¿Electrones de la corriente en un circuito?

Los electrones están presentes en cada átomo.

Enmaterialescomolosmetales(buenosconductores),loselectronesmásexternosestánmuypocounidosalnúcleoytiendenadeambularaleatoriamenteenlamatrizdelmaterialdejando"agujeros" en la estructura electrónica del átomo normalmente neutro.

Estos electrones 'libres' toman su energía de la energía térmica. Cualquier electrón individual (carga negativa) vagando por un "agujero" cargado positivamente será atraído y puede llenar el vacío. Entonces puede sentarse allí por un tiempo y alejarse. Es un proceso muy aleatorio / caótico.

El resultado es que el material permanece eléctricamente neutral a pesar de que miles de millones de electrones libres deambulan aleatoriamente en todas las direcciones en un momento dado. No hay deriva neta en una dirección particular.

En una batería producimos una diferencia de potencial o voltaje acumulando y manteniendo un excedente o decifit de electrones en las terminales . Tenga en cuenta que la carga se produce en pares, por lo que siempre hay cantidades iguales de electrones y agujeros.

Un terminal es positivo (déficit de electrones, excedente de agujero) y el otro es negativo (excedente de electrones, déficit de agujero). Esta acumulación y mantenimiento del exceso de carga requiere la energía proporcionada por una reacción química dentro de la batería .

Cuandouncircuitosehacecorrientefluyecasiinstantáneamente.Estodependedelcableperoestáentre0.5y0.9veceslavelocidaddelaluz.

Estenopuedeserelmovimientofísico(deriva)deloselectronesdebidoalcampoeléctricoaplicado,yaquelavelocidaddederivadeloselectronesesmucho(mucho)másbaja(consulte enlace ). Debe ser una onda electromagnética.

Un experimento mental: Imagine que, en el extremo negativo del terminal de la batería, un electrón (en exceso) se mueve desde el terminal al cable. Este minuto de pulso de corriente (cambio en el campo eléctrico) se transmite a través del cable a una velocidad cercana a la de la luz y empuja un electrón fuera del cable hacia el terminal positivo de la batería para conservar la neutralidad (equilibrio) del circuito. / p>

Ahora imagina que esto suceda a miles de millones de electrones. El resultado es lo que llamamos corriente.

La fuerza que mueve los electrones es un campo eléctrico producido por la diferencia de voltaje entre los terminales y la regla básica es 'como las cargas se repelen, a diferencia de las cargas se atraen'.

Los electrones serán rechazados por el voltaje negativo y atraídos por el positivo. Tenga en cuenta que el electrón no necesita viajar a través del cable, solo necesita moverse una pequeña distancia.

En cuanto a la dirección actual, todavía tendemos a pensar que la corriente fluye de positiva a negativa (porque eso es lo que enseñamos en las escuelas), esto se debió a un error histórico cometido por Benjamin Franklin que simplemente se equivocó. En realidad, No importa siempre y cuando usted sea consistente en cualquier cálculo.

Esta pérdida y acumulación de electrones tiene el efecto de reducir el voltaje en los terminales de la batería. Desequilibra la reacción química dentro de la batería. La reacción química luego trata de reequilibrar esto produciendo pares extra de carga (electrón + ion positivo) para mantener el voltaje en los terminales.

Mientras más corriente tome el circuito, más rápida será la reacción en la batería y más rápida se agotará la batería. Al medir la tensión en los terminales, verá esta caída a medida que se toma más corriente.

Para propósitos de cálculo pensamos que una batería tiene una 'resistencia interna' . No tiene una resistencia real en el interior, solo tiene un límite físico en cuanto a cómo rápidamente puede reemplazar los pares de carga neutralizados.

Las baterías recargables pueden revertir su reacción química al enviar una corriente a la batería. La energía suministrada se almacena en forma química.

Las celdas de combustible pueden ser provistas con químicos externos para proporcionar energía. por ejemplo, pila de combustible de hidrógeno - aire (oxígeno + nitrógeno, etc.) + hidrógeno = electricidad + agua (más nitrógeno, etc.)

