¿La electricidad tiene peso?

Para responder a su pregunta, primero debe definir la palabra “Electricidad“.

La definición científica: la cantidad de electricidad se mide en culombios. La electricidad es igual a la carga, y un flujo de electricidad se llama “corriente eléctrica”.

Por otro lado, aquí está la definición popular, no científica: la cantidad de electricidad no se mide en colombianos, sino que se mide en julios o KWH, y un flujo de electricidad se llama “energía eléctrica”. En ese caso, la electricidad es igual a electromagnética energía, y la “electricidad” está hecha de campos magnéticos y eléctricos.

Otra definición popular no científica: la cantidad de electricidad se mide en vatios. Vatios de electricidad? En ese caso, la electricidad es la “tasa de flujo de energía”.

Otro: la “electricidad” no tiene cantidad, ya que la electricidad es una clase de fenómenos y un campo de la ciencia. (Además, no hay cantidad de biología y, aunque podemos tener un balde lleno de agua de lluvia, no podemos tener un balde lleno de clima. En ese caso, la linterna * ES * la electricidad mientras que el transistor, eso es electrónica).

¿Qué “electricidad” quieres decir? Si elegimos la definición científica, ¡eso significa que la electricidad no es una forma de energía! Significa que la electricidad solo se mueve de un lado a otro en las líneas eléctricas, y nunca se entrega ninguna a su hogar. También significa que los rayos y las chispas no son ejemplos de electricidad (no son ejemplos de cantidades de Coulomb, sino que son solo efectos eléctricos).

¿Tiene peso un culombio de electricidad? Si y no. Los culombios de protones, en los átomos, son aproximadamente la mitad del peso de la materia, la otra mitad son los neutrones. Pero los protones no son “electricidad pura”. Los electrones están más cerca de ser “carga pura”, aunque no exactamente. Los electrones en un material tienen aproximadamente 1/2000 del peso de los protones, por lo que contribuyen aproximadamente 1 / 4000th del peso total de cualquier objeto, como un cable o una batería. Cuando la “electricidad” fluye por un cable, la parte que fluye no pesa mucho: menos que plumas, espuma de poliestireno o espuma de jabón. Y, cuando la corriente es cero, la electricidad se detiene en su lugar. La electricidad es como una correa de transmisión: puede moverse y detenerse, pero el cable pesa lo mismo independientemente.

Por otro lado, si ignoramos la antigua definición científica, podríamos afirmar que la electricidad es una forma de energía, y se mide en KWH en lugar de culombios. En ese caso, para encontrar el peso solo usamos la ecuación masa-energía e = mc ^ 2. Un julio de energía pesa 1 / c ^ 2 kilogramos, o 1.11 x 10 ^ -17 kilogramos. Muy pequeña. Un condensador que contiene un julio de energía es muy, muy, ligeramente más pesado que un condensador descargado. Un gramo de “electricidad” (energía EM) es de 25,000 megavatios-hora, o la energía liberada por una explosión nuclear de 22 kilotones.

Sí, una cantidad de peso muy pequeña, proporcional a la cantidad de energía electromagnética almacenada en el dispositivo (cable, inductor, condensador, etc.)

Tome el ejemplo de un circuito superconductor. Una vez que se induce una corriente en ese bucle, continúa (casi) para siempre. Esto creará un dipolo magnético. Ese campo electromagnético tiene una cantidad de energía que es proporcional al cuadrado de la corriente en ese circuito. Si pesara el superconductor antes y después de que se induzca la corriente, habría un pequeño aumento de peso, que puede calcularse utilizando la famosa fórmula [matemática] E = mc ^ 2 [/ matemática]. Si luego rompió el circuito, la energía almacenada podría disiparse, por ejemplo, encendiendo una lámpara que inserte en el circuito.

En términos más generales, cualquier cosa electromagnética (cargas, corrientes, radiación, incluida la luz) puede describirse mediante las ecuaciones de Maxwell, que dan lugar al llamado tensor electromagnético de tensión-energía. Si coloca este tensor en las ecuaciones de campo de Einstein (no en la ecuación simple anterior, sino en la ecuación del tensor que describe la gravedad), encontrará que todos los fenómenos electromagnéticos actúan como fuente de gravedad y también responden a la gravedad de otros cuerpos. En otras palabras, tienen peso.

Aparentemente, no creo que el peso de un conductor de corriente cambie una vez que la corriente comience a fluir a través de él. Verá, en condiciones normales, el cable está hecho de metal con átomos que tienen electrones. Sin embargo, estos electrones se mueven dentro del metal al azar sin producir corriente. Cuando se aplica un potencial, estos electrones comienzan a fluir. Sabemos que el flujo de electrones es lo que es corriente. Por lo tanto, solo estoy causando que los electrones ya presentes se muevan. Así que no creo que vaya a haber ningún cambio masivo.

Gran oportunidad para usar la famosa ecuación de Einstein,

[matemáticas] E = mc ^ 2 [/ matemáticas]

Una batería alcalina de tamaño D contiene aproximadamente 75 k Julios de energía, y el peso está relacionado con la masa a través de g, la aceleración debida a la gravedad en la superficie de la Tierra. Entonces,

[matemáticas] W = mg = \ frac {E g} {c ^ 2} [/ matemáticas]

Entonces, esa batería debería pesar aproximadamente [matemática] 8.2 X 10 ^ {- 12} [/ matemática] Newtons o [matemática] 1.8 X 10 ^ {- 12} [/ matemática] libras más cuando está cargada que cuando está agotada. Entonces, no mucho de hecho.

Almacenamiento de energía de la batería en varios tamaños de batería.

Suponga que la electricidad es una cantidad de energía como en el condensador cargado o el flujo de corriente a través de un conductor. Según la equivalencia masa-energía de E = mc ^ 2, agregar cualquier forma de energía a una masa aumenta su masa. Por lo tanto, el condensador cargado pesa más que el descargado, a pesar de que tiene el mismo número de electrones.

Si.

Se calculó el peso de un video.

¿Cuánto pesa un video? El | Video en TED.com

Usando el mismo principio, la electricidad puede tener un peso que es igual al peso del número de electrones que fluyen a través de un volumen particular de un conductor en un instante particular en el tiempo.

Si.

Si considera que la electricidad son electrones, sí, pesa un poquito, aproximadamente un gramo por 1000,000,000 de julios a 1 voltio.

Si considera que la electricidad es la energía que se transfiere, entonces también sí, utilizando e = mc2.

Si considera que la electricidad es el campo eléctrico alrededor de un conductor, todavía sí, utilizando la fórmula de densidad de energía para campos eléctricos.

Sí y no, pero principalmente no. Como la electricidad es el movimiento de los electrones, es como preguntar si la velocidad tiene peso. No puede, porque no es una cosa física, es la idea abstracta que usamos para describir un fenómeno físico. Dicho esto, los electrones tienen masa (muy muy muy pequeña) y, por lo tanto, peso.

Para responder a su pregunta, haría una pequeña analogía. Trate la electricidad como un evento más que como una cosa. La electricidad tiene que ver con el flujo de carga de mayor potencial a menor potencial. Por lo tanto, preguntar si la electricidad pesa algo sería muy similar a preguntar si está corriendo, sonriendo, viendo pesar algo. Entonces, como resumen, la respuesta es NO.