Entonces, cuando los electrones abandonan el lado negativo de la batería y el voltaje se pierde a través de las resistencias en el circuito ... ¿cómo pierden su energía los electrones? ¿Cómo transportan los electrones la energía que produce la electricidad y luego la PIERDEN en la resistencia?
'Cómo' es una pregunta que es imposible de responder.
Debe comenzar con la observación de que cuando conecta una batería a una resistencia, se transfiere energía .
Ahora hay varios niveles de modelo que podemos invocar para resumir cuánto se transfiere. También podemos presionar a esos modelos para que "expliquen" lo que está sucediendo en otros términos con los que nos sentimos bien, que creemos que entendemos.
El modelo más simple es la teoría de circuitos. La batería suministra una corriente, desde un voltaje, y el producto es energía. No nos dice en qué consiste el voltaje, o en qué consiste la corriente, pero está bien para hacer cálculos que van desde lo más simple a lo más complicado. La analogía hidráulica se invoca a menudo para que sea más familiar.
A continuación podríamos pensar en electrones móviles. El voltaje es una medida de cuánta energía por unidad de carga está involucrada cuando se mueven. No nos dice qué son los electrones ni cómo se transfiere la energía. Hay muchos electrones en el conductor, algunos se mueven, la mayoría no, ¿por qué la diferencia? Ellos ganan energía moviendo 'abajo' el campo de la batería. ¿Cómo se transfiere eso a la resistencia? ¿Hay fricción entre los electrones y los átomos en la resistencia? ¿Golpean los átomos? ¿Se dispersan? Los tres son explicaciones defendibles, según el nivel del modelo y lo que quiera asumir.
En el nivel más bajo de nuestra comprensión está la mecánica cuántica, donde los efectos eléctricos son mediados por los fotones (sí, incluso en DC). Francamente, eso me atrae, porque me falta la imaginación y la habilidad para trabajar con esos modelos. Pero apuntala los modelos más simples, y aún así no le dice qué está "realmente" pasando.
Solo acostúmbrate a la idea de que la transferencia de energía ocurre, y aprende suficientes ecuaciones al nivel de modelo más simple posible para que puedas calcular cuánto.
Los electrones no "pierden energía". La energía se transfiere a través del campo eléctrico, que puede verse a la "fuerza de empuje". Crudamente (una analogía inexacta) el campo empuja los electrones a través de una resistencia y esto causa fricción a través de las colisiones con los átomos.
Comience observando lo que sucede con un electrón liberado en el vacío con un campo eléctrico a través de él, por ejemplo, producido por una batería de 12V. Se acelera a través del campo eléctrico, recogiendo energía cinética, 12 voltios electrónicos para ser específicos.
El campo eléctrico proporciona un tipo de energía potencial, tal como lo hace la gravedad a un higo Newton o una manzana, que proporciona la aceleración. Esta es la razón por la que una tensión se denomina diferencia de potencial y el campo se denomina gradiente de potencial. Y la aceleración traduce el potencial en energía cinética.
No importa si el vacío es de 1 metro de longitud, con un campo eléctrico de 12 V / metro o 1 mm de longitud, con 12000 V / metro, la energía final es de 12 eV. (Y puede calcular la velocidad final utilizando la física newtoniana básica, si conoce la masa de un electrón (9.1 * 10 ^ -31kg) y el valor de 1 eV en julios: de la definición de voltio, esto es lo mismo. como la carga del electrón en Coulombs, 1.602 * 10 ^ -19). El campo eléctrico más fuerte a través de 1 mm implica más aceleración pero un viaje más corto, que se cancela a la misma velocidad final.
Ahora introduce mil obstáculos: los átomos en una resistencia muy pequeña. El campo eléctrico es el mismo, por lo que la aceleración es la misma, pero después de 1/1000 de la distancia, el electrón choca contra un obstáculo, pierde energía cinética y el impulso, y tiene que comenzar a acelerar nuevamente.
La energía cinética perdida se transfiere al obstáculo, vibrando, calentando la resistencia.
Es más fácil demostrar el proceso con la analogía del flujo de agua.
Imagina que la batería es una torre de agua llena de agua y las gotas de agua representan electrones. La presión del agua en la parte inferior representa el voltaje y el flujo de agua representa la corriente. El suelo representa el terminal positivo, aquel en el que el agua (electrones) fluirá cuando se permita. En este sistema, el agua en sí no tiene energía, es porque se mantiene alta y puede hacer algo de trabajo al caer.
Lo mismo con los electrones: la batería es solo un dispositivo químico que acumula y almacena algunos electrones en el terminal negativo. Si se conecta una carga entre el terminal negativo y el positivo, los electrones comenzarán a fluir a través de él y lo calentarán en el proceso. De la misma manera, el agua que se mantiene alta puede hacer trabajo (y lo hace en plantas hidroeléctricas) cuando se cae. La energía se almacena en el sistema, no el agua o los electrones en sí.
Espero que esto ayude.
Se llama voltaje, la batería tiene miles de millones de iones que quieren mover un electrodo para combinar con electrones. Todos los iones combinados crean un potencial eléctrico llamado voltaje a través de los terminales de la batería. Eso hace que los electrones de un lado de la batería quieran 'fluir' hacia el otro.
Si pones una resistencia en serie con la batería, les da un camino para fluir hacia el otro lado de la batería. A medida que viajan a través de la resistencia, chocan con otros átomos y pierden su potencial eléctrico y crean calor.
La energía no puede almacenarse en conductores a menos que sean largos o enrollados en inductores. La energía es E = 1 / 2LI ^ 2
Los átomos conductores permanecen intactos y sus electrones nunca pierden energía, pero la energía para excitarlos puede perderse. El flujo de electrones es muy lento (velocidad de deriva) pero las olas de colisiones son rápidas (c, velocidad de la luz) que dependen del aislamiento circundante que disminuye la velocidad de la luz en el interior. el (dieléctrico e , que crea una capacitancia, C).Los átomos en sí mismos son sin pérdida. (Conservación de la energía)
Pero los átomos en los conductores tienen electrones que se excitan fácilmente (lol) y escapan de la órbita y saltan al átomo más cercano con un espacio libre en su capa en la órbita externa.
La propiedad del conductor también tiene resistencia, que es el efecto de las colisiones que pueden disipar el calor en el intercambio de rebotar con un flujo de cargas, es decir, I ^ 2R = pérdidas de Pd. (Ley de Ohm)
La energía eléctrica solo se almacena en elementos reactivos, L o C, donde Pc = 1 / 2CV ^ 2, pero se genera al mover bobinas o imanes o baterías y se pierde con cualquier cosa que tenga resistencia con la corriente que fluye a través de ella.
Las baterías son electrolíticos químicos, como las tapas electrónicas, excepto que tienen una capacidad por unidad de volumen aproximadamente 1000x (1k) más alta con una composición química para tener un voltaje de reacción de celda galvánica.
Todos los aisladores son dieléctricos, incluso un vacío perfecto. Los dieléctricos pueden almacenar cargas y tendrán algunos contaminantes o partículas que pueden transferir cargas que conducen a un voltaje de ruptura ... incluso si es una fracción muy pequeña, como 100 partículas por zillón (lol) en una cámara de alto vacío < 4 torr . En este punto, el voltaje de ruptura / aumentos en mm ha aumentado considerablemente. (Ley de Paschen)
Lea otras preguntas en las etiquetas electricity