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Profesor vs. 200.000 voltios: cómo convertir una aburrida clase en un rato de emoción e intriga

#59 De 200kV si que te enteras si la fuente puede mantener esos voltios el suficiente tiempo. Si la fuente es capaz de mantener 200kV durante 1ms, tendrás que por tu cuerpo habran pasado 20kWs (20Mw durante 0,001s) o 20kJ, capaces de parar tu corazón o de calentarte algunos tejidos (sin embargo todavía no sería más que la energía que gastaras en unos minutos moviendote, es decir, sobre unas 5 kCal, y aproximadamente la energía que se liberaría al quemar 1g de azucar.

Pero da igual el tiempo que pase, si mueres, explotas, o no explotas, si el generador vacía su acumulador de carga (que no es otra cosa que un condensador), y pongamos que sólo puede generar constantemente 10mA (el hecho de que la resistencia interna del generador sea muy alta lo convierte en un generador de corriente constante, lo que implica que siempre se genera esa corriente sin importar el voltaje que exista en el acumulador de carga, funcionando como un sistema de "bombeo" de carga. Cuando el generador sólo puede proporcionar 10mA, y la resistencia por la que retornan a tierra los electrones es de 2kOhm, en la esfera ya no hay 200kV sino 20V (2000*0.01), que apenas sirven para encender a media intensidad una tira de 10 leds vulgares (los leds brilla al máximo con 20mA).

Un flash (antiguo, no de led) funciona con el mismo sistema. Se alimenta con dos pilas AA de 1,5V, lo que hace que el sistema de bombeo de carga funcione a 3V. Eso sí, la lampara de xenon que dispara el flash se dispara al hacer la foto con un voltaje mínimo de 3000V. La bomba (generador de corriente constante) va acumulando carga en un condensador gordo y mientras acumula carga el voltaje sube hasta que o bien no puede subir más porque las pérdidas de corriente aumentan conforme sube el voltaje y hay un momento en el que el condensador se pierden la misma cantidad de electrones que entran cada segundo (y que como se conserva la energía que entra y sale de la pila y el condensador se llena cada vez más rápido de energía porque hay la misma corriente pero cada vez más voltaje, llega un momento en que la pila da la máxima corriente y no puede dar más sin que baje su voltaje por lo que se llega igualmente a un equilibrio, que suele rondar entre los 1 y 5W). Cuando se le da al flash, se pasa de una resistencia infinita en el condesador a una que no es infinita, la de la lámpara que una vez cebada su resistencia es muy pequeña y permite que se descargue toda la energía del condensador a través de ella. Mientras no se desconecte el flash, aunque no se ilumine nada más que por un instante, la corriente del generador encontrará el camino del flash para poder retornar y así que hasta que no se desconecte la lámpara, sólo habrán 3V en sus terminales (los de las pilas). Eso sí, cuando se desconecte, en varios segundos el condensador volverá a almacenar carga y el voltaje volverá a subir por encima de 3000V.
Woops justo envío #61 y veo que #60 viene a confirmar mi intuición.

Vamos, que en realidad no es una fuente de 200kV sino de 10mA (corriente constante, no diferencia de potencial constante) y los 200kV son los que tiene acumulados (cual condensador) antes de tocarlo.

Para tratar de enseñar, el video es verdaderamente confuso por no decir engañoso.
#62 Pues si, porque en todos los sitios se define el generador de Van der Graaf como un generador de corriente constante en el que la tensión variará dependiendo de la resistencia entre sus extremos.
#63 huh, me lo hubiera aclarado tremendamente. El sintagma "corriente constante" no aparece ni en el artículo de la Wikipedia: es.wikipedia.org/wiki/Generador_de_Van_de_Graaff

Gracias a todos por la discusión, ahora tengo bastante más asentado :-P
#64 Ya sabes que no hay color entre la wikipedia española y la general en ingles (y aun así se refieren a "corriente constante de carga" cuando explican el funcionamiento del generador):

en.wikipedia.org/wiki/Van_de_Graaff_generator

Aquí en español lo aclaran:

www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campo_electrico/graaf/graaf.htm

Y aquí en inglés:

science.howstuffworks.com/transport/engines-equipment/vdg3.htm
www.princeton.edu/~achaney/tmve/wiki100k/docs/Van_de_Graaff_generator.
#66 no digo que la resistencia sea constante sino que es una constante (en el sentido matemático). Si nos la cogemos con papel de pinzas nada es constante (ni la intensidad ni el voltaje ni nada).

La potencia es una medida a posteriori y necesitas la ley de Ohm, así que no me dice mucho porque tienes exactamente el mismo problema en responder mi pregunta (¿por qué no respeta la ley de Ohm?).

