¿El voltaje es la velocidad de los electrones?

  

¿El voltaje es la velocidad de los electrones?

No, no es la velocidad de los electrones que se mueven dentro del conductor.

La unidad de voltaje es energía potencial por carga :

Unejemplo...

ImaginaquetenemosunabolademasaM=10kg.

Estabolaexisteenuncampogravitatorioconservador(elcampogravitatoriodelaTierra).Siqueremoselevarloaunaalturade1metro,debemos,dealgunamanera,suministrarunacantidaddeenergíaX,queledéalapelotalavelocidadsuficienteparamoverse1mporencimadesusuperficie.

Ledaremosalbalónestacantidaddeenergíaentérminosdeenergíacinética(velocidad).Asíquelanzamoslapelotahaciaarribaconciertavelocidad,yamedidaquelapelotasemuevehaciaarriba,suvelocidaddisminuye;ysuenergíapotencialaumentahastaquesedetieneytodalaenergíacinéticaseconvierteenenergíapotencial.

LasiguienteimagenmuestralacantidaddeenergíapotencialparaunabolademasaM=10kgadiferentesalturassobreelniveldelmar:

Pero,¿ysiqueremoshacerunaescalagenérica?
Paracualquierboladeunamasaarbitraria,acualquieraltura,podemosobtenerlacantidaddeenergíaporcada1kg(Energíapormasa):

Ahorapodemosdecirque,aunaalturade3metrossobreelniveldelmar,cualquierobjetodemasaXtendráunacantidaddeenergíaiguala29.4juliosporcada1kgdemasa.Estosedebealcampogravitatoriodelatierra.

Voltaje,opotencialeléctrico,eslacantidaddeenergíapotencial(julios)quecualquier"cuerpo cargado" dentro de un campo eléctrico tengo, por cada 1 coulomb de carga eléctrica en él.

El voltaje es una propiedad de un campo eléctrico.

Un campo eléctrico se comporta un poco como un campo gravitatorio. Los objetos en un campo gravitatorio se juntan. Deja caer una piedra en un campo gravitatorio y se acelerará hacia abajo, tomando energía del campo.

Los campos eléctricos, a diferencia de los campos gravitacionales, tienen polaridad. Deja caer un electrón en un campo eléctrico y se acelerará en la dirección de la carga positiva. El electrón no tiene voltaje, tiene un cargo: \ $ 1.6 × 10 ^ {- 19} \ $ coulombs .

La cantidad de fuerza que se aplica al electrón depende de la tensión de los lados positivo y negativo del campo y su distancia de separación.

Eso es todo en el espacio libre. ¿Qué hay dentro de un cable? La situación allí es mucho más como un tubo lleno de bolas que un espacio libre. Aplicar una fuerza a la pelota en un extremo y empujará la pelota en el otro extremo hacia afuera. Aplique un voltaje a un cable y los electrones se moverán, forzando a que salga uno en el extremo positivo. La cantidad de fuerza aplicada corresponde a la tensión aplicada al cable.

Lo clave de este modelo es que la fuerza viaja mucho más rápido que las bolas / electrones que la transmiten; no requiere una bola / electrón para atravesarla, solo requiere que empuje a sus vecinos. a lo largo.

No, el voltaje es la "energía potencial" dada a los electrones. Como si tomas una piedra y la levantas. Hasta que no conecte una carga, el electrón no irá a ningún lado.

Si dejas que caiga por la piedra (o conectas una resistencia a tu fuente de voltaje) la energía mueve la piedra (electrones).

Toma un escenario en tiempo real,

Podemos tomarlo como analogía.

Consideremos un tanque superior y un grifo de agua que se suministra desde este tanque superior.

Ahora,

Cada vez que se abra un grifo, el agua saldrá por este grifo.

La cantidad de agua que viene es equivalente a la current

A lo que viene Presión , es voltage

  

¿El voltaje es la velocidad de los electrones?

No

El voltaje es una medida de cuánta energía se entrega para cargar. En su forma más básica, un electrón (carga básica) se imparte 1.602 × 10 ⁻¹⁹ julios cuando se mueve a través de una diferencia de potencial eléctrico de un voltio. Luego se dice que un electrón tiene una energía de 1 electronvoltio.

Entonces el voltaje es energía dividida por carga.

Puedes comenzar con poder y multiplicarlo por tiempo para obtener energía:

Energía = Potencia × tiempo = V ⋅ I × tiempo.

Ahora sustituya Q (cobrar) por el tiempo actual × y obtendrá:

Energía = V ⋅ Q o V = Energía / Q .

