Creo que mi comprensión de las corrientes eléctricas es defectuosa y quiero ayuda para aclarar algunas cosas. No estoy buscando una comprensión científica precisa, sino entender los conceptos básicos. Intentaré explicar mi comprensión en lugar de hacer un montón de preguntas, pero si debo resumir esto en una sola pregunta, ¿cómo se transfiere la energía de la batería a través de los electrones y al calor que hace que la bombilla brille? Sé que la explicación a continuación está muy simplificada, pero ¿es simplemente incorrecta? (El inglés no es mi primer idioma)
Pensemos en un circuito simple que consta de una batería, conductores y una bombilla. Sé que las baterías son muy variadas, pero para simplificar mucho podemos pensar en el polo negativo de la batería que consiste en electrones que se "liberan" en los conductores, lo que provoca la caída de voltaje. Esto hace que los electrones en toda la red reboten entre sí, se repelan entre sí y sean "impulsados" hacia el polo positivo, supongo que debido a que los electrones negativos se repelen entre sí y luego son atraídos por las partículas positivas en el polo positivo. -polo. La energía que hace que la bombilla brille es la energía cinética de los electrones, iniciada por la batería que introduce el voltaje.
La batería es una fuente de energía que suministra la energía eléctrica a los electrones en los conductores. No hay flujo real de electrones. Es la energía que se transfiere. Un conductor contiene gran no. de átomos estrechamente empaquetados con mucha disponibilidad de electrones de valencia que están listos para salir del átomo si les proporcionas un poco de energía. Una vez que la energía proviene de una batería, los electrones que aceptan esa energía se aceleran debido a ese campo. Pero su velocidad se promediará debido a la mayor cantidad de colisiones con los átomos. Así que la velocidad resultante se promedia. Si es el flujo de electrones lo que hace que la bombilla brille, entonces, debido a la velocidad promedio de los electrones, se necesita un tiempo finito para que la bombilla brille después de encender el interruptor. Pero en realidad las cosas suceden de otra manera. El encendido y el encendido de la bombilla ocurren en el mismo instante. Entonces, el principio es algo diferente. Los electrones que aceptan la energía avanzarán y se acercarán a otro electrón. Esto aumenta la energía potencial del sistema. El segundo electrón transfiere esta energía potencial a energía cinética y avanza. Así que hay movimiento de electrones. Pero los electrones son sólo portadores de energía. Simplemente transfieren la energía de un electrón a otro. Ahora una bombilla tiene algo de resistencia. Entonces, los electrones perderán algo de energía allí, que aparece como calor y hace que el filamento brille. El segundo electrón transfiere esta energía potencial a energía cinética y avanza. Así que hay movimiento de electrones. Pero los electrones son sólo portadores de energía. Simplemente transfieren la energía de un electrón a otro. Ahora una bombilla tiene algo de resistencia. Entonces, los electrones perderán algo de energía allí, que aparece como calor y hace que el filamento brille. El segundo electrón transfiere esta energía potencial a energía cinética y avanza. Así que hay movimiento de electrones. Pero los electrones son sólo portadores de energía. Simplemente transfieren la energía de un electrón a otro. Ahora una bombilla tiene algo de resistencia. Entonces, los electrones perderán algo de energía allí, que aparece como calor y hace que el filamento brille.
Trato de pensar en todo en términos de potencial químico. Muchas baterías utilizan iones de litio para crear un gradiente químico. Esto crea una fuerza impulsora a través del circuito, llamada voltaje.
Tenga en cuenta que los electrones no se mueven tan rápido: actúan más como una onda que viaja. Si está interesado, puede obtener más información sobre la velocidad real de los electrones, llamada "velocidad de deriva", aquí .
En el modelo orbital clásico, la resistencia se puede describir como colisiones entre electrones. A medida que la onda de electrones de alta energía atraviesa el mar de electrones relativamente menos excitado, las colisiones generan un aumento de la temperatura.
Todos los materiales tienen una resistencia asociada (a menos que sean superconductores a una temperatura adecuada) y generarán colisiones. El número de colisiones es proporcional a la severidad del gradiente químico (voltaje). Piense en una resistencia como una carrera de obstáculos, donde los electrones deben atravesar. El tipo de material cambiará la dificultad del recorrido. Además, independientemente del material, una carrera de obstáculos más larga es más difícil, mientras que una carrera de obstáculos más ancha es más fácil.
Si desea profundizar más en los circuitos, recomendaría comenzar con la ley de Ohm y luego pasar a las leyes de Kirchoff.
Se puede pensar que el filamento de una bombilla está compuesto por una red de iones metálicos positivos que vibran en posiciones fijas y un mar de electrones móviles que son responsables de que el metal sea un conductor eléctrico.
Sin un circuito externo presente, un proceso químico dentro de una batería mueve electrones móviles dentro de la batería para producir un exceso de electrones en el terminal negativo y un déficit de electrones en el terminal positivo. Estas cargas producen un campo eléctrico dentro de la batería que finalmente se opone al movimiento de más electrones entre los terminales. Puedes imaginar la batería como algo que bombea electrones móviles desde el terminal positivo al terminal negativo.
Cuando un circuito conductor externo (cables y bombilla) se conecta a los terminales de la batería, se produce un campo eléctrico en el circuito externo.
Debido a ese campo eléctrico, los electrones móviles en el circuito externo se aceleran y ganan energía cinética.
Mientras ganan energía cinética, los electrones móviles "chocan" con los iones de la red que vibran y transfieren parte de su energía cinética a los iones de la red.
El efecto neto es que los electrones móviles obtienen energía cinética del campo eléctrico producido por la batería que fue producido por la reacción química en la batería usando energía química. Los electrones móviles viajan por el circuito transfiriendo energía cinética a los iones de la red y haciéndolos vibrar más, es decir, aumentar su temperatura. El filamento ha sido "calentado".
Los electrones móviles sufren menos colisiones en los hilos, por lo que los hilos se "calientan" menos que el filamento de la bombilla. Los cables tienen una resistencia mucho menor que el filamento de la bombilla.
Vale, está parcialmente mal. Una batería es un dispositivo que mantiene una diferencia de potencial constante entre sus terminales (generalmente a través de sustancias químicas). Los circuitos son conductores. Los conductores tienen electrones que pueden fluir fácilmente a través de sus átomos. Es como si los conductores tuvieran un "mar" de electrones. La diferencia de potencial hace que los electrones del circuito se muevan en la dirección del terminal positivo y luego la batería trabaja para "bombearlos" al terminal negativo. Los electrones simplemente circulan alrededor del circuito. ¡La batería no genera nuevos electrones! Una bombilla es una resistencia, así que sí, la energía de los electrones se transfiere al filamento de la bombilla y la temperatura hace que la bombilla brille.
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