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Transcripción del video

si alguna vez han hecho pasar corriente a través de una resistencia quizá se hayan dado cuenta de que se pone caliente de hecho si hacen pasar mucha corriente la resistencia se puede poner tan caliente que los puede que más por lo que hay que tener cuidado lo que digo es que cuando tenemos corriente que fluye a través de la resistencia se va a calentar y es lo que vamos a explicar en este vídeo conceptualmente porque al pasar una corriente por una resistencia ésta se calienta y si hay alguna manera de calcular con exactitud qué tanto se va a calentar nuestra resistencia cuando pases cierta corriente por ella durante cierto tiempo hay una forma de calcular esto y la vamos a deducir en este vídeo pero antes vamos a explicar conceptualmente cómo es que al pasar una corriente a través de una resistencia ésta se va a calentar vamos a explicarlo con esta corriente ahora yo he dibujado aquí cargas positivas pero en realidad las cargas positivas no son las que se mueve a través de un conductor pero los físicos pretenden que esto ocurre ya que el que las cargas positivas se muevan a través de un cable es equivalente a decir que tenemos cargas negativas que se mueven en ese cable pero el sentido contrario y si usamos las cargas positivas aún cuando es técnicamente incorrecto no tendremos que trabajar con todos esos signos negativos es más fácil de trabajar así y es equivalente así que podemos usarla pero si ustedes quieren pueden aplicar esta misma descripción pero usando cargas negativas que van en el sentido opuesto a como aquí explicamos qué van las positivas va a funcionar de la misma manera sólo que tienen que tener cuidado con los signos negativos y además esto obscurece un poco el significado conceptual ya que éstos se oculta detrás de muchos signos negativos así que aquí usamos estas cargas positivas pero recuerden que realmente son cargas negativas que van en el sentido opuesto y cómo es que estas cargas que pasan a través de esta resistencia hacen que se caliente pues por esto nosotros sabemos que cuando una corriente fluye a través de una resistencia tendremos un buen ag a través de esta resistencia en otras palabras entre este punto de aquí y este otro punto de acá hay una diferencia en el potencial eléctrico por lo que tenemos un voltaje a través de esta resistencia técnicamente vamos a llamarle del tav ya que es una diferencia en el potencial eléctrico en otras palabras b de este lado o el potencial eléctrico en este punto va a tener un valor diferente al potencial eléctrico que se encuentra en este otro punto de la resistencia porque esto nos interesa nos interesa porque en este lado final en donde terminan las cargas va a tener un potencial eléctrico más bajo que el que tenía al inicio estas cargas positivas se van a estar moviendo desde un potencial eléctrico más alto hasta un potencial eléctrico más bajo se van a estar moviendo desde una región de alto potencial hacia una región de bajo potencial lo que significa que van a estar cambiando su energía potencial de manera que estas cargas tienen una energía potencial y cuando pasan de una región de alto potencial eléctrico a una región de bajo potencial eléctrico comienzan con mayor energía potencial eléctrica y terminan con menor energía potencial eléctrica por lo que disminuye su energía potencial eléctrica y en el caso de que eso les confunda un poco recuerden que la definición de potencial eléctrico es la cantidad de energía potencial eléctrica por carga podemos poner un número aquí para que esto no sea tan abstracto digamos quevedos es de 2 you love por colom lo que significa que por cada coulomb de carga en este punto de dos tendremos dos jules de energía potencia eléctrica y si ve uno está en una región de mayor potencial eléctrico digamos tiene seis shows por culo quiere decir que aquí en esta posición debe uno por cada kulon de carga vamos a tener seis jules de energía potencial eléctrica así que conforme estas cargas pasan a través de la resistencia cubana decrementar su potencial de energía eléctrica y aquí la pregunta obvia es a dónde va esa energía si estas cargas disminuyen su energía potencial eléctrica a dónde va esa energía potencia eléctrica mi primera idea sería que aumentan su