Hoy continuamos, como cada dos semanas, con un artículo de [Electricidad I], el bloque introductorio a esta electrizante rama de la Física. En el primer artículo del bloque hablamos acerca del concepto de carga eléctrica, y en el segundo lo hicimos sobre la fuerza de Coulomb que la define. A continuación vimos cómo utilizar esta fuerza para crear una corriente eléctrica en el vacío, y en el cuarto artículo explicamos las complicaciones que tiene este concepto al incluir sustancias materiales en el asunto, y las diferencias entre unas y otras como aislantes y conductores.
La clave de la cuestión para entender el artículo de hoy es la siguiente: en la última entrada del bloque vimos cómo un desequilibrio de cargas cerca de los extremos de un conductor –carga positiva a un lado y negativa al otro– producía en él una corriente eléctrica, debido a la fuerza de Coulomb. Hoy introduciremos una manera alternativa de mirar este problema empleando un concepto nuevo, el voltaje, que resulta muy útil al estudiar corrientes eléctricas.
Hoy introduciremos, por cierto, un cuarto tipo de cuadro de texto. Además de los amarillos de ampliación, verdes de desafío y azules de experimentos te encontrarás otros rojos de precaución: avisos sobre confusiones comunes o detalles pedantes acerca de cosas en las que la gente suele meter la pata. Como todos los otros, no son un requisito ni para entender el artículo ni para seguir la serie y, de hecho, como en el resto de ellos, mi recomendación es que te los saltes en una primera lectura y vuelvas a ellos en la segunda pasada. Desde luego, cuando esto se publique como monografía, en la introducción habrá una “leyenda de cuadros de texto” en la que se explique todo con antelación.
Solución al Desafío 3 - ¿Por qué no hay que esperar?
La clave de la cuestión en el desafío es el hecho de que hay dos velocidades distintas. La velocidad media de los electrones es, como hemos dicho, lentísima. De modo que, si tuviera que esperar a que el primer electrón del enchufe llegase hasta mi ordenador, efectivamente tendría que esperar horas para que la máquina se encendiera. Pero una cosa es la velocidad del movimiento de los electrones y otra cosa es la velocidad a la que se transmite ese movimiento.
La mejor manera de explicarlo es, creo, una analogía con algo que podemos ver claramente. Imagina que estoy en mi casa y decido darme una ducha bien caliente. Abro el grifo en la ducha, y empieza a salir agua fría. Cuando ha pasado cierto tiempo, el agua caliente que había en la caldera alcanza la ducha, y puedo por fin meterme debajo sin congelarme.
El agua caliente que sale de la caldera tarda cierto tiempo en recorrer las tuberías y llegar a mi ducha (pongamos que un minuto), pero desde el momento en el que abro el grifo empieza a salir agua y el agua de la caldera sale de ella. El agua se mueve con relativa lentitud, pero el hecho de que ha empezado a moverse se transmite muy deprisa: prácticamente empieza a moverse toda a la vez.
De modo que, cuando enciendo el ordenador, los electrones empiezan a moverse en un extremo del cable, y ese movimiento se va transmitiendo a una velocidad gigantesca a través de todo el cable, de modo que mi ordenador se enciende cuando los electrones en él empiezan a moverse (casi en el mismo instante que lo hacen los del transformador), a pesar de que los electrones del transformador pueden tardar horas en llegar a mi ordenador.
De ahí que la pregunta “¿A qué velocidad va la electricidad por un cable?” sea una pregunta bastante mala y ambigua, porque “electricidad” es un término ambiguo, y no hay una sola “velocidad”. Los electrones se mueven, de forma neta, muy despacio por el cable, como el agua que sale de la caldera, pero las fuerzas entre ellos que hacen que empiecen a moverse lo hacen muy deprisa.
Volveremos a discutir este punto en un tiempo y probablemente con un ejemplo similar, cuando hablemos acerca de la transmisión de energía eléctrica, pero espero que te haya servido para pensar un rato sobre los conceptos que has aprendido hasta ahora, ¡y que hayas acertado en la explicación!
Antes de empezar con el artículo de hoy, una aclaración. El concepto de potencial eléctrico y la diferencia de potencial eléctrico o voltaje requieren un alto grado de abstracción. Definirlos con propiedad, sin recurrir a vaguedades o analogías, es muy difícil sin conocimientos previos que no suponemos que tengas en este bloque. De modo que hoy trataremos de dar una idea aproximada de lo que significa el voltaje, y dejaremos para un bloque superior la definición más teórica y abstracta del concepto.
¿Por qué no dejarlo todo simplemente para un bloque más alto, y olvidarnos de ello hasta entonces? Porque no creo que tenga sentido dar un repaso general a los conceptos básicos de la corriente eléctrica sin hablar de algo que aparece en todas partes; y porque, aunque no podamos dar definiciones estrictas, sí es posible comprender, de forma aproximada, la diferencia que existe entre un voltaje de 10 voltios y uno de 200 voltios. De modo que hoy daremos las pinceladas necesarias para comprender la utilidad del concepto de voltaje, y ya veremos más adelante cuál es la base teórica de todo el asunto.
