Parte 6: Voltaje

Detrás del campo eléctrico, hay una entidad más fundamental (¡y mucho más sutil!): el potencial eléctrico o voltaje. Esta idea nos permitirá un análisis más poderoso e intuitivo (¡y bastante más sencillo!) de los fenómenos eléctricos. Por esta razón, este concepto es vital cuando queremos comprender cómo funcionan diversos tipos de máquinas eléctricas y fenómenos naturales.

Entre algunas de las máquinas que estudiaremos a través del concepto de voltaje se encuentra la Pila o Batería, el Cañón de Electrones, el Generador de Van de Graaff y el Precipitador Electroestático.

Por otra parte, verdad y belleza vienen de la mano: una magnífica máquina electroestática natural (una especie de generador de Van de Graaff del tamaño de una ciudad) está constituída por una explosión piroclástica, como la del volcán Chaitén (fotografía superior). Hablando de descargas eléctricas, quiero presentarles una idea que parece casi un sueño surrealista: ¡es posible atrapar y "congelar" un relámpago! Vean cómo se hace en el siguiente vídeo:

Por último, quiero que puedan visualizar mejor el campo eléctrico y el voltaje bajo diversas configuraciones en el espacio y así obtener una comprensión más intuitiva. Creo que una excelente herramienta en este aspecto está constituída por los siguientes applets de java del Instituto para la Educación Científica de Westminster. El primero a la izquierda es útil para visualizar superficies equipotenciales y campos eléctricos en dos dimensiones en varia situaciones. El del centro permite visualizar el potencial eléctrico de una forma muy similar a como visualizamos la energía potencial gravitatoria. El de la derecha permite visualizar el campo electromagnético en situaciones tridimensionales, rotarlas, mover las cargas, conductores, etc.

Certamen 1, Miércoles 15/04/2009

Revisé sus certámenes, los resultados están AQUÍ. Les fue bastante bien, los felicito por su esfuerzo: el 53% de Uds obtuvieron nota sobre 5,0. Creo que han aprendido lo importante que es enfrentar los problemas con una mente abierta, en forma tranquila y con actitud confiada. También han podido verificar cuán distintos son los resultados al leer en forma cuidadosa y realizar un desarrollo matemático claro y ordenado. Por supuesto, aún hay muchas cosas que mejorar, pero creo que han empezado con el pie derecho.
Seguramente se estarán preguntando por qué, de entre todas las fotos de nuestro planeta, he escogido esta para el certamen. Esta no es una foto cualquiera, de hecho es muy especial. Nos muestra la Tierra, en toda su fragilidad y vulnerabilidad, flotando en la inmensidad del espacio. Podemos ver directamente África, el lugar en donde algunos primates desarrollaron a través de la evolución una curiosidad insaciable por comprender el mundo que les rodeaba. Junto con ello, desarrollaron la habilidad de utilizar herramientas para cambiarlo.
Medio millón de años después, sus descendientes directos tomaron esta fotografía, precisamente del lugar que vio nacer a la humanidad. Eso, mientras viajaban a la Luna en una máquina colosal, del tamaño de un edificio: la nave espacial Apolo XVII.

Todo esto ocurrió el 7 de Diciembre de 1972. Ningún ser humano ha vuelto a viajar a la Luna, hasta el día de hoy.

"No somos los primeros en descubrirlo, pero nos gustaría confirmar, desde la tripulación del Apolo XVII, que el mundo es redondo"
Eugene Cernan, Capitán

Sobre el Test 1, del Miércoles pasado...

¡¡Ya está revisado el test 1!!Para acceder a las notas, haz click AQUÍ. Para ver las respuestas correctas, haz click ACÁ. Al revisarlo, me percaté que no les fue tan bien como pensé que les iba a ir. La buena noticia es que pude ver que muchos de ustedes han comprendido la materia, y que sí han aprendido electromagnetismo (que es lo importante en este curso). La mala noticia es que veo que tienen un par de falencias comunicativas (no electromagnéticas) que les ponen todo cuesta arriba:

• Pésima comprensión de lectura: No leen los enunciados, o bien no los comprenden. Se lanzan en forma atarantada a responder rápidamente lo que creen que les preguntan sin detenerse a considerar cuidadosamente qué les preguntan.
• Incapacidad para formular una idea matemáticamente: Entienden algo, pero son incapaces de escribir una ecuación que represente esa idea, o de hacer un gráfico que la refleje. Por ejemplo, creo que casi todos saben que el campo eléctrico dentro de un conductor en equilibrio electroestático es cero, pero muy pocos fueron capaces de representar esa sencilla idea en el gráfico del problema 5 (¿problemas con el concepto matemático de función?).

Deben superar esos problemas, no sólo para aprobar esta asignatura sino que para su desempeño profesional. Por eso, en el Certamen 1 del Miércoles 15 de Abril los enunciados serán largos y con mucha información, para que tengan que LEER y COMPRENDER, y separar la información relevante de la que no lo es. Así mismo, habrán preguntas que evaluarán su capacidad de formular una idea en forma matemática; las respuestas deberán darlas en forma algebraica y en un ítem distinto reemplazar valores númericos.
Me gustaría recomendarles una lectura más poética, pero dado que el certamen es el miércoles, les recomiendo que LEAN y COMPRENDAN el contenido de los capítulos 1 y 2 del Serway. No busquen recetas, busquen comprender. Al comenzar la parte de ejercicios, hay una serie de preguntas que evalúan cuánto han comprendido y algunas habilidades matemáticas básicas. Después de leer los capítulos y rehacerlos, vean algunas de esas preguntas, para que autoevalúen sus capacidades.

Parte 5: Distribuciones de Carga

En la vida real (por ejemplo, para entender la TV de la figura) no basta con conocer el campo eléctrico producido por una carga (un electrón por ejemplo). Las componentes electrónicas reales tienen cantidades astronómicas de electrones y iones, y ¡tenemos que aprender a calcular el campo eléctrico producido por todos ellos!
No es tan colosalmente difícil como parece, especialmente usando el Teorema de Gauss en forma astuta. Un caso particularmente interesante (¡y con consecuencias importantes!) viene dado por el comportamiento de las cargas eléctricas en un conductor.
Un ejemplo dramático de lo último viene dado por la Jaula de Faraday, vean qué es lo que quiero decir en el siguiente vídeo...