Así Funciona la Electricidad

Summary

El 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

00:00

😀 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.

05:01

🔧 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.

10:03

🌐 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.

15:04

🔌 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.

20:05

🛠️ 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.

Keywords

💡Circuito eléctrico

Un circuito eléctrico es una secuencia de componentes eléctricos conectados por cables que permiten el flujo de electricidad. En el video, se discute un circuito gigante con cables de un segundo luz de largo, que es central para entender la propagación de la luz y la electricidad a largas distancias.

💡Carga superficial

Las cargas superficiales son las cargas positivas o negativas que se acumulan en la superficie de un conductor. En el video, se explica cómo estas cargas afectan el campo eléctrico dentro y alrededor del cable, y son clave para entender cómo se establece y mantiene el campo eléctrico en un circuito.

💡Campo eléctrico

El campo eléctrico es una fuerza que actúa en las cargas eléctricas y es generado por ellas. En el contexto del video, el campo eléctrico es responsable de acelerar los electrones a lo largo del circuito y es esencial para la transferencia de energía en el circuito.

💡Electrones

Electrones son partículas con carga negativa que orbitan alrededor de los núcleos de los átomos. En el video, se discute cómo los electrones colisionan con el filamento de una bombilla, lo que produce calor y luz, y cómo son acelerados por el campo eléctrico en el cable.

💡Resistor

Un resistor es un componente de circuito que limita el flujo de electricidad. En el video, se utiliza un resistor para simular la bombilla y se mide el retardo en el flujo de electricidad a través de él, lo que es crucial para entender la propagación de la señal eléctrica.

💡Velocidad de la luz

La velocidad de la luz es la velocidad a la que viaja la luz en el vacío, aproximadamente 299,792 kilómetros por segundo. En el video, se menciona la velocidad de la luz para discutir el tiempo que tarda la señal eléctrica en viajar a través de los largos cables.

💡Energía en el circuito

La energía en un circuito se manifiesta en forma de electricidad que fluye a través de los componentes. El video destaca que la energía no se encuentra en los electrones o en el voltaje/corriente, sino en los campos eléctricos que impulsan los electrones.

💡Causalidad

La causalidad hace referencia a la relación de causa y efecto. En el video, se discute cómo la velocidad de propagación de la señal eléctrica no viola la causalidad, a pesar de que la luz y la electricidad parecen actuar instantáneamente a largas distancias.

💡Fuga de corriente

La fuga de corriente es un término que describe la pérdida de electricidad en un circuito debido a la resistencia o a la disipación de energía. En el video, se menciona que la cantidad de energía que llega a la bombilla es mucho mayor que la fuga de corriente.

💡Simulación

Una simulación es una representación de un sistema o fenómeno que permite predecir comportamientos o resultados. En el video, se utilizan simulaciones para ilustrar cómo se propaga el campo eléctrico y cómo se comporta la corriente en un circuito a gran escala.

💡Ley de Ohm

La ley de Ohm establece que el voltaje en un circuito es igual a la corriente multiplicada por la resistencia. Aunque no se discute en profundidad en el video, se menciona como un atajo para entender el flujo de electricidad, y se contrasta con la explicación más detallada de los campos eléctricos.

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