la tierra. También se habla de Thomas Edison y su captura de electricidad para producir luz en un vidrio. Se explora la proliferación de la publicidad en neón y cómo la electricidad se ha convertido en una parte esencial de la vida diaria, desde el alumbramiento de bombillas hasta la unión de átomos y la producción de energía en laboratorios y la vida cotidiana.

15:05

⚛️ La estructura atómica y la unión de electrones

Se profundiza en la estructura atómica y la unión de electrones en los átomos. Se discute cómo la electricidad mantiene unidos los electrones a un núcleo positivo y cómo esta unión se manifiesta en un voltaje específico. Se compara la fuerza de un átomo para retener un electrón con la capacidad de una máquina de Van de Graaff para ionizar la materia. Además, se abordan conceptos como la energía potencial medida en electrones voltios y cómo la energía cinética y la distancia entre el núcleo y el electrón exterior de un átomo son claves para entender la electricidad en la materia.

20:05

🌟 La ionización y la producción de luz en la electricidad

Este párrafo se enfoca en el proceso de ionización y producción de luz en la electricidad. Se describe cómo la ionización momentánea de las moléculas de aire durante una chispa deja un gas de iones moleculares positivos y electrones negativos llamado plasma. Se explica cómo la fuerza eléctrica entre estos iones y electrones los hace volver a combinar formando materia neutra y desprender energía en forma de luz. También se menciona el uso de tubos de neón y cómo la electricidad puede ser utilizada en anuncios y maquinaria para crear efectos visuales y funcionales.

25:07

⚡ La energía y el potencial de la electricidad en la ciencia

Se concluye con una reflexión sobre la energía y el potencial de la electricidad en la ciencia. Se menciona la máquina de Van de Graaff y su capacidad para alcanzar altas tensiones antes de los descargas y cómo la energía de una batería es más útil que la carga almacenada en forma química. Se explora la idea de que la energía eléctrica sube con el voltaje y la carga y cómo la electricidad es una parte fundamental del universo. Además, se hace referencia a John Dalton y su ley de las proporciones simples y múltiples, y cómo su teoría atómica fue finalmente aceptada después de un siglo de debate científico.

Keywords

💡Voltaje

El voltaje, también conocido como potencial eléctrico, es una medida de la energía potencial de una carga eléctrica. En el video, se discute cómo el voltaje es una forma de medir la energía que puede ser transferida, como cuando los electrones están unidos a un núcleo atómico o cuando se produce una diferencia de potencial en una batería. El voltaje es crucial para entender cómo fluye la electricidad y cómo puede usarse para realizar trabajo, como en la creación de una chispa en un tubo de neón o en la ionización del aire.

💡Energía

La energía en el contexto del video se refiere a la capacidad de realizar trabajo, particularmente en el campo de la electricidad. Se menciona que una pila de 9 voltios en un radio transistor puede almacenar más energía eléctrica que las 100 botellas de Leyden de una máquina histórica, lo que demuestra la importancia de la densidad energética. La energía también se relaciona con el potencial de un electrón en un átomo y cómo esta energía potencial puede ser superada para liberar electrones y realizar trabajo.

💡Carga eléctrica

Las cargas eléctricas son fundamentales para la electricidad, y el video los describe como fuerzas puntuales que pueden ser positivas o negativas. Estas cargas interactúan entre sí, atrayéndose o repeliéndose, y su fuerza varía en proporción inversa al cuadrado de la distancia entre ellas. Las cargas eléctricas son esenciales para entender cómo fluye la electricidad y cómo se almacena en baterías o se produce en generadores.

💡Campo eléctrico

El campo eléctrico es una representación de la fuerza que actúa sobre una carga eléctrica en un punto dado del espacio. En el video, se utiliza la analogía de una pendiente para explicar cómo el campo eléctrico influye en el movimiento de las cargas a lo largo de un potencial eléctrico. El campo eléctrico es perpendicular a las superficies de potencial constante y es responsable de la dirección de la fuerza que actúa sobre las cargas.

💡Corriente eléctrica

La corriente eléctrica es el flujo de carga eléctrica a través de un conductor. Aunque no se menciona directamente en el script, está implícito en la discusión sobre cómo la energía se transmite y cómo los electrones se desplazan a través de un circuito para realizar trabajo. La corriente es una magnitud clave en la electricidad práctica y su comprensión es fundamental para el diseño de circuitos y la generación de energía.

💡Leyden jar

La botella de Leyden es un dispositivo histórico utilizado para almacenar electricidad. En el video, se utiliza como ejemplo para comparar la capacidad de almacenamiento de energía de diferentes dispositivos. Las 100 botellas de Leyden de una máquina del siglo 18 eran capaces de almacenar hasta 2002 julios de energía, una cantidad que, aunque impresionante para la época, es significativamente menor que la capacidad de una pila moderna.

💡Electrones

Los electrones son partículas subatómicas con carga negativa que orbitan el núcleo atómico. En el video, se discute cómo los electrones están unidos a los cuerpos y cómo su potencial de unión es crucial para la electricidad. Los electrones son los portadores de la carga en la corriente eléctrica y su movimiento es lo que permite la transferencia de energía a través de un circuito.

