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imagina que tienes un circuito gigante
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que consiste de una batería un
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interruptor una bombilla y dos cables de
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300,000 km cada uno Esa es la distancia
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que la luz recorre en un segundo
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cubrirían la mitad de la distancia a la
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luna ida y vuelta para conectarse a la
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bombilla que está a 1 mro La pregunta es
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luego de apagar el interruptor cuánto
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tardará la bombilla en prenderse medio
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segundo un segundo 2 segundos uno sobre
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6 segundos o ninguna de esas debes dar
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por sentado algunas cosas que lo
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simplifican como que los cables no deben
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tener resistencia o esto no funcionaría
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y que la bombilla se enciende en el
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instante en el que la atraviesa la
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corriente pero quiero que te comprometas
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con una respuesta y la pongas en los
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comentarios para que no puedas decir sí
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sabía que esa era la respuesta cuando te
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la diga Más
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adelante esta pregunta se relaciona con
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Cómo la energía eléctrica llega de la
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central eléctrica a tu casa A diferencia
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de una batería la electricidad en la red
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llega en forma de corriente alterna o
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sea lo que significa que los electrones
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en los cables se mueven hacia delante y
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atrás Nunca van a ninguna parte Así que
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si las cargas no vienen de la central a
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tu casa cómo llega la energía eléctrica
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hasta tu
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casa cuando daba clase sobre esto solía
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decir que los cables son como este tubo
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plástico flexible y que los electrones
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dentro son como esta cadena lo que hace
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la central eléctrica es empujar Y tirar
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de los electrones ida y vuelta 60 veces
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por segundo en tu casa Puedes enchufar
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algo como una tostadora lo que significa
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que permites que los electrones pasen
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por ella así que cuando la central
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empuja y tira de los electrones estos se
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encuentran resistencia en la tostadora y
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disipan su energía como calor y puedes
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tu pan esto es muy genial hace fácil
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verlo y creo que mis alumnos lo
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entendieron Pero hay un problema es
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incorrecto en primer lugar no hay un
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cable continuo que vaya directamente
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desde la central de energía hasta tu
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casa no hay brechas físicas hay quiebres
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en la línea como en los transformadores
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donde hay una bobina de cable de un lado
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y otra bobina del otro lado y así los
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electrones no pueden fluir de una a laot
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además si son los electrones los que
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llevan la energía de la central hasta tu
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aparato cuando esos mismos electrones
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fluyan hacia la central Por qué no
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llevan energía de vuelta desde tu casa
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hasta la central es decir si la
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corriente fluye en ambas direcciones por
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qué la energía solo fluye en una
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dirección Estas son las mentiras que te
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enseñaron sobre la electricidad que los
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electrones en sí mismos tien tienen
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energía potencial que son empujados o
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atraídos en un bucle continuo y que
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disipan su energía en los dispositivos
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en este video propongo que todo eso es
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falso Así que cómo funciona en
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verdad En las décadas de 1860 y 70 hubo
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grandes avances para entender el
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universo cuando el físico escocés James
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clerk Maxwell descubrió que la luz está
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hecha de Campos eléctricos y magnéticos
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oscilantes esos Campos oscilan
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perpendicularmente entre ellos y están
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en fase por lo que si uno está en su
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máximo también el otro él hizo las
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ecuaciones que gobiernan el
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comportamiento de los campos eléctricos
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y magnéticos y Por ende estas ondas hoy
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son llamadas las ecuaciones de Maxwell
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pero en
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1883 uno de los discípulos de Maxwell
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John Henry pointing comienza a pensar en
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la conservación de la energía si laer
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energía se conserva localmente en cada
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Rincón del espacio deberías ser capaz de
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rastrear el camino por el que fluye la
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energía de un lugar a otro piensa en la
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energía que viene a nosotros desde el
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sol durante esos 8 minutos en los que la
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luz viaja la energía se almacena y
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transmite en los campos eléctricos y
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magnéticos de la luz pointing elabora
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una ecuación que describe el flujo de
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energía es decir Cuánta energía
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electromagnética pasa Por cierta área
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por segundo esto se conoce como el
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vector de pointing y se le da el símbolo
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s la fórmula es bastante simple es una
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constante 1 sobre mu sub 0 que es la
