¿Por qué los electrones se desplazan en un conductor ideal, ya que no hay campo?

En los esquemas idealistas de la teoría de circuitos, los conductores sin caída de voltaje guían los electrones hacia y desde los elementos. Los electrones no pierden ni ganan velocidad aquí, es decir, obedecen la primera ley de Newton. En las resistencias hay una aceleración debida al campo eléctrico y una desaceleración debida a la dispersión desde los sitios de la red, es decir, la deriva.

Por lo tanto dentro de este paradigma los electrones no se desplazan en conductores ideales, actúan inercialmente. Por lo tanto, se desplazarán a través de la resistencia y pasarán sin pérdidas a través de los contactos hacia la batería, donde la fuerza electromotriz los llevará al otro lado para la siguiente vuelta. No obtendrán ninguna velocidad en la resistencia, ya que la tenían saliendo de la batería; el campo eléctrico en el estado estacionario lo establece de tal manera que$v=\mu E$.

En realidad, sin embargo, incluso en conductores balísticos, donde la dispersión se elimina en gran medida y la caída de voltaje dentro de la región balística es muy pequeña, la resistencia cuántica de contacto aparecerá como dominante (e inevitable - http://www.ecs.umass.edu/ece697mm /Supplement_Lucent_fourt%20resist_Nature_2001.pdf ). Por lo tanto, no existen los conductores ideales, y la teoría de circuitos no es particularmente adecuada para analizar el funcionamiento interno de la resistividad, la conductancia, la transmisión, etc.

Sí, en una resistencia, el campo eléctrico acelera los electrones. En una resistencia, las colisiones de dispersión hacen que la velocidad promedio de los electrones en la resistencia sea aproximadamente constante (para una fuente de voltaje de CC constante).

Cuando los electrones salen de la resistencia y entran en un superconductor, comienzan la conducción balística . Los electrones se mueven repentinamente de la manera descrita por las leyes de movimiento de Newton ; en particular, inicialmente siguen moviéndose a la misma velocidad que tenían cuando dejaron la resistencia. Tal como sospechabas.

(Un superconductor es más o menos por definición un material repleto de electrones móviles por los que los electrones pueden viajar sin dispersarse).

Sin embargo, (todavía de acuerdo con las leyes de Newton), puede haber un voltaje transitorio a través de un superconductor físico. Cuando eso sucede, los electrones del interior se aceleran cada vez más rápido, ya que no hay dispersión que los frene, hasta que llegan al límite (y en algunos casos salen) del superconductor físico.

Sospecho que la paradoja a la que te refieres ocurre incluso sin el superconductor. Digamos que tenemos una batería en Nueva York y una bombilla en Los Ángeles, conectadas por 2 cables de cobre muy largos. Si hay una ruptura en cualquiera de los cables cerca de Los Ángeles, la bombilla se apaga casi instantáneamente. Pero después de arreglar esa rotura, ¿cómo es que la batería a millas de distancia "sabe" casi instantáneamente que debe comenzar a bombear nuevamente, sacando electrones de un cable y empujándolos hacia el otro, y de alguna manera esos electrones, arrastrándose a unas pocas pulgadas por minuto? -- casi instantáneamente enciende la bombilla? Una de mis explicaciones favoritas comienza: "Las cargas comienzan dentro del filamento de la bombilla". -- William Beaty 1995 , y nos lleva a: ¿ Qué es realmente la electricidad?