¿Cómo produce calor la electricidad y hacia dónde van los electrones?

Los electrones no "van" a ninguna parte, y la corriente (el flujo neto de electrones) no se "pierde" al calor. Pero los electrones ganan energía a través de la aplicación de un campo eléctrico, y pueden perder esa energía a través de interacciones inelásticas con las otras partículas (núcleos) en el conductor. La energía perdida es en forma de movimiento vibratorio aleatorio, que es solo otra forma de decir "calor".

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No, la corriente no se pierde debido al calor. La misma corriente fluye en un extremo de un cable que sale por el otro extremo, independientemente de la cantidad de calor que se disipa en el cable (o cualquier otra resistencia).

La energía se conserva porque la resistencia multiplicada por la corriente provoca una caída de voltaje. Este voltaje multiplicado por la corriente es energía, que se toma del circuito y calienta la resistencia. La caída de voltaje en la resistencia significa que hay menos voltaje disponible para el resto del circuito, pero la corriente a través de todo el bucle es la misma.

Esto es similar a una turbina impulsada por agua a alta presión. La misma cantidad de agua sale de la turbina cuando entra, pero hay una diferencia de presión entre el flujo de entrada y el flujo de salida. Es esa diferencia de presión (análoga al voltaje) multiplicada por el flujo de agua (análoga a la corriente) la que representa el trabajo realizado, lo que hace girar la turbina.     

Los electrones son partículas de naturaleza muy especial. Se comportan como un asunto de masa y velocidad y cuando chocan con otras partículas producen calor. Otra naturaleza de los electrones es el campo magnético que acompaña a los electrones cuando cambian de dirección. Esta naturaleza única que no se encuentra en ninguna otra partícula en lugar de los electrones, hace la verdadera magia.

Por lo tanto, los electrones no desaparecen después de ser utilizados, sino que vuelven a su remitente original después de realizar el trabajo requerido. Son como trabajos con habilidades especiales cuando su gerente los envía para una tarea especial al darles algunos incentivos y regresan nuevamente al mismo gerente después de que terminen su tarea asignada cuando puede enviarlos a otra tarea con los incentivos apropiados.

Por ejemplo, si necesitamos un motor para rotar, la fuente de alimentación (el administrador) le pregunta al motor (al cliente) cuánto trabajo necesita girar por un segundo. El motor calcula esto midiendo la fuerza de rotación que necesita para superar la resistencia mecánica de las piezas giratorias y luego rotarlas con la velocidad necesaria.

Sabiendo que mover electrones en un campo magnético produce una fuerza de rotación, lo que ahora se necesita es enviar la cantidad correcta de electrones (labores) para este segundo que son capaces de producir la fuerza de rotación necesaria cuando cortan el campo magnético interno del motor. Esta cantidad de electrones en un segundo es la intensidad de la corriente y, para continuar durante más segundos, la fuente de alimentación (el administrador) debe tener el poder de enviar la misma cantidad cada segundo, por lo que debe tener los incentivos necesarios para forzar (persuadir) la cantidad requerida. De electrones para ir al cliente y hacer el trabajo requerido.

Los incentivos también pueden ser otro campo magnético, pero esta vez se aplican a los electrones en la fuente de alimentación (el administrador pone su trabajo en una situación muy tensa que los obliga a avanzar) este campo magnético se aplica a los electrones mientras están girando usando otra forma de energía, como las caídas de agua o el vapor de agua a presión.

Para continuar enviando los electrones (las labores), el gerente debe continuar pagando los incentivos (por ejemplo, hervir agua para producir vapor de agua). Es por eso que necesitamos consumir algún tipo de energía para producir energía eléctrica.

En la comprensión moderna y en los términos más simplificados, la resistencia de un conductor es causada por el choque de electrones con las oscilaciones colectivas de la red de metales de los átomos, llamadas "fonones". Las oscilaciones de la red se pueden considerar como un "gas de fonones", que en realidad determina / define la temperatura de un conductor, por lo que se aplican todas las termodinámicas clásicas. En el proceso de colisiones, los electrones a la deriva pierden su energía, por lo que se necesita un campo eléctrico externo para mantener su flujo. Vea más explicaciones en este agradable artículo de Wikipedia, " resistividad eléctrica y conductividad ".