¿Por qué los circuitos se consideran bucles?

La mayoría de los circuitos se consideran bucles porque la carga en los materiales conductores tiende a igualar las diferencias de potencial electrostático con relativa rapidez. Tome un cable largo / varilla, por ejemplo. Digamos que puedes agregar electrones a un lado de ella. Al principio empiezas con 0 electrones. Cuando agrega el primer electrón, no hay nada más alrededor, por lo que puede ir básicamente a donde sea. Cuando agregue el segundo electrón, empujará el primer electrón lo más lejos posible para intentar crear un equilibrio de carga en la barra. Este primer movimiento de electrones es en realidad una pequeña corriente y su movimiento podría usarse para extraer trabajo de él (porque tomó trabajo para agregar el segundo electrón al sistema). Agregar un tercer electrón empujará el segundo electrón hacia el medio. El movimiento del segundo electrón es la mitad del primero, por lo que solo se puede extraer la mitad de la cantidad de trabajo. El primer electrón está en el otro extremo y no se ha movido en este punto. Si sigues agregando electrones a la barra en un extremo, el movimiento de los otros electrones será cada vez menor. Pronto, estará a miles de voltios y no será capaz de extraer ningún trabajo porque simplemente no hay lugar para que vayan los electrones.

En cambio, ¿qué pasaría si tomáramos electrones de un lado y los añadiéramos al otro? Ahora, cada electrón al que hagas esto hará que todos los otros electrones se muevan en respuesta en la misma dirección en una dirección. Ahora puede extraer una cantidad uniforme de trabajo del sistema por cada electrón que mueva. Pero ¿qué has hecho? Has creado un bucle con tu mano moviendo electrones individuales a la vez. Es por eso que la mayoría de los circuitos utilizan un bucle. Hay algo que empuja a los electrones en una dirección (o tal vez ambas). En su caso, es una batería, pero los generadores y otros métodos pueden utilizarse para "bombear" electrones para extraer el trabajo de ellos en una ubicación diferente.

Puedes pensar en una batería como una bomba de electrones, mueve químicamente los electrones del terminal positivo al negativo para mantener una cierta 'presión eléctrica' (eso es lo que los primeros hombres llamaron diferencia potencial en algunos libros antiguos, y no es un mal modelo).

Para hacer que esta cosa haga algo útil, necesitas proporcionar un camino para que fluyan los electrones que utiliza el movimiento de los electrones para realizar algún tipo de tarea interesante [1]. Esto podría ser calentar un cable delgado para hacer luz, o alimentar otra reacción electroquímica para recargar otra batería, o hacer un campo magnético en un motor o lo que sea. Esta ruta debe ser claramente un bucle si desea que el sistema se ejecute más brevemente (piense en nano segundos).

Tenga en cuenta que en ningún momento se hace mención de tierra, todos los voltajes se miden en relación con algún punto arbitrario en sus actividades, y para que ese voltaje haga algo útil, debe haber un bucle para que fluya la corriente [2] .

Ground es una de esas palabras realmente malas que significa al menos 3 cosas diferentes en una forma altamente dependiente del contexto, ignorar por ahora.

[1] Los electrones en un conductor de cobre en cualquier tipo de corriente con la que quiera jugar se mueven en promedio muy lentamente, piense menos de un milímetro por segundo, pero un cable es como un tubo lleno de cojinetes de bolas, usted empuja uno en un extremo, uno salta al otro mucho más rápido que cualquier bola que realmente se mueve por el tubo.

[2] Sí, lo sé, puertas de memoria flash, lentes electrostáticas, impresoras láser, todo tipo de pequeñas excepciones, pero continúe con esto por ahora.

Lo siento, no. A largo plazo, una batería o cualquier fuente de alimentación debe permanecer eléctricamente neutral. Las fuerzas restauradoras en carga separada son muy grandes, y La separación permanente de carga a una escala de circuito simplemente no va a suceder. Esto significa que si la corriente sale de un terminal, debe fluir a través de otro. Lo más cercano que obtendrás de una excepción es un micrófono electret, que contiene cargas separadas de forma permanente, pero no mucho.

