Pero, ¿qué leches es la electricidad?


electricityEl lenguaje de la experiencia es más autorizado que cualquier otro razonamiento: los hechos pueden destruir nuestros raciocinios pero no viceversa.

Alessandro Volta (1745 – 1827)

El pasado San Fermín (7 de julio) publicábamos un post humorístico, atribuido al escritor norteamericano Dave Barry, que hacía referencia a la electricidad. Pero, ¿sabemos realmente qué es la electricidad?. Está claro que nuestro amigo Nano lo ignora completamente pero, hasta cierto punto, tiene excusa: la electricidad es uno de esos fenómenos cotidianos que tenemos interiorizado que funciona (le damos a un interruptor y se enciende la luz) pero, si preguntamos por qué se enciende la luz, las respuestas serían muy variadas y no todas acertadas.

Quizás uno de los problemas en la confusión que rodea a la electricidad resida en la definición ambigua que tiene el término. Si buscamos definiciones de “electricidad” veremos que, en algunos casos, estas definiciones no son sólo ambiguas sino contradictorias o incompatibles e incluso entre científicos e ingenieros hay discrepancias de fondo. La idea de este post es aclarar algunos términos y, cómo no, señalar las idioteces que Nano, por ignorancia o mala fe, tiene a bien sostener en relación con la electricidad.

Vamos, en primer lugar a repasar algunas definiciones comunes del término electricidad:

  1. La definición más científica de electricidad está relacionada con la cantidad de cargas eléctricas (que puede ser debida a distintos objetos cargados: protones, electrones, iones, etc.) y se mide en Culombios.
  2. La definición más doméstica de electricidad es, sin duda alguna, la relacionada con la energía eléctrica obtenida de generadores o baterías. Como veremos se trata de una energía de campo electromagnético. En general, las compañías eléctricas miden su consumo (y nos la facturan) en forma de Kilovatios/hora (que es una unidad de energía).
  3. Una definición de electricidad que vemos, muchas veces, en educación secundaria es la relacionada con el flujo de cargas eléctricas en un medio conductor. En este caso estamos hablando de corriente eléctrica y, su magnitud, se mide en Amperios.
  4. Otra definición común es la de electricidad estática derivada de la existencia de un desequilibrio en las cargas de un material eléctricamente neutro y no conductor.
  5. Existen otras definiciones relacionadas con fenómenos eléctricos: piezoelectricidad, termoelectricidad, bioelectricidad, etc. que contribuyen a la confusión.

La realidad es que existen muchas definiciones distintas del término electricidad y esta multiplicidad de definiciones contribuye a la confusión. Como vimos más arriba, en las definiciones hay involucradas tres unidades físicas y podría haber algunas mas (por ejemplo, voltios).

Todo esto es bastante lioso, ¿qué es lo que viaja por los cables en nuestras casas? En realidad, lo que circula por los cables son (fundamentalmente) dos cosas:

  • Cargas eléctricas.
  • Energía eléctrica.

En general, tendemos a llamar electricidad a estas dos cosas pero, ambas a la vez no pueden ser “electricidad”. Vamos a ver si nos aclaramos un poco.

Las cargas eléctricas, fundamentalmente electrones, fluyen a través de los circuitos eléctricos. En general, en este flujo no se pierden cargas. Estas cargas fluyen muy despacio. Tanto que, en el caso de la corriente alterna, no llegan a moverse, se mantienen estáticas y vibran.

Por otra parte, la energía eléctrica, en forma de campo electromagnético, fluye a través de los conductores eléctricos de forma muy rápida (casi a la velocidad de la luz) y fluye desde el generador que la produce a los puntos donde se convierte en otras formas de energía (por ejemplo a una bombilla donde se transforma en calor y luz) pero no vuelve hacia el generador.