energía cinética ya que yo recuerdo que en la tierra si dejamos caer una pelota iba a decrementar su energía potencial gravitacional nosotros sabemos que cuando decremento a su energía potencial gravitacional conforme va cayendo va a aumentar su energía cinética conforme aumenta su velocidad así que la disminución de la energía potencial gravitacional corresponde a un aumento en la energía cinética sobre ese objeto y quizá es lo que está sucediendo aquí que conforme estas cargas pierden energía potencial eléctrica aumentan su velocidad pero esto no sucede recuerden que la corriente de un lado de la resistencia tiene que ser igual a la corriente del otro lado de esta resistencia así que estas cargas no se aceleran pierden energía potencial eléctrica pero no aumentan su velocidad y es algo poco intuitivo ya que estamos acostumbrados a pensar en que algo se acelera cuando pierde energía potencial al menos en el caso gravitacional pero estas cargas no van a aumentar su velocidad lo que hacen es que calientan la resistencia así que conforme estas cargas pasan a través de la resistencia van a golpear las moléculas y átomos que se encuentran aquí como estructura de este objeto sólido ya que las resistencias están hechas de átomos y moléculas así que conforme estas cargas pasan a través de esta estructura sólida aunque recuerden que realmente son electrones que van en el sentido contrario pero conforme pasan las cargas que es la misma idea estas golpe a los átomos y moléculas y las transfieren energía cada vez que hacen esto y es por eso que cuando terminan de pasar a través de la resistencia la dejan más caliente de lo que estaba antes lo que quiere decir que estos átomos están vibrando un poquito más de lo que lo hacían antes de que pasara esta corriente y ya que están vibrando más de lo que lo hacían antes tienen más energía por lo que la temperatura de la resistencia aumenta así que estas cargas en lugar de quedarse toda la energía para ellas solas la distribuyen conforme pasan en esta resistencia y la distribuyen en forma de calor en energía térmica y básicamente salen aquí con la misma energía cinética con la que entraron a la resistencia por lo que este cambio la energía potencial eléctrica corresponde a un aumento en la energía térmica de esta resistencia y es por eso que se calienta esta resistencia cuando pasa corriente a través de ella pero hay alguna forma de calcular exactamente qué tanto se va a calentar esta resistencia y si la hay sólo tenemos que usar la definición para potencias sabemos que la definición de potencia es el trabajo por el tiempo o ya que el trabajo es el cambio de energía o la transferencia de energía podemos escribir esto como la cantidad de energía que esta resistencia va a ganar por tiempo lo que queremos es una fórmula que nos diga qué tanta energía están depositando estas cargas en la resistencia por tiempo pues la energía ganada por la resistencia viene de la pérdida de energía potencial eléctrica de estas cargas así que estas cargas están perdiendo energía potencial eléctrica y esa energía potencial eléctrica se transforma en energía térmica de manera que la energía térmica que está ganando esta resistencia es igual a la cantidad de energía potencial eléctrica que pierden estas cargas así que puedo reescribir esto y decir que la potencia va a ser igual al cambio en la energía potencial eléctrica de estas cargas por tiempo así que la potencia va a ser igual a cómo encontramos el cambio la energía potencial eléctrica recuerden que el potencial se define como la energía potencial por la carga lo que quiere decir que la energía potencial eléctrica es la carga multiplicada por el potencial eléctrico si quiero encontrar delta uu vamos a decir que es un cuando emerge uu 2 - 1 y esta es una manera en la que podemos encontrar los valores de un de manera que la u en dos ya que es q por b tendremos la carga en dos por de 2 - la u en 1 a la u en uno es la carga en uno pero es la misma carga cualquiera que ésta sea la carga que entra en esta resistencia también va a ser la misma carga que salga de ella así que es la carga en 1 x de en 1 este es el cambio en la energía potencial eléctrica puedo reescribir esto sacando cv como factor común y nos queda que la potencia va a ser igual a este factor común cv que multiplica