¿Qué crea el voltaje? ¿Qué hace que los electrones se muevan en un alambre?

Esto proviene de la electrodinámica clásica, no hay necesidad de ir a la teoría del modelo estándar oa la electrodinámica cuántica para esto. La respuesta simple es que los potenciales eléctricos, como los campos eléctricos, son solo una forma de caracterizar la forma en que las partículas cargadas interactúan entre sí. Entonces, los objetos cargados crean un voltaje análogo a la forma en que crean campos eléctricos e interactúan entre sí.

El voltaje se puede considerar como una medida de energía potencial por unidad de carga. Es decir, si tiene una cierta cantidad de carga$q$(por ejemplo, 2 culombios) en un campo eléctrico$E$, y dejas que la carga sea empujada, esa carga ganará energía a medida que sea empujada. Específicamente, si se empuja del punto a al punto b, y hay una diferencia de potencial de$\Delta V_{a->b}$entre esos dos puntos, entonces la carga$q$ganaría una energía igual a$\Delta E=q\Delta V_{a->b}$.

De esta manera, un voltaje entre dos puntos es solo una forma de describir el campo eléctrico entre esos dos puntos y la cantidad de energía que ganarán los objetos cargados mientras se mueven entre esos puntos debido a esos campos. Los campos eléctricos simplemente se producen por la acumulación de carga en alguna parte, por ejemplo, en un condensador. De hecho, el voltaje está directamente relacionado con el campo eléctrico a través de$E = \nabla V$dónde$\nabla$es el operador de gradiente. De esta forma, también se crean diferencias de voltaje por la acumulación de carga.

Más específicamente, si ve, por ejemplo, una batería de 12 V, lo que significa es que cuando conecta los extremos de la batería a través de, por ejemplo, un cable de cobre, la batería inducirá un campo eléctrico en todo el cable que empuja los electrones en una dirección a lo largo de eso. cable. Los electrones ganarán una energía igual a$q_e \times 12 V$si se mueve de un extremo de la batería al otro donde$q_e$es la carga de ese electrón. Los 12 V son entonces una medida de cuánta energía es capaz de dar la batería a cada electrón.

La corriente es simplemente una medida de la cantidad de carga que pasa a través de un área (generalmente el área de algún cable) durante un período de tiempo determinado. Una corriente más alta significa que se empuja más carga a través de la sección transversal del cable.

Espero que esto ayude.

Has malinterpretado totalmente la energía potencial cuando un objeto cargado eléctricamente se mueve de un punto a otro en un campo eléctrico.

La energía aquí no es cualquier tipo de energía cinética que pueda adquirir, sino la energía requerida para hacer el trabajo de empujar o jalar el objeto cargado de un punto a otro en el campo eléctrico. Depende de la propiedad de la carga del objeto si es una fuerza de repulsión o una fuerza de atracción sobre el objeto. Significa que la fuerza de repulsión o atracción producida por el campo electrónico hace el trabajo de mover el objeto desde la ubicación inicial.$i$a la ubicación final f. En otras palabras, energía proporcionada = trabajo, donde la energía aquí es la energía potencial eléctrica en el campo eléctrico producido por la diferencia en el voltaje potencial eléctrico entre esos dos puntos en el campo eléctrico.

dónde$U_f-U_i$es el cambio de la energía potencial eléctrica desde el punto inicial$i$, el punto final$f$,$q$es la carga del objeto,$V_f -V_i$es la diferencia en el voltaje potencial eléctrico entre el punto inicial$i$y el punto final$f$en el campo eléctrico.

No hay energía cinética ni potencial ganada por el objeto cargado en movimiento como la forma en que lo has malinterpretado totalmente aquí. La energía cinética aquí es cero porque antes de que el objeto cargado sea movido por la fuerza eléctrica producida por el campo eléctrico, está estacionario ($V_i= 0$), y se detiene en el punto final ($V_f=0$) Lo que significa que$V_i=V_f$o$K_i = K_f= m(0)^2/2=0$o$K_f-K_i = 0$

La energía potencial eléctrica proporcionada por la fuerza repulsiva o atractiva producida por la diferencia en la magnitud del campo eléctrico en esos dos puntos diferentes con 2 distancias diferentes de la fuente de carga que ha creado el campo eléctrico aquí se utiliza para hacer el trabajo de moverlo desde el punto inicial hasta el punto final

El objeto cargado puede ganar energía potencial eléctrica solo cuando una fuerza externa o aplicada lo mueve deliberadamente desde un punto inicial fuera del campo eléctrico o en el campo eléctrico a otro lugar más cercano o más cercano a la fuente de carga que establece el campo eléctrico. Es similar a que un objeto que se encuentra a mayor altitud tiene una energía potencial gravitatoria mayor que cuando se encuentra a menor altitud de la superficie de la Tierra. La diferencia aquí es que cuanto más se acerque deliberadamente el objeto cargado a la fuente de la misma carga que su carga, más energía potencial eléctrica obtendrá para moverse una distancia más larga cuando sea liberado y repelido por la misma carga de la fuente de carga en el ubicación más cercana a la fuente de carga, y viajar una distancia más larga siempre significa mucho más trabajo para hacer que se mueva,