¿Qué es exactamente el potencial eléctrico (qué tiene de malo mi imagen de él)?

En mi libro, el potencial en un punto se define como el trabajo realizado sobre una carga para llevarla desde el infinito hasta el punto contra el campo, mientras que el potencial gravitatorio de una bola es el trabajo realizado sobre ella para llevarla a una altura contra el campo. campo gravitacional

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Pero el problema con esto es que según esto, el potencial de un electrón solo dependerá de su distancia del terminal positivo (aclaración al final). Entonces, si un electrón pasa a través de una resistencia, su caída potencial no debería aumentar porque es como decir que si una pelota mientras cae encuentra una pared y la atraviesa, entonces la caída en su energía potencial será mayor en comparación con la misma distancia (grosor de la pared) viajó a través del aire, lo cual está mal

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Pero esto también está mal. Entonces, ¿qué es exactamente el potencial eléctrico?

(aclaración) Dije que el potencial de un electrón solo dependerá de su distancia desde el terminal positivo, ya que el potencial es la cantidad de energía potencial almacenada en un electrón debido a la fuerza de los agujeros (en el terminal positivo) compararlo con la tierra y la bola ayudará así que hagámoslo, aquí los agujeros son como la tierra que atraen la pelota (electrones), y la energía potencial se almacena cuando levantamos la pelota a una altura contra la atracción gravitatoria (recargando la batería al llevar electrones a la terminal negativa) ahora podemos usar la energía potencial al soltar la pelota y convertir la energía potencial en energía cinética y podemos usar la energía cinética para hacer algún trabajo (por ejemplo,dejando que la pelota golpee una caja y haga que se mueva) también podemos usar la energía potencial almacenada en los electrones para hacer trabajo al dejar que los electrones fluyan y usar la energía cinética de los electrones en movimiento para hacer trabajo, pero son demasiado pequeños y se mueven demasiado lento (unos pocos cm /segundo) para que sean útiles de esa manera, por lo que usamos inteligentemente la relatividad para hacer que funcionencómo la relatividad hace que los imanes funcionen (hay un problema en el video que corregiré a continuación) pero el punto es que los electrones y los agujeros solo saben qué tan lejos están el uno del otro (como la energía potencial de la bola solo depende de su distancia de la tierra no en cuál es la resistencia del medio a través del cual viaja), entonces, ¿cómo puede la energía potencial de los electrones depender de algo más, como la resistencia del cable o algo así?

Corrección en video: la pregunta probable en mente después de ver el video será por qué cuando la carga positiva (gato) está estacionaria, las cargas negativas en movimiento no se contraen y atraen la carga positiva (gato).

Respuesta a esa pregunta: cuando el gato está estacionario, en su marco las únicas cosas que se mueven son los electrones (y no el espacio entre ellos). Entonces, los electrones se aplastan, pero la distancia entre sus centros es la misma y la densidad de carga sigue siendo la misma.

Sin embargo, cuando el gato se mueve, todo se mueve excepto los electrones, en el marco del gato. Entonces, los protones y el espacio entre ellos se contraen, cambiando efectivamente la densidad de carga y creando una fuerza eléctrica en el marco del gato, o una fuerza magnética en el marco estacionario.

El problema con el uso de otras analogías físicas para describir la electricidad es que, si bien la analogía puede ayudar a visualizar algo, aún necesita una idea de lo que se aproxima para comprender las cosas. Mi analogía favorita es pensar en los electrones como un fluido comprimible similar a un gas. El potencial es la presión puntual y el voltaje es la diferencia de presión. Los electrones libres rebotan entre sí como moléculas de gas que "intentan" evitarse entre sí y la presión se puede cambiar cambiando la energía (velocidad) de los electrones o aumentando/disminuyendo la densidad de los electrones.
En cuanto a la carga positiva en su video, una carga positiva generalmente no es un protón, sino un átomo completo al que le faltan uno o más electrones. La mayor parte de los electrones permanecen en su propio átomo (aunque un electrón de una capa estable puede cambiar de lugar con un electrón en una capa conductora, pero ignorando esto, la mayor parte de los electrones en un momento dado se quedan en casa). Estos átomos se quedan quietos porque están conectados a átomos vecinos con enlaces iónicos, covalentes o, en el caso de la mayoría de los conductores, metálicos.
También se mencionan los sólidos moleculares Ooops, que se mantienen unidos por las fuerzas de dispersión de London, las fuerzas dipolo-dipolo o los enlaces de hidrógeno.
Solo leyendo su primer párrafo solo, parece que usted (o su libro) tiene cierta confusión entre el potencial y la energía potencial , que son dos cosas diferentes.

