Trasfondo : Soy un ingeniero de software que recién me estoy iniciando en la electrónica y parece que todo lo que me han dicho sobre la electricidad durante toda mi vida es una mentira cubierta de caramelo. ¡No puedo encontrar respuestas lógicas consistentes a las preguntas más básicas y me está volviendo loco!
Soy lo suficientemente mayor ahora. Solo quiero saber la verdad, aunque duela.
Esta es una continuación de ¿Cómo funciona *realmente* la resistencia? (DC, batería, LED, átomos, electrones)
Un voltio es energía potencial eléctrica por unidad de carga
J = CV
V = J/C
Por lo tanto, "voltio" NO es una unidad de carga, como nos han dicho en la escuela, porque eso es lo que es un Coulomb.
Sin embargo, ¿cómo se almacena un julio en un culombio? Mi mejor conjetura es que tiene algo que ver con los niveles de energía de los electrones en el átomo.
Si es simplemente un producto de la carga que crea un campo eléctrico, eso también tiene sentido... parece un poco tautológico, lo que tal vez esté bien.
Todo esto asumiendo que las matemáticas son correctas y no solo otro cuento de hadas cubierto de caramelo.
Aquí hay una hipótesis que tengo. Por favor, destrúyelo.
Pausa.
¿Esta energía por sí sola crea voltaje?
(Supongo que todavía no hay carga porque ningún electrón hipotético ha dejado sus propios átomos)
¿Van al globo o al pelo?
Asumo que deben estar extrayendo de mi cuerpo y yendo al globo,
El globo ahora está cargado "positivamente" (estilo Ben Franklin) con un exceso de electrones negativos (estilo de física real)
El globo repele los electrones de mi cabello, que escapan a mi cuerpo (con mucha dificultad), durante el frotamiento de alta energía.
Mi cabello ahora está cargado "negativamente" (con todos esos agujeros positivos).
Sin el exceso de energía, el exceso de electrones (que se fueron a mi cuerpo) no puede fluir de regreso a través de mi cabello.
Mi cabello está cargado y tiene -2500 voltios entre él y cosas neutras.
El globo está cargado y tiene +2500 voltios entre él y las cosas neutrales.
Ahora hay +5000 voltios entre el globo y mi cabello (o -5000 entre mi cabello y el globo).
Ocurre la atracción y, debido a que la pequeña cantidad de corriente no puede fluir, escucho el crujido de un rayo entre el globo y mi cabello, restaurando el equilibrio de la fuerza al más puro estilo Jedi.
Esto parece tener sentido... pero ¿es verdad? ¿Qué está pasando realmente?
Cuando haces algo que mueve un electrón hacia arriba o hacia abajo en un orbital (como golpear el material correcto con un fotón o realizar una reacción química), el movimiento es tan pequeño en relación con otras moléculas que la carga parece no haberse movido.
Cuando frotas dos materiales como tu cabello y el globo, estás usando el efecto triboeléctrico para transferir electrones de un objeto al otro.
A medida que transfieres más carga o acercas los dos objetos, eventualmente la fuerza sobre los electrones debido al voltaje es suficiente para mover los electrones de un objeto al otro. Por cierto, cuando esto comienza a suceder, el aire con electrones adicionales se ioniza y su resistencia cae, por lo tanto, ¡BANG! Magia Jedi... bueno, una chispa repentina.
6 El frotamiento hace que los átomos se energicen.
No exactamente. De alguna manera (y esto no está bien modelado), la acción física de los materiales extrae electrones de algunos de los átomos. A medida que el material se aleja (todavía retiene los electrones), las cargas se separan.
7 La energía hace que algunos electrones "suban de nivel" a la siguiente capa.
No precisamente. La energía se almacena en la separación de carga, no en átomos energizados.
Asumo que deben estar extrayendo de mi cuerpo y yendo al globo,
Correcto aquí. La acción de frotar mueve electrones de tu cabello al globo, lo que lo carga negativamente.
8 El globo ahora está cargado "positivamente" (estilo Ben Franklin) con un exceso de electrones negativos (estilo de física real)
El globo está cargado negativamente de cualquier manera que lo mires. Ben habría dicho que el globo pasó un fluido eléctrico cargado (positivamente) al cabello. Pero ahora sabemos que los portadores de carga son negativos, por lo que realmente se mueve en la otra dirección.
9 El globo repele los electrones de mi cabello, que escapan a mi cuerpo (con mucha dificultad), durante el frotamiento de alta energía.
No. El roce empuja los electrones hacia el globo. Dado que es un aislante bastante bueno, simplemente pasan el rato y no se mueven mucho. Su cuerpo puede tener un ligero déficit de electrones, pero no mucho.
10 Mi cabello ahora está cargado "negativamente" (con todos esos agujeros positivos).
Tu cabello ahora está (ligeramente) cargado positivamente debido a los electrones que se fueron.
11 Sin el exceso de energía, el exceso de electrones (que se fueron a mi cuerpo) no puede fluir de regreso a través de mi cabello.
No, no pueden retroceder porque están en un aislador y es muy difícil que los electrones se muevan a través de uno. Si estuvieran todos en una barra de metal, se moverían rápidamente hacia tu cuerpo.
12 Mi cabello está cargado y tiene -2500 voltios entre él y cosas neutras. 13 El globo está cargado y tiene +2500 voltios entre él y las cosas neutrales.
El globo con carga negativa tendría un voltaje negativo, no positivo. Pero podemos suponer que estos valores podrían generarse.
Ocurre la atracción y, debido a que la pequeña cantidad de corriente no puede fluir, escucho el crujido de un rayo entre el globo y mi cabello, restaurando el equilibrio de la fuerza al más puro estilo Jedi.
"la corriente no puede fluir". Si la carga está fluyendo, es una corriente. Si la carga no fluye, no hay corriente.
Debido a que es un buen aislante, en lugar de una gran "grieta", probablemente escuchará muchos pequeños crujidos cuando acerque el dorso de su mano o algo cerca del globo. A medida que su piel se acerca lo suficiente, el voltaje entre dos bits es suficiente para que salten por el aire (una chispa). Pero muchos de los parches vecinos permanecen cargados hasta que algo se acerca lo suficiente como para repetir el proceso allí.
niels nielsen