Funcionamiento con batería

Una batería es simplemente una fuente de poder o fuerza.

Se puede pensar en un circuito eléctrico como una locomotora que arrastra un tren de vagones alrededor de una vía circular, donde la parte posterior del tren se enrolla hacia atrás para acoplarse a la parte delantera de la locomotora.

Cuandoenunapistacerrada,lalocomotorausarásufuerzadetracciónparatirardelosvagonesalrededordeesapista.Lavelocidaddegirodeltrenvienedeterminadaporlaresistencia(fricción)deltren.

Enuncircuitoeléctrico,labateríaproduceunafuerzaelectro-motriz,EMF,voltajequetiradeloselectronesalrededordelcircuito.Quétanrápidosemuevenesoselectrones,lacorriente,esdictadaporlaresistenciadelcircuito.

Cuántoscarrospuedetirarunalocomotora,oquétanrápidopuedeirconunacargadada,estálimitadaporelpar,lafuerzadetracciónquepuedeejercerlalocomotora.Sideseaquerertirardeuntrenmáslargo,necesitaagregarmáslocomotoras.

Delmismomodo,lacantidaddecargaquepuedeconducirolacantidaddecorrientequepuedepasarporunacargadeterminadaestálimitadaporelEMFdelabatería.Sideseatirarmáscorrienteomanejarlacargaconmásfuerza,necesitaagregarmásbaterías.

Porsupuesto,comoustedsindudasabe,loselectronesvanensentidoopuesto,esdecir,denegativoapositivo,peroestemodeloaúnfunciona,soloconsiderequeeltrennosemueve,perolavíasígirahaciaatrás.

Condoslocos,cuandolapistaestácompleta,laprimeralocomotoratiradelasegundayesafuerzasetransfiereatravésdelasegundalocomotoraysesumaalafuerzaejercidaporlasegundalocomotoraparagenerareldobledefuerzaeneltrendecarros.

Cuando la pista está rota, las locomotoras no pueden moverse. Tienen velocidad cero.

Lo mismo ocurre con sus dos baterías, cuando el circuito está abierto, hay una resistencia infinita (casi) y ninguna corriente puede fluir.

La corriente solo fluirá cuando haya un bucle. La conexión de un terminal de batería aislado a otro terminal de batería aislado no crea un bucle. En la imagen que muestra un cortocircuito, ha creado un bucle y la corriente fluirá libremente.

Sielinterruptorsecierra,tienesunbucleactual.

  

Sisenecesitaunbucleparaquefluyalacorriente,¿hayunbuclecuandoun  rayos?

Noestoysegurodequeentiendascómofuncionanloscondensadores,porloqueesta"adición" a tu pregunta probablemente sea mejor si investigas los condensadores.

Los rayos son un ejemplo de descarga estática / electricidad. Ocurre debido a la acumulación de un gran número de cargas opuestas en nubes-nubes y nubes-fondo. Cuando la diferencia de potencial es lo suficientemente grande, el aire que se rompe y la descarga repentina de las cargas se ve como un relámpago entre ellas. Esto es diferente de la electricidad dinámica convencional, donde se necesita un circuito cerrado para un flujo constante de corriente.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Notequelospicosafiladosprotegenlacasaalcrearungradientedecampodealtacarga.TambiénconocidocomounadivergenciadecampoEEstotieneunafuerzadeatracciónmuchomayorqueunasuperficieplanadecargasdepolaridadopuesta.(~2xa3x)

Dadoquetodoslosaisladoressondieléctricosyviceversa,elaireescomouncondensadorsinloselectrodos.Lasnubessonigualessinelectrodos,comounatapaounabatería.Perounpocodehumedaddelaguatieneunaconstantedieléctricade80,porloquetiene80vecesmáscapacitancia(porunidaddevolumen)yelrocedepartículasdepolvo(contaminantes)enelcielocausalatransferenciadeionesocarga,comofrotarungloboensucabello.

Cómofuncionanlasnubescomovolcadosdecargaestática...unaperspectivaenlafísica101.

Cuandoseproduceunapequeñacorrientedefugaenunanubecargadaopuesta(descargadarecientemente)otierra,lasuperficieseacumulacomouncapacitordedoblecapaycamposeléctricosaltos(campoE)envoltiospormilímetro[V/mmokV/m]puedeexcederelaislamientoycrearunadescargaparcial,quecaeencascadaalasiguientebrechayserepiteconunbreveretrasoparalacargadeloszapsalavelocidaddelaluzhacia/desdeelsuelo.Sellamalíderygeneralmentenoesvisible.Estoionizaelaire(resistencianegativa)yloconviertedeunaislanteenunconductor.

Larazónesquehaybifurcacionesaleatoriasenelcaminoporquecadadescargaparcialpuedeirencualquierdirecciónaleatoria(direccióndeenlacemásdébilbasadaenhumedadcargadaconcontaminación)perogeneralmentehacialamismagransuperficieenladistancia.Puedeteneralgodeintertiadetrás(humedadenmovimiento)paraalargarmáslashorquillas.Unavezqueelmarcadorhallegadoaldestino.Ahoratieneuncircuitodebajaresistenciaparaequilibrarydevolverunnúmeromuchomayordeelectrones.AsíqueLightningsigueestarutalíderdedescargasparciales(PD)comounarutaenzig-zagdedecisionesbifurcadasconunarcoderetornodeunmillóndevecesmayorcorrienteparadescargarcargasdeelectronesaciertavelocidad(llamadocurentquecambiaelequilibriodecargasenlanube)osuelodetierrasuperficial.

Porlotanto,noesunacorrientedebucle,sinounatransferenciadecargaestática.

Entonces,¿cómosemideestatensiónderuptura(BDV)?Dependedelaislanteydelniveldecontaminación.Peroentresuperficieslisas,elairelimpioysecoesde3kV/mmyelairepolvorientodelcarbón0.3kV/mm.Elairesecoentrelaspuntasdelasagujases<1kV/mm.Elplásticotiendeaserde5~10xairey,sihayhuecosocontaminantes(dendritas),puedetenerEP.Sihayunodeellos,enunabatería,yestádesgarrado,puedencortocircuitarse,comounrayo,peroenestecasonoesestáticosinouncircuitocerrado.(FuegoLiPo)

Toepler y muchos otros escribieron volúmenes de libros sobre este tema en el siglo XIX.

Una visualización aún más simple: piense en una batería como una escalera de dos peldaños. Si pisas desde el peldaño superior a la parte inferior de cualquiera de los dos, caes 1 pie. Si coloca el peldaño inferior de la escalera b en el peldaño superior de la escalera a, esos dos peldaños están ahora al mismo nivel. No puedes "caer" de uno a otro. Pero ahora puede caer desde el peldaño superior de la escalera b dos pies hasta el peldaño inferior de la escalera a.

Ahora simplemente cambie el potencial gravitatorio por el potencial eléctrico.

Una batería de 5V no tiene + 5V en su terminal (+), tiene una diferencia de 5V entre (+) y (-). Los voltajes reales en el terminal pueden ser bastante arbitrarios, y dependerán de cómo elija la referencia (0V).

De hecho, no fluirá una corriente sostenida cuando conecte (+) y (-) de diferentes baterías, porque no hay diferencia de voltaje entre ellas que sea dictada por las baterías en sí. Puede tener una diferencia de voltaje inicial, y si es lo suficientemente alta, verá una descarga estática (similar a la de un rayo en su pregunta) que no requiere un circuito cerrado.