¿Cómo el movimiento de electrones produce corriente, en lugar de tener una velocidad de deriva lenta? [duplicar]

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Solo necesito una aclaración aquí, cómo se produce la corriente debido al movimiento de electrones, en un circuito externo, que tiene una velocidad de deriva muy lenta.

Normalmente, en una batería hay un terminal de alto potencial y un potencial bajo. Usando estos dos terminales se cierra el circuito externo. Ahora dentro de la batería, la dirección del flujo de corriente y el flujo de electrones es opuesta a la del circuito externo. Si considero que la corriente positiva fluye del terminal positivo al terminal negativo de la batería a través del circuito externo, podemos decir que el terminal positivo tiene un potencial más alto que el terminal negativo de la batería.

Ahora, cuando estamos cerrando el interruptor de un circuito externo, en ese caso los electrones se están moviendo desde el terminal negativo al terminal positivo de la batería, a través del circuito externo. Pero también sabemos que la velocidad de deriva es muy lenta, del electrón. Pero cuando nosotros encienda algunos de los dispositivos eléctricos, en una fracción de segundo el dispositivo comienza a funcionar. Si la velocidad de deriva del electrón es baja, entonces, ¿cómo funciona el dispositivo tan rápido (cerca de la velocidad de la luz, supongo?), Ya que sabemos que la corriente fluye debido al flujo de los electrones. ¿A pesar de que los electrones tienen una velocidad de deriva tan baja?

¡Por favor, ayúdame chicos!

    
pregunta Harry Potter

4 respuestas

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Una analogía

Imagine que presiona cojinetes de bolas de 1 cm en un tubo horizontal de 10 m de largo (1.1 cm de diámetro interno) que está lleno de cojinetes de bolas idénticos.

Toma 1s para presionar lentamente un nuevo cojinete en el extremo de la tubería

Ese rodamiento de bolas de 1 cm viajó a 0.01 m / s

Al presionar un nuevo rodamiento de bolas en su extremo, otro cojinete de bolas se empuja hacia el otro extremo a 10 m.

Ese efecto viajó a casi 10 m / s

La onda de presión que causó ese efecto viajó incluso más rápido (probablemente a casi la velocidad del sonido en el material de los rodamientos de bolas, menos un margen para pequeños espacios entre los rodamientos, movimientos laterales y otras cosas desordenadas e irrelevantes).

El problema con las analogías

Esta analogía puede ayudarlo a pensar acerca de las diferentes cosas que están sucediendo en diferentes escalas y que no están relacionadas de la forma en que pudo haber pensado. Las analogías solo pueden ser un corto camino para explicar estos temas.

Una Ola de tsunami en el océano, viaja a unos 800 Km / h (500 MPH), pero el agua sí no fluya tan rápido.

Una señal eléctrica puede viajar mucho más rápido que la velocidad de deriva de electrones.

Electricidad

La electricidad no es (simplemente) un flujo de portadores de carga. También implica un campo eléctrico. Los cambios en ese campo pueden propagarse mucho más rápido de lo que pueden mover los operadores de carga.

Seguimiento

  

a lo largo del cable, existe un gran número de electrones

En toda la materia, existe una gran cantidad de electrones. Esto incluye aire y otros materiales que normalmente se consideran aislantes, a través de los cuales normalmente no hay una corriente apreciable. En los metales, la presencia de los llamados "electrones libres" es importante, pero generalmente son solo una pequeña proporción de los electrones en el metal.

  

el terminal negativo de la batería tiene electrones que tienen alta energía

No, para los fines de esta discusión, tienen casi la misma energía que todos los otros electrones en el cable. Los electrones no transportan energía de la batería.

Esta no es una forma útil de pensar acerca de la electricidad. Si quisieras entender la física de la electricidad, Physics.stackexchange sería un buen lugar para hacer algunas búsquedas.

Ver también

respondido por el RedGrittyBrick
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Tal vez esta analogía ayude.

Imagina que tú y un amigo sostienen dos extremos de una cuerda muy larga y lo sostienes apretado, sin holgura. Si tiras de la cuerda, tu amigo sentirá que tiras casi al instante. La cuerda apenas tiene que moverse, y podría moverse muy lentamente. De manera similar, un electrón de una batería no tiene que moverse muy rápido o lejos para que el resto del circuito lo "sienta". La velocidad del electrón es como la velocidad de la cuerda, mientras que la velocidad a la que su amigo siente que tira es la velocidad a la que funciona el circuito eléctrico.

    
respondido por el David
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Imagina que un electrón se desplaza lentamente desde el polo negativo de tu batería al cable. Casi en el mismo momento, un electrón desde el principio del cable se desplaza un poco más hacia adelante en el cable, reemplazando un electrón que (casi en el mismo momento) se desvía aún más ... y al final del encadenar un electrón desde el extremo del cable hasta el polo positivo de la batería.

Resumen: aunque los electrones se mueven relativamente lento, la carga puede moverse más rápido.

    
respondido por el Wouter van Ooijen
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Aunque la velocidad del electrón es muy baja, la propagación casi instantánea es el campo eléctrico . Esto provoca el efecto de que todos los electrones en el cable comienzan a moverse simultáneamente (casi).

    
respondido por el Martin Petrei

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