En un circuito eléctrico simple que consta de una batería y una bombilla, la batería envía energía eléctrica (como campo electromagnético) a través de los conductores del circuito. Este campo “fluye” en paralelo a los conductores y llega a la bombilla donde provoca un movimiento de las cargas móviles existentes en el filamento. Este movimiento debe superar la resistencia eléctrica del material del filamento y en el proceso se libera energía en forma de calor y luz (que no son más que dos formas de radiación electromagnética al igual que la energía eléctrica que llega al filamento). El circuito eléctrico en su conjunto podría asimilarse a un conducto que lleva la energía desde la batería o generador donde se produce a la bombilla donde se consume.

Realmente, la energía eléctrica se transmite a través de fotones que son las partículas que median en la interacción electromagnética y, por eso, su velocidad de transmisión es casi la velocidad de la luz. Por otra parte, hemos dicho que el movimiento de cargas, dentro del conductor eléctrico, es muy lento pero ¿cuál es esta velocidad realmente? Afortunadamente, este es un problema fácil de resolver, pero el resultado depende de algunas variables a considerar. Vamos a realizar algunas suposiciones:

  • Potencia de la bombilla: 100 vatios (100 V a 1A).
  • Intensidad de la corriente (I): 1 amperio.
  • Radio del conductor (r): 0,1 cm  (1 mm).
  • Número de electrones móviles por centímetro cúbico (Q) (consideraremos 1 por átomo para el cobre): 8,5·1022
  • Carga del electrón (e): 1,6·10-19C

El cálculo sería:

Picture1001

Esto es, la velocidad de los electrones en el conductor es de 0,023 cm/s. Realmente, el flujo de electrones es extremadamente lento algo equivalente al flujo de, por ejemplo, la pasta de dientes.

Ahora, vamos a responder a algunas de las idioteces que el memo de Narayana plantea en su post. Con todo el descaro e ignorancia, afirma Nano:

La ciencia dice que la corriente eléctrica es un flujo de electrones, cosa que yo no puedo admitir, porque ello implica olvidar algo muy elemental y es el efecto de la inercia que afecta a todo cuerpo material, a no ser que a estos electrones se les haya otorgado la gracia de no ser afectados por la inercia.

Nano no diferencia o confunde los dos fenómenos que antes citábamos: por una parte el flujo de electrones y, por otra parte, la energía eléctrica en forma de campo electromagnético. Cuando accionamos un interruptor, los electrones en el conductor se ponen en movimiento y se ponen en movimiento prácticamente de forma instantánea en todos los puntos del circuito gobernado por el interruptor ya que lo que los pone en movimiento es un campo electromagnético que se transmite a la velocidad de la luz. Los electrones, bajo una corriente alterna, prácticamente no se mueven, vibran alrededor de una posición. Cuando cesa el campo electromagnético los electrones dejan de estar “impulsados” por esa energía de forma tan súbita como iniciaron su movimiento (a casi la velocidad de la luz).

Por otra parte, nadie les ha otorgado la gracia de no ser afectados  por la inercia. Los electrones, como cualquier objeto con masa, están afectados por la inercia. Existe un efecto conocido: el efecto Stewart-Tolman que es un fenómeno que se produce debido a que los electrones tienen masa finita. En experimentos realizados a principios del siglo XX, los físicos T. Dale Stewart y  Richard C. Tolman comprobaron que cuando un conductor se sometía a un movimiento acelerado la inercia hacía que los portadores de carga se “quedaran atrás” (experimentaban el mismo efecto que experimentamos cuando estamos de pié en un autobús y este acelera) creándose un potencial eléctrico a lo largo del conductor que era medible mediante un galvanómetro. Este efecto es proporcional a la masa del portador de carga siendo, por lo tanto, mucho más significativo en electrolitos (los portadores de carga son iones) que en conductores metálicos donde los portadores de carga son electrones y tienen una masa mucho menor.

Otra afirmación de Nano es:

Hay que decir también que la ciencia trabaja con fantasmas, como son los electrones, porque otra cosa no se puede decir en este y otros casos.

La ciencia no trabaja con fantasmas. La ciencia construye modelos que proporcionan soporte a las explicaciones. Estos modelos son las teorías científicas y, a diferencia de otros modelos (como ya comentamos en este post), permiten realizar predicciones precisas en el ámbito de su aplicación.

