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Transcripción del video

aquí tengo una pregunta si tenemos dos cargas positivas sabemos que se van a repeler entre sí si las quiero acercar esta carga azul va a repeler a la carga verde y viceversa pero cómo es que sucede esto exactamente es decir no hay nada entre estas dos cargas como es que la carga azul esté empujando a la carga verde sin siquiera tocarla es algo bastante extraño si yo quiero empujar algo que se encuentra en la habitación donde estoy necesito caminar hacia esta cosa y tocarla físicamente para empujarla sin embargo esta carga azul parece que ejerce una fuerza sobre la carga verde teniendo espacio vacío entre ellas aquí no hay nada físico tangible que podamos ver que haga que esto empuje a esta otra carga y a los físicos les da vergüenza no conocer la razón de esto es decir podemos calcular con exactitud la fuerza ejercida sobre cada carga pero no sabemos cómo es que esto está corriendo no tiene sentido el que una carga empuje a otra a través de espacios potencialmente vastos en el universo esta podría ser una distancia enorme y sin embargo de alguna forma esta carga de aquí sabe a aquí hay otra carga que me está empujando como es esto posible y esto no es algo nuevo en las fuerzas eléctricas este también fue un problema cuando newton descubrió cómo calcular la fuerza de gravedad dijo bueno podemos conocer con cuánta fuerza la tierra va a jalar a la luna y las personas dijeron oye esto es genial ahora podemos calcular y predecir las órbitas de los planetas y cometas pero cuando las personas dijeron oye newton esto está muy bien pero como es que la tierra está jalando a la luna cuando no hay nada entre ellas newton dijo básicamente pues no lo sé no sé cómo es que esto funciona pero conozco las matemáticas para calcular esto con exactitud así desde la época de newton esto ha estado en las mentes de los físicos desde hace cientos de años hasta que llegamos a la fuerza eléctrica las personas se han venido preguntando cómo es que se transmite esta fuerza a distancia existe algo aquí que esté haciendo que la tierra jale a la luna y por fin cuando las personas comenzaron a tratar con este fenómeno eléctrico decidieron que ya era tiempo de responder cómo es que los objetos ejercen fuerzas entre sí a través de distancias potencialmente vastas de espacio vacío y la persona que encontró una explicación para esto se llamó michael faraday aquí tenemos a michael faraday él hizo su ciencia en los años 1800 y se considera generalmente como uno de los grandes físicos y químicos de todo el tiempo y lo que dijo faraday fue esto tenemos esta carga positiva vamos a olvidarnos de las otras cargas positivas y vamos a concentrarnos en esta carga azul positiva esto es lo que está haciendo en realidad esta carga positiva azul esta carga azul está creando un campo eléctrico alrededor de ella y abre veamos campo eléctrico con la letra mayúscula y como es un vector pondremos nuestra flecha de vector arriba de ella así que parada y dijo esta carga positiva está creando un campo eléctrico alrededor de ella en todo el espacio que la rodea y todo el tiempo independientemente de que haya otras cargas cercanas uno y el campo eléctrico va a debilitarse cada vez más conforme nos alejemos de la carga así que cerca de la carga tendremos un campo eléctrico grande y lejos de ella tendremos un campo eléctrico pequeño mientras más nos alejemos más débil será el campo eléctrico así que podemos imaginar esto como una telaraña que rodea a la carga y la araña estaría en el medio excepto que en lugar de la araña tendríamos a la carga y la telaraña es el campo eléctrico pero tengan cuidado algunas personas ven esto y piensan que está la fuerza eléctrica pero esto no es una fuerza estos vectores no son fuerzas esto puede confundir mucho a las personas padecen fuerzas porque estamos acostumbrados a ver a las fuerzas dibujadas como flechas pero aquí no son fuerzas son vectores que también representamos con flechas pero el campo eléctrico no es lo mismo que la fuerza eléctrica esto hay que tenerlo presente no son lo mismo están muy relacionadas pero no son lo mismo la fuerza eléctrica es efe la representamos con una f mayúscula y quizás una minúscula para indicar que es fuerza eléctrica y ya que es un vector le dibujamos el símbolo de vector pero la fuerza eléctrica no es lo mismo que el campo eléctrico que denominamos y como es que se relacionan de esta manera sabemos que el campo eléctrico no es una fuerza puede ejercer una fuerza eléctrica sobre otras cargas lo que tenemos aquí es una carga positiva solita que está creando su propio campo eléctrico alrededor de ella aquí no hay una fuerza eléctrica necesitamos tener al menos dos cargas para tener fuerza eléctrica esta carga no va a ejercer ninguna fuerza por sí sola por lo que esta carga azul que para mantener las cosas claras vamos a llamar a uno esta carga q no crea un campo eléctrico en todo el espacio alrededor de ella pero este campo eléctrico que vamos a llamar en uno que está siendo creado por q no está en uno no está ejerciendo fuerza alguna en q uno va a ejercer una fuerza sobre cualquier carga que se encuentre en esta región así que