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permeabilidad del vacío multiplicado por
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el producto cruz de e * b esto es el
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producto vectorial de los campos
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eléctrico y magnético el producto
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cruzado es una forma particular de
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multiplicar dos vectores entre sí donde
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multiplica sus magnitudes
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perpendiculares y para hallar la
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pones los dedos en la dirección del
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primer vector en este caso es el campo
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eléctrico y los curvas en la dirección
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del segundo vector los campos magnéticos
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y tu pulgar apunta en la dirección del
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vector resultante el flujo de energía lo
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que esto nos demuestra sobre la luz Es
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que la energía fluye perpendicularmente
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a los campos magnéticos y eléctricos y
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es en la misma dirección en la que viaja
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la luz lo que tiene mucho sentido la luz
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lleva energía desde su fuente hasta su
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destino pero la clave es esta la
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ecuación de pointing no solo funciona
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para la luz funciona cada vez que
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coinciden Campos eléctricos y magnéticos
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siempre que haya Campos eléctricos Y
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magnéticos juntos hay un flujo de
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energía y puedes calcularlo usando el
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vector de
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pointing para ilustrar esto veamos un
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circuito simple con una batería y una
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bombilla la batería en sí misma tiene un
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campo eléctrico pero como las cargas no
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se mueven no hay campo magnético por lo
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que la batería no pierde energía cuando
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la batería se conecta al circuito su
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campo eléctrico se extiende por ese
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circuito a la velocidad de la luz este
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campo eléctrico empuja electrones que se
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acumulan en algunas superficies de los
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conductores generándoles cargas
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negativas y se reducen en otras dejando
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esas superficies con carga positiva
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estas cargas en las superficies Crean un
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pequeño campo eléctrico dentro de los
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cables causando que los electrones
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viajen preferentemente en una dirección
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la velocidad en que viajan es muy lenta
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alrededor de una décima de milímetro por
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segundo Pero esto es la corriente bueno
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la corriente convencional por definición
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fluye contraria al sentido de los
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electrones pero les diré Cómo ocurre
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esto la carga en la superficie de los
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conductores también crea un campo
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eléctrico afuera de los cables y la
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corriente dentro de los cables crea un
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campo magnético afuera de ellos ahora
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existe una combinación de Campos
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eléctricos y magnéticos en el espacio
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alrededor del circuito según la teoría
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de pointing debería ver un flujo de
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energía y podemos determinar la
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dirección de este flujo usando la regla
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de la mano derecha alrededor de la
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batería el campo eléctrico Está hacia
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abajo y el campo magnético hacia adentro
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de la pantalla Así que hayas que la
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energía fluye hacia afuera y a la
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derecha de la
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batería de hecho alrededor de la batería
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hallas que la energía es radial hacia
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fuera la energía va hacia fuera por los
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lados de la batería hacia los
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campos a través de los cables también
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puedes usar la misma regla y hallas que
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la energía fluye hacia la derecha esto
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sucede en los campos alrededor del cable
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Superior y del cable inferior pero en el
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filamento el vector de pointing apunta
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hacia dentro de la bombilla la bombilla
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está obteniendo energía del campo si
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haces el producto vectorial hallas que
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la energía está llegando en todas
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direcciones hacia la bombilla toman
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muchos caminos desde la batería hasta la
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bombilla Pero en todos los casos la
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energía es transmitida por los campos
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eléctricos y magnéticos la gente suele
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creer que bombe electrones que compras
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electrones o algo así están muy
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equivocados para mucha gente al día de
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hoy es muy contraintuitivo pensar que la
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energía fluye en el espacio alrededor
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del conductor pero la energía que viaja
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por el campo lo hace bastante
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rápido hay varias cosas para observar
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aquí a pesar de que los electrones van
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en dos direcciones hacia fuera de la
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batería y hacia ella al usar el vector
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de pointing hallas que la energía fluye
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solo en una dirección de la batería
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hacia la bombilla esto también muestra
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que son los campos y no los electrones
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los que llevan la energía Cuánto se
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mueven los electrones en el esquema que
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planteas casi nada tal vez no se
