Diferencia de potencial y flujo de corriente

Me han enseñado que los electrones se mueven del cátodo al ánodo (negativo y positivo)

En general, eso es cierto, pero recuerde que los iones pueden moverse en electrolitos o soluciones. En cambio, para el análisis de circuitos, le recomiendo que piense en términos de corriente convencional en lugar de flujo de electrones.

Pero, ¿qué sucede cuando aplico voltajes positivos de +10 V en un extremo del circuito y de +6 V en el otro? ¿Cómo fluirían los electrones si ambos terminales son positivos?

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Figura 1. Flujo de corriente entre dos puntos con potencial positivo.

Las resistencias en la Figura 1 no saben nada acerca de dónde está su referencia de tierra. Desde el punto de vista de la resistencia, cada uno de los circuitos de la Figura 1 son iguales. Hay una diferencia de potencial de 4 V a través de él con el lado izquierdo 4 V más alto que el derecho. Por lo tanto, fluirán 4 mA de izquierda a derecha en cada caso.

Otra forma de pensar en esto es pensar en lo que sucedería si conecta una batería de 10 V a una batería de 6 V como se muestra en la Figura 1a. Respuesta: la corriente fluirá del potencial más alto al más bajo.

Además, ¿por qué la corriente no fluye en un circuito abierto?

¿Cómo podría? Tiene que haber un circuito para que fluya la carga.

Si conecto un extremo de un cable a una batería y dejo que la otra mano cuelgue sin ninguna conexión, ¿cuál es el potencial en el extremo suelto, el que está en contacto con el aire?

Es el mismo que el potencial entre los terminales de la batería antes de conectar el cable. Solo has extendido las terminales.

¿Es 0 V?

No. Esto debería estar claro ahora.

Me han enseñado que los electrones se mueven del cátodo al ánodo (negativo y positivo). Pero, ¿qué sucede cuando aplico voltajes positivos a +10 V en un extremo del circuito y +6 V en el otro? ¿Cómo fluirían los electrones si ambos terminales son positivos? ¿Algunos podrían aclarar cómo determinamos el signo que ponemos antes del valor de un voltaje?

¿Qué sucede cuando un depósito de agua está a 1000 m sobre el nivel del mar y el otro a 600 m? ¿Qué cambia si no tomamos como referencia el nivel del mar sino la base de la Torre Eiffel o algún otro lugar?

Además, ¿por qué la corriente no fluye en un circuito abierto? Si conecto un extremo de un cable a una batería y dejo que la otra mano cuelgue sin ninguna conexión, ¿cuál es el potencial en el extremo suelto, el que está en contacto con el aire? ¿Es 0V?

¿Qué sucede si el flujo de agua es bloqueado por una represa? ¿A qué nivel está el agua en el lado superior de la presa, a cuál en el extremo inferior?

(Hay algunos límites para esta analogía entre el flujo de agua y las corrientes eléctricas, pero en lo que respecta a la pregunta actual, debería ayudar a comprender).

Me han enseñado que los electrones se mueven del cátodo al ánodo (negativo y positivo).

La dirección de la corriente convencional se definió como de positivo a negativo antes de que sepamos sobre el electrón. Entonces, desde una perspectiva física en la escala cuántica, el electrón fluye hacia el otro lado, pero en realidad no es información significativa al diseñar circuitos eléctricos, aunque es bueno saberlo.

http://web.engr.oregonstate.edu/~traylor/ece112/beamer_lectures/elect_flow_vs_conv_I.pdf

Dado que el flujo de corriente convencional se define desde el nodo positivo al negativo, debe pensar que fluye de esta manera aunque en realidad sea lo contrario.

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Por lo tanto, el flujo será de la batería de 10 V a la batería de 6 V y, efectivamente, está cargando la batería de 6 V con una corriente de 40 mA.

Además, ¿por qué la corriente no fluye en un circuito abierto? Si conecto un extremo de un cable a una batería y dejo que la otra mano cuelgue sin ninguna conexión, ¿cuál es el potencial en el extremo suelto, el que está en contacto con el aire?

¿Potencial para qué? Ves que el potencial solo tiene sentido en comparación con otra cosa. El potencial a su tierra seguiría siendo el mismo, pero la corriente simplemente no fluiría. La electricidad siempre quiere volver a su suelo, se puede usar una analogía con la energía potencial en la física. Una pelota en la cima de una colina siempre "quiere" caer porque esa es la forma natural de las cosas, pero se puede bloquear para que no caiga.

El aire es un aislante suficiente para evitar que la corriente fluya desde el cable a tierra -> dado que el voltaje es bajo. Con un voltaje lo suficientemente alto, la corriente puede fluir a través del aire, al igual que los rayos golpean el suelo.

Este libro es excelente para aprender sobre el análisis básico de circuitos.

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