este campo eléctrico que es creado por q no se queda y espera pacientemente como lo haría una telaraña alrededor de una araña esperando que se acerque alguna otra carga por ahí y en ese momento va a ejercer una fuerza sobre ella hagamos otra carga por aquí digamos que esta carga verde andaba moviéndose por aquí y llegó a esta región no sabemos por qué y en el momento en el que entra en esta región tendrá una fuerza eléctrica que será ejercida sobre ella esta es la historia que nos dijo michael faraday para tranquilizarlos y explicarnos cómo es que trabaja esta fuerza a distancia michael faraday dice esto es lo que ocurre tenemos nuestra carga con uno que crea un campo eléctrico en todo el espacio que la rodea incluyendo a este punto de aquí donde pusimos esta carga que vamos a llamar q2 ya había un campo eléctrico en este punto que es creado por q1 y ahora que llega a esta carga q2 por aquí q 2 va a revisar sus alrededores y verá que en este punto de aquí existe un campo eléctrico lo percibe y este campo eléctrico que va hacia la derecha una fuerza en q2 que va también hacia la derecha causa una fuerza eléctrica el campo eléctrico no es una fuerza eléctrica pero va a provocar una fuerza eléctrica sobre una carga que entra a esta región y quizás se pregunten bueno y esto en que mejora todo pues en que mantiene las cosas locales a los físicos les gusta cuando las cosas son locales y por local queremos decir que para la carga q2 cuando quieres saber que debe hacer todo lo que tiene que conocer es el espacio alrededor de ella misma se da cuenta que en un campo eléctrico que la rodea y que se encuentra en esta dirección y sabe que va a sentir una fuerza eléctrica que va a tener esta misma dirección es decir esta carga verde no tiene que saber que existe esta carga azul q no que quizás se encuentra al otro lado de la galaxia no tiene por qué conocer qué es lo que está generando este campo eléctrico o ejerciendo esta fuerza sobre ella se da cuenta de que hay un campo eléctrico aquí y es todo lo que necesitas saber para darse cuenta de la fuerza eléctrica que va a ser ejercida sobre ella y es así como faraday explicó este fenómeno de cómo es que un objeto está ejerciendo una fuerza sobre otro objeto cuando no hay nada entre ellos lo que él dice es que básicamente hay un mediador esta primera carga crea un campo eléctrico alrededor suyo que se percibe en todas partes incluyendo en este punto y este campo va a crear una fuerza sobre esta carga cuando llega a este punto así que esta es la forma en la que conceptualmente explicamos esto la carga q no está creando un campo eléctrico en uno y el campo eléctrico es uno en esta región va a ejercer una fuerza sobre esta carga q2 y es así como q 2 sabe que se está ejerciendo una fuerza eléctrica sobre ella lo que mantiene las cosas locales esta carga q 2 simplemente percibe el campo eléctrico en el espacio que la rodea para saber qué hacer no tiene que enterarse de qué es lo que está causando ese campo eléctrico pero en este punto ustedes me pueden decir a ver un momento acaso q2 no está creando también su propio campo eléctrico en todo el espacio alrededor de q2 vamos a llamarle 2 ya que está siendo creado por la carga 2 así que no está creando su campo eléctrico alrededor de ella como lo hacen todas las cargas pues sí sí lo hace de hecho va a crear un campo eléctrico por aquí junto a kuno y es así como q no sabe que debe sentir la fuerza que siente en la dirección en la que la percibe y es así como estas cargas se comunican entre sí pueden imaginarse lo de esta forma las cargas se comunican entre sí mediante el campo eléctrico una carga crea su campo eléctrico que está encima de la otra carga y esta otra carga siente la fuerza otra carga crea su campo eléctrico que toca a la primera carga y esta primera carga siente la fuerza correspondiente así que conceptualmente es así como funciona esto del campo eléctrico y quizá aquí ustedes no estén muy convencidos de que esto sea así quizás piensen que eso lo estamos inventando una historia para hacernos sentir mejor para explicar cómo ocurre esto será esto un cuento de hadas para explicar cómo ocurre esto y así no nos sintamos extraños de hablar de fuerzas que se ejercen entre espacios vacíos y distancias enormes hay algún beneficio en todo esto y si si lo hay hay un beneficio enorme matemáticamente en términos de física a hablar sobre el campo eléctrico hace que describir la física sea mucho más sencillo y de hecho tan es así que no tenemos que conocer cuál es la carga que está creando este campo eléctrico para nada si tenemos una forma de conocer el campo eléctrico aún si desconocemos cuál es la carga qué está creando podremos encontrar la fuerza que será ejercida sobre cualquier carga que se encuentre en este campo eléctrico sin tener que conocer cuál es la carga que está creando este campo que es algo que sucede con frecuencia así que el campo eléctrico es extremadamente útil nos permite determinar la fuerza eléctrica ejercida sobre una carga aún desconociendo la carga que está ejerciendo esta fuerza y hasta este punto he tratado de motivarlos o explicarles por qué es importante que los físicos llegarán a esta idea pero no los culpar y así