Respuestas (3)

No voy a leer toda su pregunta, pero parece que la explicación de su libro es demasiado complicada sin motivo alguno. Cuando las personas no pueden explicar las cosas de manera simple, generalmente significa que no las entienden ellos mismos.

Si te relacionas con un cilindro lleno de agua que tiene un agujero en la parte inferior:

  • El potencial (voltios) es la "presión" en ese agujero
  • La corriente (amperios) es la cantidad de agua que pasa por ese agujero.
  • El poder es la multiplicación de estos dos.
  • La energía es el poder en el tiempo.

Creo que esto se relaciona con su campo gravitatorio, pero es más fácil de entender.

+1 para "Cuando las personas no pueden explicar las cosas de manera simple, generalmente significa que ellas mismas no las entienden". lo cual es un hecho.
Pero, ¿qué significará la diferencia de potencial en esta analogía?
@SubhranshuSharma La diferencia de potencial en esta analogía significa diferencia de altura.
Primero hice esta pregunta sobre el intercambio de pila de física y muchas personas me pidieron que aclarara por qué el potencial solo debería depender de la distancia desde la terminal, lo que complicaba esta explicación y todo debería hacerse lo más simple posible, pero no más simple. Y la última teoría de la fuerza magnética usa la relatividad y no puedes hacerlo más simple. Y sí, no sé qué potencial es ese es el punto de preguntar (no pretendo ser grosero)
Puedes ver el potencial como una fuerza latente. El magnetismo quizás se base en la relatividad, pero la relatividad es una teoría incompleta en este punto, especialmente en lo que respecta a la gravedad. Si vas muy profundo, las cosas se desmoronan, por lo que las analogías simples a veces tienen sentido. En el caso de la electricidad depende si pretendes entender cómo hacer electrónica o si quieres conocer la física profunda, la verdad es que no se conocen bien. Por ejemplo, recientemente se descubrió que el electrón no es una partícula puntual sino una nube de probabilidad alrededor de los núcleos, por lo que lo que aprenda podría estar desactualizado.
@Damien, en realidad, la gravedad se explica completamente usando la relatividad, mira esto youtu.be/Xc4xYacTu-E Creo que la física cuántica aún no puede explicarlo, por lo tanto, hay una partícula 'hipotética' llamada gravitón que aún no se ha descubierto, en relatividad dice que cuando cosa masiva cambia la curvatura del espacio-tiempo y de la misma manera 2 personas lejanas en equiparación si comienzan a caminar hacia el norte se encontrarán en el polo, 2 masas en el espacio-tiempo se acercarán si se mueven en la dimensión del tiempo y su velocidad con el tiempo, la dimensión disminuirá, de todos modos, gracias por la ayuda, realmente lo aprecio
La relatividad general entiende el cómo pero no el por qué. forbes.com/sites/startswithabang/2015/12/11/… un placer

Un sistema de cargas, fijo en el espacio, crea un campo de fuerzas eléctricas, llamado E, donde E es un vector 3D: E(x,y,z)

Gauss demostró que E es conservativo, es decir, rot(E) = 0.

Un campo de fuerzas conservativo es tan bueno que puedes definir una función de trabajo.

La función de trabajo te dice cuánto trabajo tiene que hacer una carga de sonda para moverse del punto A al punto B.

La función de trabajo se define de la siguiente manera:

ΔV = Integral de A a B de (E • dl) donde • es el producto escalar

ΔV = V(B) - V(A)

Si A es infinito, entonces ΔV está referido al infinito y, solo en este caso, se puede hablar de "el potencial de B".

No tenemos gastos de mudanza aquí. El sistema de cargas está fijo en el espacio.

No puedo leer su letra, pero creo que la idea errónea que tiene es que el campo proviene de la terminal positiva y está influenciado por la distancia de la terminal positiva.

El secreto es recordar que cada portador de carga genera su propio campo . La fuerza del campo eléctrico general en un punto es la suma de la influencia de todas las cargas puntuales cercanas.

En los cables, esto son electrones. En un conductor, se extienden tanto como sea posible para que el campo sea uniforme en la superficie del conductor.

En un circuito, la batería agrega continuamente nuevos portadores de carga en un extremo y los retira del otro.

Las resistencias no afectan el campo en sí, pero sí afectan el movimiento de los portadores de carga en el proceso de "esparcimiento".

¿Qué es exactamente el potencial eléctrico (qué tiene de malo mi imagen de él)?
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