Considere resortes y masas en movimiento: ambos pueden usarse para almacenar energía, el resorte a través de la tensión y la masa a través de la energía cinética . Pero la experiencia del día a día nos dice que mientras que los resortes esencialmente pueden retener esta energía indefinidamente, un objeto en movimiento siempre disminuye la velocidad y eventualmente se detiene.
Se puede observar un fenómeno muy similar en los circuitos eléctricos: los capacitores se comportan como resortes y pueden retener la carga y la energía durante mucho tiempo, mientras que los inductores retienen la energía en forma de campo magnético inducido por una carga en movimiento, que una vez más se descompone bastante rápido .
Me doy cuenta de que, idealmente, ambos métodos no tienen pérdidas, y solo debido a las "imperfecciones" se pierde energía: fricción en el caso de masas en movimiento y resistencia eléctrica en el caso del campo magnético de los inductores. Pero, ¿hay alguna razón fundamental o "filosófica" que explique por qué podemos esperar que sea así? ¿Por qué no existe un mecanismo similar a la fricción/resistencia que provoque una rápida pérdida de energía en un resorte comprimido o en un capacitor cargado? ¿Existe alguna causa subyacente que explique la rareza tanto de las superficies sin fricción como de los superconductores? ¿O es solo una coincidencia?
Aquí hay una posible manera de pensar en ello.
Para transmitir información, se debe gastar algo de energía.
Cualquier cambio detectable en el entorno debe llevar alguna información y, por lo tanto, está asociado con alguna transferencia de energía.
Si una masa se mueve a través del aire, su movimiento puede detectarse analizando los cambios en la presión del aire. La masa tiene que gastar parte de su energía para empujar las moléculas de aire.
Si una corriente fluye por un cable regular (no un superconductor), podría ser detectada por la convección y radiación del aire debido al efecto de calentamiento de la corriente. Los electrones en movimiento tienen que gastar algo de energía cuando chocan con los átomos del cable.
Podemos detectar un objeto en movimiento en el vacío con solo mirarlo, pero, en este caso, la energía de la luz reflejada que detectamos proviene de otro lugar, es decir, el objeto no necesita gastar energía para ser detectado y , por lo tanto, puede moverse indefinidamente.
Obviamente, un condensador con carga ideal o un resorte comprimido no provocan ningún cambio en el entorno, por lo que no se debe gastar energía.
Entonces, resumiendo (sin generalizar), si un objeto causa algunos cambios detectables en el entorno, se debe gastar algo de energía. Esa energía podría provenir de una fuente externa o del propio objeto, en cuyo caso, el objeto perderá su energía.
Otra posible explicación es que la energía potencial no se pierde si no se realiza ninguna "acción", mientras que la energía cinética se pierde si no se continúa con la "acción" .
En el caso del resorte y el capacitor, se almacena energía potencial , mientras que para una masa y un inductor, es el movimiento el que genera la energía cinética .
Dado que hay una serie de cosas que pueden interferir con el "movimiento", la energía cinética está sujeta a pérdidas .
JMac
FV