Estoy haciendo un curso de física en mi último año de secundaria, y encuentro que la electricidad y el magnetismo son conceptualmente difíciles.
En todas partes en línea dice que la diferencia de potencial es la diferencia entre el potencial eléctrico (duh). Lo entiendo como "la cantidad de trabajo necesario para mover una carga de prueba positiva de un punto a otro".
Sin embargo, no entiendo cómo la diferencia de potencial causa la corriente.
En muchos contextos, las fuentes mostrarán algo como "La diferencia de potencial provoca una corriente". Por ejemplo, cuando aprendimos sobre la Ley de Faraday, aprendimos que un cambio en el flujo magnético provoca una diferencia de potencial y, por lo tanto, una corriente.
Pero, ¿ por qué la diferencia de potencial provoca una corriente? ¿De qué manera el valor del trabajo necesario para mover una carga de prueba positiva entre dos puntos genera una corriente? ¿Estoy malinterpretando algo fundamental?
Una diferencia de potencial no provoca una corriente en general. Solo provoca una corriente para una clase específica de materiales llamados conductores. Para otros materiales, como aislantes o dieléctricos, una diferencia de potencial no genera una corriente y, por supuesto, una diferencia de potencial no genera una corriente en el vacío.
Los conductores se caracterizan por tener portadores de carga que se unen muy flojamente al material a granel. Esto significa que son libres de moverse cuando se ejerce una fuerza sobre ellos. Una diferencia de voltaje implica que hay un campo E, que ejerce una fuerza sobre los portadores de carga, y se mueven en respuesta a esa fuerza.
Una buena analogía es:
Tome dos cubos, uno colocado a 10 metros y otro en el suelo. Ahora vierta agua en el balde superior. Si están conectados por alguna tubería, el agua fluirá inmediatamente hacia el balde inferior, ¿verdad? El flujo continuará mientras haya agua en el balde superior.
Esto se debe a que el agua en el balde superior tiene una energía potencial más alta, dada por PE=mgh. Cuando fluye hacia abajo, según la fórmula, vemos que su energía potencial cae a cero (ya que h=0).
De esto concluimos que al agua siempre le gusta preferir estar más cerca del suelo y siempre que puede bajará. Este es un hecho de la naturaleza y también es una experiencia común.
Entonces, decimos algo como "en caso de que haya una diferencia en las energías potenciales entre dos puntos (no necesariamente tomando un punto como el suelo), es seguro que el agua fluirá, si hay una conexión de tubería entre esos puntos".
Entonces, para predecir si va a haber un flujo de agua o no entre dos puntos, simplemente preguntamos "¿Cuáles son las posiciones de los dos cubos?" a partir de la cual podemos calcular la "diferencia de potencial" y concluir si el agua fluirá o no.
En los circuitos eléctricos, la diferencia de potencial la proporciona la batería (las cargas negativas en el terminal negativo tienen una energía potencial más alta y se mueven hacia el terminal positivo, perdiendo el exceso de energía en el proceso) y el cable es la tubería.
Ankit