La afirmación anterior de Nano lo único que deja claro es su desconocimiento de lo que es la ciencia y, Nano, para poder criticar algo, lo primero que hay que hacer es conocerlo.

Nano no anda muy desencaminado cuando afirma:

Entonces, si no es un flujo de electrones será un flujo de otra cosa pero algo será porque la electricidad ahí está. Pues si, es un flujo de otra cosa y esa otra cosa es un flujo de vibraciones o perturbaciones.

Por supuesto, lo que pasa Nano es que deberías culturizarte antes de escribir. Como hemos dicho antes, cuando hablamos de electricidad es necesario considerar, cuando menos, dos fenómenos: un movimiento de cargas y una interacción electromagnética. La energía eléctrica se transmite como interacción electromagnética y, por lo tanto, los que la transmiten son fotones que no tienen masa (en reposo) y, por lo tanto, se les ha “otorgado la gracia” de no tener inercia (en el sentido clásico del término) y que, al igual que los electrones, son a la vez partícula y “perturbación” es decir pueden estar localizados o deslocalizados.

Así que como el electrón es a la vez onda y partícula, la electricidad es, a la vez, flujo de cargas y flujo energético. Nano, cenutrio, la electricidad es las dos cosas.

Nano, tu post es una basura y una muestra de ignorancia, visto lo visto deberías escribir una corrección.

Ahora que estoy finalizando el post me viene a la cabeza otra cosa que leí en un determinado momento y quizás algo que sirva para convencer a Nano a dedicarse a estudiar otras cosas y ver cómo funciona de verdad la ciencia. ¿Podría la electricidad transmitirse usando un único cable?. La respuesta es sí. Podría utilizarse un único conductor para transmitir energía eléctrica pero tendría que utilizarse corriente alterna y emplear frecuencias mucho más altas que los 50Hz habituales.

Quién trabajó este fenómeno no es otro que el admirado por Nano (y algún día habrá que desmitificar) Nikola Tesla. Tesla inventó un dispositivo, conocido como bobina de Tesla o resonador de Tesla que permite enviar energía eléctrica sin requerir un circuito eléctrico completo.

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La bobina de tesla consiste en un hilo enrollado. Cuando se conectan en serie un generador y una bombilla  a través de este hilo, el generador puede encender la bombilla. Este dispositivo, patentado por Tesla a finales del siglo XIX tuvo influencia en el desarrollo de la radio pero nunca se usó para la distribución de energía de forma comercial (podemos dejar las razones a los conspiranoicos).

Lo curioso de la bobina de Tesla es que, aparentemente, utilizaría ondas longitudinales (similares a las que se producen en los tubos de un órgano) cuando, el campo electromagnético se transmite mediante perturbaciones electromagnéticas que son transversales. ¿Hay algo de magia?¿Hay algo que se le haya escapado a la “ciencia oficial” y que haya que ocultar?

Por supuesto que no, lo que se transmite como onda longitudinal no es una onda electromagnética sino una onda de densidad de electrones libres en el conductor de la bobina de Tesla de forma muy parecida a como funciona un cable coaxial. Por cierto, las ondas de densidad de electrones existen en todos los circuitos, los electrones libres en los conductores se comportan de forma similar a la de un fluido comprimible por lo que se producen ondas de densidad.

Nano, deberías rectificar y afirmar que estas equivocado pero ya sabemos que no, que cada vez que te hemos pillado en tu ignorancia no has sabido reconocer tus errores. Aquí tienes material de tu admirado Tesla para que produzcas alguna nueva alucinación en forma de post. Lo que deben saber tus lectores es que eres un ignorante y un embustero.

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2 comentarios

Archivado bajo Explicaciones

2 Respuestas a “Pero, ¿qué leches es la electricidad?

  1. Muy buen post como siempre y también como siempre él de siempre será incapaz de reconocer sus errores y rectificar.

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