¿Por qué se sigue utilizando la corriente convencional en los diagramas esquemáticos?

Buenas preguntas fundamentales aquí que describen las dudas habituales a las que llega la gente en electrónica.

¿Por qué todavía usamos corriente convencional para modelar circuitos?

Tenga esto en cuenta: las cargas negativas que se mueven en una dirección corresponden a las cargas positivas que se mueven en la otra dirección.

La flecha actual representa el flujo de carga positiva. Siempre.

Estás al comienzo de los estudios de electrónica y solo te encuentras con circuitos bastante simples en este momento. Por lo tanto, solo ve la corriente electrónica (es decir, los electrones son portadores de carga). Pero hay muchos otros posibles portadores de carga:

• electrones negativos en conductores metálicos (alambres metálicos, circuitos habituales),
• "agujeros" positivos en semiconductores (paneles solares fotovoltaicos, termopares, transistores),
• iones positivos y negativos en una mezcla en fluidos conductores o electrolitos (baterías, celdas de combustible, el cuerpo humano),
• etc.

Todos estos portadores de carga pueden aparecer en un circuito eléctrico. Una mezcla de carga positiva moviéndose en un sentido y negativa en el otro sentido en diferentes partes. Afortunadamente, una carga negativa que se mueve en una dirección siempre corresponde a una carga positiva que se mueve en la otra dirección: un electrón que abandona un punto deja ese punto más positivo de lo que era antes, lo que corresponde a que gana una carga positiva neta. Entonces, debido a esta equivalencia, alguien en el tiempo decidió simplificar todo lo relacionado con la corriente y eligió que cada vez que hablamos de corriente, nos referimos a la dirección en la que se movería una carga positiva .

Este mismo consenso se hizo también para varios otros temas, como la dirección del campo eléctrico, la dirección del campo magnético, etc.

1. [...] Si abrimos el interruptor y hacemos que este circuito sea un circuito abierto, la bombilla aún debería encenderse ya que los electrones fluirán desde el terminal negativo hacia la bombilla y no hay un interruptor que impida que los electrones lleguen a la bombilla.

Esto es cierto, por un tiempo muy corto. Cuando se enciende la batería (fuente de voltaje), los electrones se moverán desde el terminal negativo y lo más lejos que puedan. A través de la bombilla, sí.

Pero pronto el primer electrón llega al final y no puede moverse más. Cada vez llegan más y se acumulan allí. Como saben, las cargas similares se repelen entre sí, por lo que cuanto más se acumulan allí, más evitan que lleguen más electrones. Esto ralentiza la corriente hasta que se detiene.

Esta es la razón por la que no puede fluir una corriente constante en un circuito abierto. La corriente puede fluir momentáneamente, pero no a una velocidad constante constante. Y el flujo momentáneo al principio podría no causar suficiente energía en el filamento de la bombilla para calentarlo y brillar.

2. Ahora suponga que hay una resistencia en lugar de ese interruptor y un LED en lugar de esa bombilla [..]. Puedo suponer que la resistencia está ahí para evitar que el alto voltaje llegue al LED para que no se fríe, pero suponiendo nuevamente que hacemos un circuito exactamente como se explicó anteriormente, el LED aún se freiría porque la corriente llegaría al LED primero y luego la resistencia

Nuevamente, un LED y una bombilla se "freirán" (el electrodo/filamento se derretirá) a una temperatura demasiado alta. Aunque ocurre una gran corriente momentáneamente, y aunque puede ocurrir una gran potencia momentáneamente como resultado de eso, no se transfiere suficiente energía para calentar los filamentos a la temperatura límite. O al menos no durante el tiempo suficiente para que el filamento se derrita.

Sin embargo, cuando las bombillas se queman, generalmente sucede cuando se encienden por esta misma razón con corrientes momentáneamente grandes. Es posible que haya experimentado encender una lámpara solo para verla encenderse en un gran destello y soplar de inmediato.

Entonces, ¿por qué colocar una resistencia cerca de la terminal positiva? Debería haberse colocado cerca de la terminal negativa para que la resistencia atenúe la corriente antes de que llegue al LED.

No hay diferencia entre el "lado" positivo y negativo del circuito eléctrico. Si bien los electrones se alejarán del terminal negativo y seguirán la descripción que hice anteriormente, se moverán de manera similar hacia el terminal positivo en el otro lado. Recuerde que los electrones ya están presentes en el alambre metálico de antemano; no se "envían" solo desde la batería. Entonces se puede usar exactamente la misma explicación y efecto allí. No hay un "área segura" en dicho circuito.

El circuito debe estar cerrado para que los electrones fluyan a lo largo de los cables: si dejas el interruptor abierto, no hay corriente que pase por la bombilla, por lo que no se enciende.

Los electrones fluyen hacia el punto donde el potencial electrostático es mayor: ese punto es el terminal positivo de la batería o del generador (sea lo que sea). Si los dos terminales de la batería no están conectados, los electrones no "ven" el punto de mayor potencial, por lo que no viajan en esa dirección; de hecho, en un caso ideal*, no fluyen en absoluto y la bombilla permanece apagada.

Podrías aplicar el mismo razonamiento al segundo caso: si la corriente fluyera en dirección opuesta a la del LED (ya que permite que la corriente fluya solo en una de las dos direcciones, dependiendo de cómo esté orientada), entonces las cargas no pueden pasar, por lo que en este caso puede reemplazar el LED por un interruptor abierto.

Por lo tanto, puede ver que no importa qué convención de corriente elija, las cargas eléctricas no pueden fluir a lo largo del circuito de ninguna manera.

*El caso ideal al que me refiero es aquel en el que el terminal positivo está desconectado y no hay forma de que los electrones puedan, digamos, "saltar" por el aire entre el extremo suelto del cable y la batería para cerrar el circuito.

Tengo problemas para entender los detalles finos de su pregunta, pero hay un par de puntos que me gustaría enfatizar.

1. Un circuito debe ser continuo para que fluya cualquier corriente. La corriente solo fluye si hay un camino continuo de un polo de la batería al otro. Si abre el interruptor, no fluirá corriente en ninguna parte del circuito. No fluirá de un polo de la batería a la lámpara.

2. Para circuitos simples como el suyo, la corriente es idéntica en cada punto del circuito. Por lo tanto, insertar una resistencia en cualquier lugar reducirá la corriente en todas partes del circuito.

3. Ya sea que esté viendo corriente convencional o corriente real (electrones negativos), mis dos primeros puntos siempre son válidos. Por lo tanto, no importa qué tipo de corriente utilice.

Tenga en cuenta que con circuitos que son más complicados y tienen múltiples ramas, las corrientes en las ramas no serán necesariamente las mismas.