Distribución de carga en un circuito abierto

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Esta es una pregunta bastante simple sobre el flujo de carga eléctrica, pero es algo sobre lo que necesito una respuesta clara. Entonces, si la carga neta en un conductor se extenderá sobre la superficie (porque las cargas similares se repelen y quieren alejarse lo más posible entre sí). Pero ¿qué pasa con un circuito abierto sin una carga neta? Obviamente, la electricidad no podría completar un circuito de positivo a negativo. ¿Las cargas positivas y negativas de la fuente de energía se extenderán a través de los cables, o permanecerán en la fuente de energía?

    
pregunta Tom

2 respuestas

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Las fuentes de energía no crean carga, crean voltaje. Ya existen cargas casi iguales y opuestas en todos los cables.

El efecto de la tensión aplicada es empujar una cantidad muy pequeña de carga neta positiva en el lado positivo y carga negativa en el lado negativo. Lo hace forzando a muy pocos electrones del lado positivo a negativo (estos pueden ser o no "los mismos electrones" dependiendo del tipo de fuente, no importa). Este flujo se detiene tan pronto como la fuerza de las cargas desequilibradas que desean extenderse es igual a la fuerza ejercida por la fuente.

Dentro de un lado del circuito abierto, los electrones se distribuirán según los principios electrostáticos que ya hayas aprendido.

Si desconectara los dos cables de la fuente, tendrían una carga neta positiva y una carga negativa neta. Es tan pequeño (suponiendo que la fuente no esté suministrando kilovoltios) que por lo general no hay efectos detectables.

Por lo general, no hablamos de este exceso de carga en los cables, porque es muy pequeño, tan pronto como el circuito se cierra y la corriente fluye, mucho más electrones que ese ligero flujo de exceso / escasez. Pero esto es exactamente lo mismo que la "parásita" capacitancia de los cables, por lo que puede tener un efecto significativo en el comportamiento de los circuitos, simplemente no se considera en términos explícitamente electrostáticos.

Si hace que los dos cables estén más cerca y sean más grandes, conviértalos en un mejor condensador, entonces habrá una mayor carga neta en cada cable / placa.

    
respondido por el Kevin Reid
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Los conductores no pueden acumular cargas de polaridad, por lo que son neutrales, pero se rinden fácilmente y aceptan electrones cuando son excitados por algún EMF. Estos átomos no se mueven realmente a la velocidad de la luz sino que crean una ola de colisiones donde la carga se puede almacenar en una parte reactiva, como un inductor o un condensador.

El almacén de inductores puede mover cargas y los condensadores pueden almacenar cargas estáticas y responder de acuerdo con el cambio en la excitación disponible para fluir a través de los conductores en un bucle.

Todos los aisladores son dieléctricos con diferentes constantes en relación con el aire o el vacío. El material con las constantes dieléctricas más altas se encuentra en tapas y baterías de tipo electrolítico y su densidad de capacitancia depende de la separación del conductor, el área y la constante dieléctrica. Los electrolíticos tienden a tener la mayor densidad de carga cerca de las superficies internas de sus terminales conductores.

Cuando la ruptura de los dieléctricos se debe al voltaje, se debe a que se alcanza la energía de activación en el dieléctrico para liberar libremente electrones como conductores debido a campos eléctricos muy altos en pequeños huecos y da como resultado la detonación de materiales como arcos de gas en el aire con una Chispa o combustible en un automóvil o polvo, humedad y aire en la superficie de un aislante de alto voltaje (buje). Si hay un vacío sin partículas, entonces puede soportar campos E extremadamente altos.

    
respondido por el Tony EE rocketscientist

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