Los electrones están en todas partes en el cable conductor, o podemos decir que hay millones de electrones en el cable conductor.

Ahora, ¿cuál es la corriente? La corriente es solo el flujo de electrones.

Universalmente, hemos asumido que la dirección de la corriente es igual al flujo de cargas positivas. Desde entonces, los electrones están muy cargados. Por lo tanto, la corriente fluye en dirección opuesta a la de los electrones.

Ahora, el término "voltaje" solo simboliza la cantidad de fuerza electromotriz en los electrones. Aquí, el término "fuerza electromotriz" indica con qué fuerza se atraen o repelen los electrones.

Ejemplo: Ahora, supongamos que tenemos batería de 9V. Por ejemplo, imagina electrones dentro de la batería de 9V, cómo se moverán. Ahora asuma que el terminal positivo de la batería es +9 y negativo como 0. Por lo tanto, los electrones están siendo atraídos al lado +9 desde el lado de 0V, esto es lo que es el voltaje.

Ahora, puede responder fácilmente a su propia pregunta.

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Mirando el voltaje en términos primitivos: ¿es un tipo de poder de repulsión?

Sí, eso es esencialmente correcto (pero, el voltaje también es una potencia de atracción, donde un polo positivo atrae cargas negativas).

La física del circuito involucra campos magnéticos y campos eléctricos, los campos B y los campos e, correspondientes a amperios y voltios.

¿Qué es el voltaje? Es una medida de los campos electrostáticos que producen fuerzas eléctricas y mueven las cargas en los circuitos. El voltaje es una forma de medir campos E, del mismo modo que el potencial gravitatorio es una forma de medir campos de gravedad, y el potencial magnético es una forma de medir campos magnéticos.

Si magnetizas una barra de acero, puedes recoger trozos de hierro, y eso es una demostración de campos magnéticos. Si electrifica una barra de plástico, puede recoger trozos de papel, y eso es una demostración de voltaje; de e-campos.

Una de las cosas que muchos libros de texto introductorios faltan: el voltaje es "electricidad estática" y los circuitos eléctricos se basan en la electrostática.

Frota un globo en los pelos de tu brazo, y estás produciendo un voltaje extremo pero a una corriente de cero. Raspar alfombras y golpear el picaporte, es una cuestión de 5,000 V o menos. Una batería es una bomba de carga, y bombea cargas produciendo una carga de superficie estática y un voltaje en una capa delgada entre un metal y una solución conductora. (¡Las reacciones químicas en una placa de batería son como millones de globos diminutos que rozan millones de suéteres de lana! Pero solo producen unos pocos voltios, no decenas de miles).

Dado un circuito cerrado, un voltaje puede bombear cargas a lo largo, como cuando se conecta una bombilla a una batería. El voltaje causa corriente y el voltaje actúa como una "presión eléctrica", pero no es exactamente una presión, ya que las presiones solo actúan sobre las superficies, mientras que los campos electrónicos pueden actuar en todo el volumen de una colección de cargas. Además, el voltaje puede existir en el vacío, mientras que la presión física ciertamente no puede! :)

Solo para agregar a lo anterior, el flujo de electrones es bastante lento, generalmente unos pocos mm / s. Eso confunde a mucha gente. Lo que realmente impulsa el circuito es el campo eléctrico inducido al cerrar el circuito. Eso se mueve a la velocidad de la luz, C.

1. Los electrones de la fuente de voltaje (- conector), viajan a través del cable y la carga, y finalmente regresan al conector + de la fuente. Por eso se le llama un circuito eléctrico, porque los electrones regresan a la fuente. Cuando conectas tu fuente al circuito, los electrones de la fuente ingresan al cable, mientras que los electrones libres en el cable también se mueven en la misma dirección. Así que desde el principio, tienes electrones en movimiento a lo largo del cable.

2. Sus fuerzas de repulsión en el suministro negativo y fuerzas atractivas para el suministro positivo, causadas por la diferencia de potencial y un campo eléctrico correspondiente. Es el campo eléctrico que hace que todos los electrones se muevan (o deriven) al mismo tiempo en todas partes del cable.