ave 2 - b 1 esto es del tau y es lo que vamos a sustituir aquí por del tau del tau es la diferencia entre estas cv por b y todo esto lo tenemos que dividir entre el tiempo ya que estamos hablando de potencia cuánto es de 2 - b 1 pues es simplemente el voltaje a través de esta resistencia del tav es b 2 - b 1 por lo que reescribir moss esto y decimos que esto es igual a cu x del tav el voltaje a través de la resistencia dividida entre el tiempo que le llevó a la carga pasar a través de la resistencia y ahora sucede algo mágico tenemos que la potencia es igual a la carga que pasa a través de la resistencia dividida entre el tiempo que le llevó a esta carga pasar a través de la resistencia pero la carga por el tiempo es la definición de corriente y nos queda esta fórmula hermosa factor izamos esta q / t y nos queda q porte x del tav el voltaje a través de la resistencia pero q entre tem es la corriente por lo que la potencia va a ser igual a la corriente a través de esta resistencia x el voltaje a través de esta resistencia y esta es la fórmula para la potencia eléctrica esto nos dice cuántos jules de energía térmica están siendo creados en esta resistencia por tiempo las unidades son jules por segundo o en otras palabras watts porque lo que esto nos dice es la cantidad de energía térmica generada por segundo si el valor de la potencia fuera igual a 20 acz significa que habrá 20 jules de energía eléctrica generada cada segundo lo cual es algo que es bastante útil de saber que esta fórmula es muy útil cuando queremos conocer qué tanta cantidad de energía se va a usar en un foco en una tostadora en una televisión o en cualquier dispositivo eléctrico que queramos usar esto nos dice que tanta energía se va a transformar en energía térmica o luz o sonido o cualquiera que sea la energía a la que se va a convertir mi energía potencial eléctrica porque ven suponemos que esto es energía térmica pero la llamamos de manera que cualquiera que sea la energía a la que se está transformando vino del cambio y la energía potencial eléctrica de estas cargas y esto siempre se va a cumplir siempre tendremos energía potencial eléctrica que se va a transformar en algo sea calor sea luz o sonido así que esto no sólo funciona para resistencias funciona para casi todos los componentes eléctricos que convierte en energía potencial eléctrica en otro tipo de energía y podemos describir esto de varias formas por ejemplo pueden escribirla así pero hay otro par de maneras en las que se pueden encontrar esta fórmula limpiamos esto y ponemos nuestra fórmula aquí esto nos da la potencia pero nosotros sabemos por la ley de ohm que delta b es igual a y por ere y si ambas fórmulas son correctas pues puedo sustituir una en la otra sustituyó deltaven por y r tomó esta y r y la pongo aquí en lugar de delta b por lo que otra forma de expresar la potencia inducida por componentes eléctricos es y por delta b pero del tav es y por rr que es y al cuadrado por r quizá esta versión de la fórmula pueda ser más útil si tenemos una situación en donde no conocemos el voltaje pero sí conocemos la corriente y la resistencia y hay otra forma puede despejar y de esta ley de ohm y me queda que y es igual a de esta ave entre r y sustituyó del tav entre r en lugar de iu en esta fórmula voy a tener otra versión del aforo la de la potencia y ahora la potencia va a ser igual a delta b / r por delta vez que es igual a del tav al cuadrado el voltaje que pasa a través de la resistencia al cuadrado entre la resistencia y esta fórmula nos puede ser útil cuando conocemos los voltajes y la resistencia pero no conocemos la corriente así que dependiendo de lo que conozcamos esto nos puede dar la potencia usada en una resistencia todas estas fórmulas son equivalentes nos van a dar el mismo valor y para decidir cuál usar pues sólo es cuestión de ver cuál nos conviene más con base en lo que conozcamos en ese momento dependiendo del problema que estamos resolviendo en resumen cuando la corriente pasa a través de una resistencia convierte en energía potencial eléctrica en energía térmica y podemos calcular la cantidad exacta de energía potencia eléctrica que se convierte por segundo usando la corriente por el voltaje la corriente al cuadrado por la resistencia o el voltaje al cuadrado entre la resistencia