Un circuito DEBE ser un bucle. Cuando el bucle está cerrado, la corriente fluye a través de la carga. Cuando el bucle está abierto, el circuito está apagado.

Tal vez pueda asumir que el voltaje es la "fuerza" que empuja las cargas a fluir en el bucle. La corriente es ese flujo por unidad de tiempo.

Sin bucle, no hay corriente.

  

... pero podría drenar una fuente de alimentación conectándola a CUALQUIER punto final cargado positivamente, si lo entiendo bien.

No. Mire la Conservación de energía y Conservación de la carga . Si drenamos las cargas de un punto de potencial positivo, las cargas DEBEN regresar a través de un punto de referencia (terminal negativo de batería, GND, etc.), es decir, fluir en un circuito cerrado.

Creo que hay una respuesta más genérica y deberíamos pensar en la corriente, no en el voltaje.

Todos los circuitos deben seguir Kirchoff's Law : se basan en las ecuaciones fundamentales de Maxwell que describen cómo fluye la corriente en cualquier medio. .

Si un nodo no está conectado (a través de cualquier medio en cualquier frecuencia), no puede formar parte de los circuitos. A la inversa, cualquier nodo que esté conectado de alguna manera forma parte del circuito.

La Ley de Kirchoff puede expresarse simplemente como "La suma de corrientes en cualquier circuito es cero", es decir, para cada salida de corriente (en este caso, llamaremos una corriente positiva) desde un nodo una combinación combinatoria idéntica y opuesta (negativa) la suma de las corrientes debe ingresar al mismo nodo.

Si lleva esto a una conclusión lógica, todos los nodos deben estar conectados en uno o más bucles para que la suma en el circuito sea cero. Todos los negativos y positivos deben cancelarse exactamente.

En parte tienes razón, en que los electrones se moverán de un potencial a un potencial más alto. Por lo tanto, puede pensar que si tengo un voltaje en un punto en el espacio A con un cable en un punto diferente en el espacio B , los electrones fluirán a través del cable.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Sin embargo, el voltaje por sí solo no significa nada. Un voltaje es una diferencia de potencial entre dos puntos.

^{simular este circuito}

Es decir, necesita un punto de referencia común para afirmar los voltajes en primer lugar. Por lo tanto, terminas con un bucle, con cierta resistencia, te guste o no.

Sin embargo, eso también trae a colación otro punto. En el circuito de arriba, incluso sin el cable de referencia, todavía hay cierta resistencia entre los lados negativos de las fuentes de voltaje, aunque sea enorme. Como tal, tienes un bucle y una pequeña corriente fluirá en el cable, aunque puede ser demasiado pequeño para que puedas medirlo.

También es importante separar la noción de corriente de la noción de movimiento de electrones. La corriente es una representación abstracta, mientras que el movimiento de electrones es un fenómeno físico. Decimos bucles de corriente a través de la batería o el condensador, pero en realidad, los electrones no lo hacen. Más bien, una cantidad igual de electrones sale de ellos al entrar al otro lado. Esa diferencia es sutil, pero importante.

La corriente es un flujo de portadores de carga eléctrica, generalmente electrones o átomos deficientes en electrones.

si tomamos una batería: el flujo de corriente en circuito cerrado que es una corriente eléctrica

peroalguienmedicequeestábien,pero¿quésucedecuandosetocaunpositivodelorigendelafuenteenlaqueestamosbloqueados?

Bueno, la respuesta es muy simple: la persona hace un circuito cerrado con la tierra para hacer que los electrones fluyan dentro de su cuerpo, pero el ave no se sorprende porque no hace un circuito cerrado

  

un circuito que incluye una batería, ... PARECE como un bucle

Es ES un bucle. El electrolito de una batería es un buen conductor , un circuito corto.

¿Quizás tiene la idea errónea de que las baterías "suministran carga" o que la corriente a través del electrolito es de cero amperios? No, no funciona así. Las baterías se comportan como cortocircuitos, resistencia interna muy baja y un circuito simple con una batería es un circuito cerrado.

Las baterías no suministran ningún cargo a los circuitos. La carga que fluye proviene del cobre mismo, del mar de electrones del metal.