💡Átomos

Los átomos son las unidades básicas de la materia, compuestas de un núcleo de protones y neutrones rodeado de electrones. El video destaca la importancia de entender la electricidad para comprender la materia, ya que la materia es esencialmente eléctrica por naturaleza. La estructura atómica y las interacciones entre electrones y_protones son fundamentales para la generación y el almacenamiento de energía eléctrica.

💡Van der Graaf generator

El generador Van de Graaf es un dispositivo que utiliza electricidad estática para acumular grandes cantidades de electricidad en un reservorio. En el video, se menciona como un ejemplo de un dispositivo capaz de generar altas tensiones, pero que no necesariamente puede ionizar la materia si no hay una fuente adecuada de electrones. Este generador demuestra cómo la electricidad puede ser generada y manipulada para realizar tareas específicas.

💡Neón

El neón es un elemento químico que se utiliza en los tubos de neón y en los anuncios de neón. En el video, se discute cómo el neón puede ser utilizado para crear una fuente de luz continua mediante la ionización del gas. Este proceso involucra la electricidad y la creación de un plasma, donde los electrones y los iones se recombinen para emitir luz. El neón es un ejemplo de cómo la electricidad puede ser utilizada en aplicaciones prácticas y estéticas.

💡Baterías

Las baterías son dispositivos que almacenan energía eléctrica y son capaces de proporcionar una fuente continua de energía cuando se requiere. En el video, se compara la capacidad de almacenamiento de energía de las baterías con otros dispositivos históricos, como las botellas de Leyden. Las baterías modernas son un ejemplo de cómo la tecnología ha evolucionado para permitir una mayor densidad de energía y eficiencia en el almacenamiento de electricidad.

Highlights

La importancia de entender la relación entre el voltaje, la energía y la fuerza en la electricidad.

Comparación entre la máquina gigante del siglo XVIII y una pila de 9 voltios en términos de almacenamiento de energía.

La capacidad de la máquina gigante para lanzar un rayo a una distancia de dos pies, a diferencia de una simple pila.

La definición del voltaje como medida de la energía potencial de una carga eléctrica.

La fuerza de unión de los electrones en el cuerpo humano es mucho mayor que la de cualquier máquina generadora de voltaje.

La electricidad siempre existe en la materia y es esencialmente eléctrica por naturaleza.

La complejidad en el aprendizaje de la electricidad debido a su existencia en la materia y no en el vacío.

La analogía entre las curvas de nivel del terreno y las curvas de potencial eléctrico para explicar la electricidad.

La relación entre el campo eléctrico y el potencial eléctrico, donde el campo eléctrico es la derivada negativa del potencial.

La forma en que el campo eléctrico adopta su forma conocida debido a su perpendicularidad en la superficie de potencial constante.

El potencial eléctrico y el campo eléctrico en la superficie de un metal conductor.

La historia de la electricidad y sus的贡献 por figuras como Ben Franklin, Thomas Edison y George Claude.

La diferencia entre el potencial eléctrico y la energía potencial al considerar la fuerza que une a los electrones en un átomo.

La importancia de la estructura interna de los átomos para explicar las propiedades de los metales.

La evolución de la comprensión científica de la electricidad y la materia a lo largo de los siglos.

La ley de las proporciones simples y múltiples de John Dalton y su impacto en la teoría atómica.

El debate científico entre los seguidores de la teoría atómica y sus oponentes, incluyendo a Humphry Davy.

La contribución de Alessandro Volta con la invención de la pila eléctrica y su lugar en la historia de 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 etcétera

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 le va a

amar una máquina que se fabricó a

finales del siglo 18 y que era capaz de

producir un voltaje de 100 mil 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 la

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 e intentar ver la

electricidad en su verdadera esencia

parece algo tan peligroso como salir una

noche por las calles de las vegas

en electricidad hay muchas magnitudes

carga potencial campo por nombrar sólo

algunas

y con una variedad tan desconcertante es

difícil saber por qué magnitud 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

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 necesita es un cambio de

escena

[Música]

aparentemente la conexión eléctrica

entre las vegas' y estos montes de

nevadas 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

e 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 campo es

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 que 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

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 todo picos y valles

también personas 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]

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 captura 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 será

visto por todos como un inconveniente

por todos - por jacques fonseca un

publicista que vio grandes posibilidades

a aquella luz rojiza

[Música]

convenció al color para que le vendiera

los derechos y en 1912 parís estrenó 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 miren voltios

[Música]

pero como de grande es un voltio

y cuántos voltios se necesitan para

hacer un trabajo

y una pila de linternas 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

independizar

y cuando esto ocurre nadie sale ganando

el 6 de agosto de 1890 a las 6 40 de la

madrugada en la word state de prisión de

new work míster william kemble 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

finalmente 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 ese 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 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 electrón voltios 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 pequeña

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 saltan 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 construyendo 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 verla tendido

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

ionizar 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 de van der graaf mantiene

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]

cómo

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 ioniza en el aire no por

pura fuerza eléctrica sino mediante

colisiones

aunque no sé 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 pan marúm 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

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 dio 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

es decir