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muevan Qué sucede si en lugar de una
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batería usamos una fuente de corriente
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alterna la dirección de la corriente se
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revierte cada medio ciclo esto quiere
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decir que tanto los campos eléctricos
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como magnéticos se invierten a la vez
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así que en todo momento el vector de
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pointing sigue apuntando en la misma
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dirección de la Fuente a la bombilla el
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mismo análisis que usamos con la
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corriente continua funciona con la
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alterna y esto Explica cómo la energía
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puede fluir de las centrales eléctricas
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a los hogares por el tendido eléctrico
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dentro de los cables los electrones se
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mueven hacia atrás y adelante Aquí se
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puede ver de forma exagerada pero no
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llevan la energía fuera de los cables
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los campos eléctricos y magnéticos
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oscilantes viajan de la central
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eléctrica a tu hogar puedes usar el
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vector de pointing para ver que el flujo
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de energía va en una
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dirección quizás crea que esto es solo
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una discusión académica que puedes
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pensar a la energía como transmitida por
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los campos o por la corriente del cable
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Pero no es así y la gente lo aprendió de
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la forma difícil cuando colocaron cables
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submarinos de telégrafo el primer cable
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transatlántico fue colocado en
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1858 solo funcionó un mes nunca funcionó
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bien hay todo tipo de distorsiones al
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enviar señales enormes distorsiones
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podían usarlo a un par de palabras por
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minuto hallaron que al enviar señales a
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tanta distancia bajo el mar los pulsos
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se
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distorsionaba difícil diferenciar a los
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puntos de las rayas para explicar estas
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fallas hubo un debate entre científicos
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William Thompson el futuro lord Kelvin
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creía que las señales eléctricas a
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través de cables submarinos eran como
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agua fluyendo en un tubo de goma pero
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otros como jaide y fitz gerald decían
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que eran los campos alrededor de los
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cables los que movían la energía e
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informa
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y finalmente se probó que era cierto
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para aislar y proteger el cable
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submarino el conductor de cobre central
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fue recubierto por un aislante e
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introducido en una funda de hierro el
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hierro pretendía fortalecer el cable
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pero como buen conductor interfería con
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la propagación de Campos
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electromagnéticos porque aumentaba la
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capacitancia del cable por esto hoy la
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mayoría de los cables están suspendidos
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en lo alto incluso la tierra húmeda
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funciona como un conductor Así que es
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mejor tener un gran espacio de aire que
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aísle los cables del
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suelo Entonces cuál es la respuesta a la
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pregunta sobre el circuito gigante con
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la bombilla luego de presionar el
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interruptor la bombilla se encenderá
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casi inmediatamente en alrededor de un
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sobre 6 segundos la respuesta correcta
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es la d creo que mucha gente imagina que
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el campo eléctrico necesita viajar de la
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batería a través del cable de un segundo
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luz de largo por lo que debería tardar
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un segundo en encenderse pero lo que
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hemos aprendido es que lo que importa no
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es lo que sucede en los cables es lo que
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pasa a su alrededor y los campos
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eléctricos y magnéticos pueden
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propagarse en el espacio hasta la
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bombilla que está a 1 m en nanosegundos
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Y ese es el factor limitante para que se
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encienda ahora la bombilla no recibirá
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el voltaje completo de la batería y
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inmediatamente será una fracción que
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depende de la impedancia de los cables y
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de la bombilla le pregunté a varios
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expertos sobre esto y obtuve respuestas
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diferentes pero todos coincidían en
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estos puntos claves pondré sus análisis
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en la descripción En caso de que quiera
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saber más sobre este esquema en
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particular si no me creen y la gente
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cree que no es cierto definitivamente
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podemos invertir y armar la instalación
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Hacer nuestro cableado en el desierto
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intentarán refutarlo estoy de acuerdo
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dirán que no es
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verdad eso es lo que
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pienso creo que es algo extraño que esto
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sea de esas cosas que usamos todos los
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días y sobre las que casi nadie piensa
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ni conoce la respuesta las ondas
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electromagnéticas que viajan alrededor
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de los cables son las que en verdad
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traen tu
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energía an
