¿Por qué la corriente debe circular en un circuito? [duplicar]

Estás confundiendo electrones y corriente.

La corriente es un fenómeno de macroescala que es el movimiento de masa de los electrones. Incluso las corrientes "pequeñas" para la electrónica significan que muchos electrones (u otros portadores de carga) se están moviendo. Por ejemplo, solo 1 µA fluyendo a través de un cable significa que, en promedio, hay 6.24x10 ¹² electrones que fluyen más allá de cualquier punto cada segundo. Con tantos electrones por encima del promedio, el promedio es bastante confiable.

Sin embargo, los electrones individuales se comportan probabilísticamente. Nunca se sabe dónde está un electrón o qué está haciendo. Un electrón en su bucle de corriente izquierdo podría haberse difundido hacia el lado derecho después de llegar al conductor de tierra, y desde allí se barrió en el bucle de corriente derecho. Podría haber cientos de electrones haciendo esto cada segundo. Sin embargo, entonces habrá, en promedio, un número igual que irá a la inversa cada segundo.

Tratar de seguir electrones individuales es bastante imposible, y no es útil de todos modos. No te importa que 100 electrones fueran de una manera, mientras que al mismo tiempo otros 100 electrones iban en sentido contrario. En el nivel superior, tienes 0 actuales, y eso es todo lo que te interesa.

Otro punto es que los electrones individuales en realidad no van muy lejos o son rápidos, en promedio. 5 mA no es un flujo constante de electrones que giran a toda velocidad a la velocidad de la luz a través del bucle. Los electrones locales se mueven un poco, lo que empuja a sus vecinos, lo que hace que se muevan, lo que empuja a sus vecinos, etc. una buena fracción de la velocidad de la luz, pero los electrones individuales no necesitan moverse rápido ni lejos para que eso suceda.

El 5 mA a través del bucle izquierdo significa que en conjunto 31,207,500,000,000,000 de electrones se dirigen de una manera cada segundo después de cualquier punto en el bucle. Tenga en cuenta que esto no dice nada acerca de la velocidad con la que se movían los electrones, ni de a qué distancia se movían los electrones individuales.

Supongamos que te dijera que un río en particular tiene un flujo de 1,000,000 de litros por segundo. ¿Cuál es la velocidad del agua? ¿Cuántos litros hay en un pequeño fragmento del río? Si pongo una gota de tinte en el río río arriba, ¿a dónde irá exactamente?

El punto es que no sabes nada de esto solo por el flujo. Del mismo modo, no sabes qué están haciendo los electrones individuales solo por conocer la corriente.

Al resolver problemas uno construye modelos matemáticos. Esos modelos son necesariamente aproximaciones de la realidad. Decidimos explícita o implícitamente qué cosas vamos a considerar y qué cosas vamos a ignorar.

Una cosa importante a recordar es que el flujo de corriente causado por un campo eléctrico cambiará la distribución de carga de tal manera que se reduzca ese campo eléctrico.

Entonces, sí, si dos objetos cargados están conectados entre sí, inicialmente habrá un flujo de corriente entre ellos, pero muy rápidamente el potencial se igualará y la corriente desaparecerá. Para un flujo de corriente sostenido se necesita un circuito.

La mayoría de las veces modelamos nuestros circuitos como un grupo de "componentes" y trabajamos bajo el supuesto de que la carga neta en los componentes es cero y que la carga solo ingresa o sale de un componente a través de sus terminales. No es un modelo perfecto, pero es lo suficientemente bueno la mayor parte del tiempo y es lo suficientemente simple como para que realmente tengamos la oportunidad de resolverlo.

La electricidad es el movimiento de los electrones y lo que entra debe salir (o lo que sale).

Cuando tomas un transformador, la corriente se induce, por lo que solo se utilizan los electrones libres de los átomos que forman el cable. No se agregan o eliminan electrones a través del transformador, solo se empuja el electrón libre del metal conductor. Si no se devolviera ningún electrón, el metal conductor no tendría ningún electrón libre para mantener la corriente y la corriente se detendría.

Esto es más o menos lo que sucede cuando se carga una batería (o un condensador). Mueve los electrones a un lado y crea "agujeros" en el otro lado. Cuando está completamente cargada ya no puede fluir más corriente. ¡En la realidad, si fueras demasiados electrones en todo esto irá BAM! ("Los electrones y los agujeros se encuentran violentamente"). Pero tienes que forzarlo, nunca lo harán solos a menos que algo salga mal.

Es como tener tuberías llenas de agua. Una bomba de circulación es como una fuente de energía (la presión es el voltaje y el caudal es la corriente). Una batería es un depósito de doble extremo con un diafragma central (puede empujar el agua hacia adentro, pero el agua debe salir por el otro lado y, si trata de empujar más allá, es el golpe)

Ahora, si tomas tu ejemplo y lo construyes con tuberías de agua, verás que no se pierde nada de un lado al otro, pero ambos pueden intercambiar agua pero la suma de las corrientes es 0.