La explicación correcta es la de #60: lo que es constante es la corriente y no la diferencia de potencial, como da a entender el video de #0.
#67 La potencia no es una medida a posteriori si hablamos de fuentes de alimentación. Lo pone en la etiqueta, bien antes de que te electrocutes. Y en sentido estricto no es a posteriori excepto en tu mente. La potencia instantanea puede medirse y calcularse: V * I). .

La resistencia en el cuerpo humano no se puede asumir como constante en ningún caso. Probablemente durante la acción de un rayo haya diversos cambios, y muy probablemente se ramifique dentro del cuerpo (al igual que ocurre en el aire). Puedes comprobarlo con un polímetro y ver como influye absolutamente cualquier mínimo movimiento de las bornas, ángulo incluido.

Te están diciendo que la ley de ohm se cumple. Lo que no se cumple es que una fuente de energía entregue potencia infinita. La potencia que puede desarrollar una fuente (y en el experimento ES una fuente) tiene un límite, y más allá de él no va a aumentar más ni voltaje ni intensidad (las fuentes también tienen límites en la tensión que pueden crear).
De hecho las fuentes tienen medidas de seguridad para impedir que la intensidad pase de cierto valor para evitar su autodestrucción: se llaman fusibles. En un cortocircuito, no se producen intensidades infinitas, sino todo lo altas que la fuente puede dar, dando lugar a la fusión de los materiales conductores.

O dicho de otro modo, la teoría es una cosa y la práctica es otra. Al igual que en física de bachillerato se obvia el rozamiento.
En el caso de un rayo, que tiene potencia para aburrir, no existe esta limitación. En el experimento sí.
#68 a ver, creo que me has entendido mal. No digo que lo que dices sea mentira, sino que tu explicación me lleva a la misma pregunta. Probablemente por falta de entendimiento mía, tú verás algo que yo no veo y por tanto no me dice nada.

Mi explicación:

"La resistencia en el cuerpo humano no se puede asumir como constante en ningún caso."

Lo cual es cierto pero irrelevante porque la varianza en tu resistencia es tan pequeña frente a los 200kV (la varianza no es ni de un orden de magnitud) que se puede obviar para los cálculos que nos ocupan (en la práctica).

"La potencia que puede desarrollar una fuente (y en el experimento ES una fuente) tiene un límite, y más allá de él no va a aumentar más ni voltaje ni intensidad"

Lo que dices vuelve a ser verdad pero sigue sin responder mi pregunta, porque para entender la potencia requiero de la ley de Ohm (es decir, de la relación entre voltaje, intensidad y resistencia) que ya se está incumpliendo así que sigo exactamente en las mismas.

"De hecho las fuentes tienen medidas de seguridad para impedir que la intensidad pase de cierto valor para evitar su autodestrucción: se llaman fusibles."

Exacto. Si no se han fundido (o el propio humano como conductor en el circuito) será que la fuente no ha pasado de su potencia nominal y por tanto es irrelevante, ¿no? He cortocircuitado alguna que otra pila de 9V sin querer y quema de cojones.

La solución para mí es simple: no se está violando la relación ni sobrepasando su potencia nominal, sino que el titular (y durante todo el video, que habla de 200kV continuamente) mienten, ya que los 200kV sólo se dan en t=0.

Sólo digo que es engañoso hablar de una fuente de 200kV cuando en realidad tienes una fuente de 10mA (produciendo una diferencia de potencial variable, según requiera la resistencia de la carga) mientras que en el video el profesor dice varias veces, según toca el terminal, "ahora estoy a 200kV" cuando en realidad está a 20V.
#70 Básicamente no puedes tener grados de libertad en las tres variables de la ley de ohm. No puedes determinar intensidad, resistencia y voltaje al mismo tiempo (de hecho si intentas calcular un circuito intentándolo verás por qué: no hay forma de colocar los componentes de tal forma que hagan eso en un circuito real). Si usan una fuente de corriente (de intensidad), por fuerza la tensión va a variar en fucdión de las resistencias que se encuentre por el camino hacia tierra/masa.

La varianza de la resistencia del cuerpo humano sí es tan grande y ya te lo he dicho en los mensajes anteriores. Es posible encontrar puntos en los que la resistencia sea de miles de millones de ohmios y otros en los que sea de unos pocos miles. Lo de la humedad influye muchísimo. Sigues asumiendo cosas erroneas. No hace falta que te fíes de lo que digo: coge un polímetro y compruébalo por ti mismo.
#67 Y si el experimento se hace con una fuente de corriente, más a mi favor. Puedes meter todo el voltaje que te dé la gana, si no pasas de cierto amperaje. Lo normal no es tener en ningún sitio fuentes de corriente, sino de tensión, donde se aplicaría lo que cuento para un rayo (que es el caso que cuento más arriba, no el del video).

menéame