en este momento me dijeran bueno sigo sin saber qué es el campo eléctrico sé lo que no es no es una fuerza el campo eléctrico no es fuerza eléctrica pero qué es exactamente el campo eléctrico así que permítanme darles una definición apropiada del campo eléctrico el campo eléctrico es en un punto en el espacio se define como la cantidad de fuerza eléctrica por carga en ese punto en el espacio esta es la definición del campo eléctrico es la fuerza sobre la carga y los físicos usualmente piensan en esto como imaginamos que esta carga de prueba es realmente pequeña de manera que no afecta a la carga que está creando este campo de otra manera si pusiéramos aquí una carga grande todas las demás cargas se dispersarían aquí y toda esta situación cambiaría por completo así que aquí ponemos una carga de prueba realmente pequeña si yo quiero conocer cuál es el campo eléctrico en un punto en el espacio pongo aquí mi carga de prueba miro la cantidad de fuerza eléctrica ejercida sobre esta carga de prueba y simplemente la dividido entre la cantidad de carga que tiene nuestra carga de prueba cuál fue la carga de esta carga de prueba que llamaré q2 mido la fuerza ejercida sobre q2 y la dividido entre q 2 y este será el valor del campo eléctrico en este punto en el espacio y es así como definimos el campo eléctrico la definición de campo eléctrico es la cantidad de fuerza por carga vamos a poner valores aquí digamos que esta carga q 2 es de 2 kilos aunque esto de hecho es una cantidad de carga enorme es un ejemplo poco realista pero nos facilitará trabajar con los números y conceptualmente es lo mismo tenemos dos culos positivos que es el valor de q 2 y vamos a medir la fuerza ejercida sobre q 2 que resulta es de 10 minutos en este caso podremos decir que el campo eléctrico en la vecindad de esta región va a ser 10 newtons de fuerza entre dos culos de carga lo que nos dará un campo eléctrico de 5 y las unidades son newtons colom lo que tiene sentido ya que el campo eléctrico nos dice cuántos newtons de fuerza obtendremos por culo si ponemos más 'cool' oms en este punto en el espacio tendremos una fuerza mayor este número nos dice la cantidad de newtons que vamos a obtener por cada colombia y ya que tenemos aquí dos colas y en este punto en el espacio hay cinco newtons por colom la fuerza es de 10 newtons así que este número 5 newtons por colom es importante porque es el mismo para cualquier carga que pongamos aquí y es por esto que el campo eléctrico nos es útil este punto en el espacio de aquí si tiene un campo eléctrico de 5 será de 5 newtons por colom sin importar qué cantidad de carga pongamos aquí si yo pusiera una carga de 4 kilos en este punto ya que tengo un campo eléctrico de 5 newtons por culo tendremos una fuerza de 20 newtons aquí ya que tenemos 5 newtons por cada color si hay cuatro colores tendremos cuatro por 520 newtons pueden imaginarse reacomodar esta fórmula de otra manera multiplicamos ambos lados por q y nos queda que la fuerza eléctrica sobre una carga es igual al valor de dicha carga en ese punto en el espacio multiplicada por el valor del campo eléctrico en ese mismo punto en el espacio pero noten que este campo eléctrico no está siendo creado por esta carga que llamamos q2 esto fue creado por otra carga o colección de cargas recuerden que esta carga q no está creando este campo eléctrico en uno y este campo eléctrico es el que está generando esta fuerza eléctrica en q2 q 2 no crea el campo eléctrico en uno que es con el que está interactuando con uno creó este campo eléctrico en uno y las personas confunden mucho esto bien esta fórmula y piensan que quizás q2 es quien está creando este campo eléctrico pero no es así este campo eléctrico está generando la fuerza eléctrica sobre esta carga no al revés esta q2 no está creando este campo eléctrico es este campo el que está ocasionando la fuerza sobre esta carga así que esta fórmula es bastante útil si conocen el campo eléctrico en un punto en el espacio pueden encontrar la fuerza eléctrica de cualquier carga que se ubique en este punto en el espacio simplemente multiplicando entre sí ambos valores y así obtienen la fuerza eléctrica por lo que pueden darse cuenta de que el campo eléctrico no es igual a la fuerza eléctrica es la cantidad de fuerza eléctrica por carga en un punto en el espacio están muy relacionadas pero son diferentes tan diferentes que deben tener estas ideas separadas el campo eléctrico no es la fuerza eléctrica y viceversa la fuerza eléctrica no es el campo eléctrico el campo eléctrico es la cantidad de fuerza eléctrica por carga y la fuerza eléctrica sobre una carga en un punto en el espacio es la cantidad de carga multiplicada por el campo eléctrico en ese punto en el espacio y las cargas eléctricas crean campos eléctricos estos campos eléctricos a su vez crean fuerzas eléctricas sobre aquellas cargas que se encuentren en esta región el valor del campo eléctrico representa el número de newtons de fuerza por colom en este punto en el espacio y en términos de fórmula el campo eléctrico es la cantidad de fuerza por carga o en otras palabras la cantidad de fuerza eléctrica es la carga multiplicada por el campo eléctrico en este punto en el espacio