Esta es en realidad una pregunta de física. No creo que exista un método experimental disponible en los límites de la disciplina de la ingeniería eléctrica para responder esta pregunta de manera creíble.

Habiendo dicho eso, comúnmente se cree que la velocidad de los electrones en un conductor que experimenta flujo de corriente es bastante lenta en comparación con la velocidad de la luz. Esto se conoce a menudo como la "velocidad de deriva" de los electrones. Sin embargo, los efectos del voltaje y la corriente en los electrones se propagan a través del conductor a casi la velocidad de la luz. La analogía habitual es una tubería llena de canicas. Si empuja la canica en un extremo del tubo, la canica en el otro extremo experimentará el empuje casi instantáneamente aunque ninguna de las canicas intermedias se haya movido.

El voltaje es la presión que empuja a los electrones alrededor de un circuito. No dice nada de su velocidad. Si tomas una batería de 1.5V y no la conectas a nada, entonces todavía hay 1.5V presente, aunque no fluyan electrones a ninguna parte.

Además, el voltaje es la diferencia de presión entre dos puntos. Solo se puede medir el voltaje entre un punto y otro. Es por eso que también se llama "diferencia potencial".

Es posible calcular la velocidad promedio de los electrones si conoce la corriente, las propiedades físicas del cable (particularmente su área de sección transversal) y las propiedades del material con el que está hecho el cable (la separación entre los átomos, y cuántos electrones libres hay por átomo).

No, el voltaje no es la velocidad de los electrones a través de un cable, pero la corriente (casi) es.

Usted dijo: "La corriente es la cantidad de electrones que pasan a través de un cable", pero esto no es del todo correcto. La corriente es la cantidad de carga eléctrica (electrones) que pasa a través de un conductor por unidad de tiempo. El ampere , nuestra unidad de medida para corriente, se define como 1 coulomb de carga eléctrica por segundo. Actual es un valor de tasa.

Para la analogía de tuberías de agua , la carga (coulombs) es análoga al volumen de agua (galones), corriente ( amperios) es análogo al caudal de agua (galones por minuto), y el voltaje es análogo a la presión del agua que está causando el flujo.

El voltaje no es una propiedad de los electrones. Los electrones son los 'sujetos' como son. Un voltaje (o diferencia de potencial) es la "capacidad" para transportar una cierta carga. En electrónica, esta carga es generalmente llevada por electrones. Un voltaje más alto es capaz de transportar más electrones, por lo tanto, inducir una corriente más alta.
Otra forma de verlo es que el voltaje es la cantidad de energía potencial que un electrón gana o pierde al viajar de un potencial a otro potencial. De esta manera, el voltaje es muy similar a la energía potencial en la cinética: si levanto una bola, las propiedades de la bola no cambian pero ganan energía potencial.

Si un electrón era una canica, el voltaje es como la altura de la pendiente en la que se encuentra la canica.

Podría ser una pendiente muy alta - millas de altura. Puede ser una pequeña subida, solo un par de centímetros. Eso es lo que determina el voltaje.

Mucha información buena aquí para aclarar tu pregunta.

La tensión se puede considerar como la diferencia de energía entre dos puntos dentro de una red (diferencia de potencial), piense en la caída de tensión a través de una resistencia. Diferentes en cada extremo debido a la potencia disipada a través de la propia resistencia.

Si considera la tensión de alimentación a un circuito (EMF, fuerza electromotriz), puede considerarse como la presión que fuerza la corriente a través del circuito.

una nota sobre el flujo de electrones

Se considera que la convención es que los electrones se mueven de + a -, sin embargo, este no es el caso. Por supuesto, las fórmulas, etc., funcionarán con esta convención, sin embargo, es importante recordar que en realidad fluyen de - a + (el electrón es un portador de carga negativa).

Espero que esto junto con los muchos otros comentarios ayude. Tony

La velocidad de los electrones depende de la densidad del cable. También depende de la cantidad de átomos libres en el conductor.

Piensa en ello como empujar arena a través de piedras. Cuanto más densas son las piedras, más difícil se hace empujar la arena a través de ella.

Mientras más arena haya (electrones libres) está adentro, menos distancia tendrás que empujar para que caiga la misma cantidad de arena en el otro extremo.

Para obtener más información, puede leer sobre velocidad de deriva . La velocidad real de un electrón en el ejemplo es tan pequeña como 23µm / s.

De hecho, el voltaje influirá en la velocidad de los electrones : en la fórmula dada, reemplaza I por U / R y verás que la velocidad aumentará con el voltaje.