Señales de carga en corriente

Recientemente tuve una discusión con mi amigo sobre los diferentes portadores de carga en una corriente eléctrica. Suponga que los electrones y los huecos se mueven en la misma dirección. Efectivamente significa que tenemos la mitad de los electrones moviéndose en una dirección y la mitad en otra dirección. Por lo tanto, dice, la corriente es cero. Así que en general:

  1. si carga q moviéndose, digamos, a la derecha y cargando q del mismo signo se mueve hacia la izquierda la corriente es cero .
  2. si carga q de un solo signo y carga q de signo opuesto se mueven en la misma dirección la corriente también es cero .

¿Pero por qué? ¿Por qué entonces cuando tenemos una carga positiva q moviéndose hacia la derecha y carga negativa q moviéndose hacia la izquierda la corriente es | 2 q | / t y no cero? No veo por qué las direcciones son tan importantes y por qué en algunos casos el cargo "cancela" mientras que en otros no. Además, parece más intuitivo que la carga se "anulará" en la última situación que he descrito (porque entonces tenemos una suma algebraica + q q = 0 ).

Respuestas (3)

La definición general de una corriente (eléctrica, materia, energía, probabilidad) es la siguiente: considere un área pequeña d S a través del cual una cantidad q fluye Llamamos j q el q -densidad de corriente, es decir, la densidad de corriente de q . Durante un pequeño tiempo d t el total de la cantidad q fluyendo a través d S es

(1) d q = j q d S d t .

Ahora consideramos un alambre de sección d S = d S mi X . Por cargos + q moviéndose con velocidad v = v mi X la densidad de corriente multiplicada por la sección del cable es la corriente

I = d q d t = j q d S = q v .

Examinemos los tres casos que mencionas.

  • Dos cargas de signo opuesto
    I = j q d S = ( q v + ( q ) v ) d S = 0.
    La carga total es cero: no hay corriente. Esto significa que las cargas opuestas en las mismas direcciones crean corrientes opuestas.
  • Mismas cargas con velocidad opuesta
    I = j q d S = ( q v + q ( v ) ) d S = 0.
    Las cargas que se mueven en dirección opuesta también crean corrientes opuestas.
  • Dos cargas opuestas en direcciones opuestas
    I = j q d S = ( q v + ( q ) ( v ) ) d S = 2 q v .
    Cargas opuestas en direcciones opuestas crean la misma corriente, debido a ( 1 ) × ( 1 ) = 1 .
@V.Rossetto: OP menciona estos 2 casos pero ha preguntado sobre el caso cuando cargas opuestas se mueven en direcciones opuestas.
¡Muchas gracias señor! Bueno, el tercer caso es simplemente q v + ( q ) ( v ) = 2 q v
@rijulgupta. Gracias por tu ayuda. Me han perturbado y perdido la pista.
La velocidad es la cantidad vectorial, la carga es la cantidad escalar. La velocidad vectorial multiplicada por la carga escalar debe dar el vector que está en la misma dirección de la velocidad, pero la corriente no es una cantidad vectorial.
@VINAY. Esto puede ser un punto de un idioma. \j como se define por (1) es una densidad de corriente. La corriente eléctrica es una cantidad vectorial para sistemas unidimensionales (cables), por lo que a menudo se considera una cantidad algebraica. Observe que se necesita definir una orientación para cada cable en un circuito eléctrico, lo cual no es necesario para una cantidad escalar como la carga o la temperatura. Entonces, la corriente eléctrica es de hecho una cantidad vectorial, pero en un sistema unidimensional uno puede tratarla de manera un poco diferente.
@ V.Rosetto: en realidad, si desea derivar la corriente a partir de la densidad de corriente, debe tomar el producto punto (escalar) de la densidad de corriente (vector) y el área (vector), lo que da un escalar, la corriente tiene dirección de la misma manera que la energía cinética puede decirse que está dirigido en la dirección de la velocidad.
@rijulgupta. Gracias. He editado mi respuesta para hacer esto.
@V.Rosetto. Su nueva edición ha hecho posible la corrección de los términos corriente y densidad de corriente. El espacio dentro del cable es tridimensional, no unidimensional. De nuevo tu último punto, I = 2 q v contradice Señala que la corriente es vectorial. No entendí tu explicación con respecto a la orientación.
@VINAY. En electricidad se piensa en cables unidimensionales, no tridimensionales. La sección \dS , como vector, está orientado: hay un vector normal, que llamé mi X , que define la dirección en la que se cuenta la carga. si cambias mi X en mi X , cambias el signo de las densidades de corriente y por lo tanto los signos de todas las corrientes que he calculado.

En el flujo de corriente en cables normales, no tenemos flujo de partículas cargadas tanto positiva como negativamente. En conductores sólidos y semiconductores solo fluyen electrones, por lo tanto, tenemos corriente como q / t . Lo que llamas flujo de agujeros es en realidad solo la ausencia de electrones que fluyen de un punto al siguiente porque los electrones saltan hacia adelante en la dirección opuesta.

Nosotros tenemos 2 q / t como corriente en líquidos donde están presentes iones de ambas cargas, por ejemplo si disuelve norte a C yo en el agua se disocia como norte a + y C yo ahora, si aplica una diferencia de potencial, tanto el flujo de iones como la corriente se miden debido a ambos iones y, por lo tanto, es 2 q / t Ahora bien, estos cargos no solo se suman y reforman norte a C yo y dan una corriente cero porque están rodeados de moléculas de agua, en varios otros casos, donde las cargas opuestas fluyen en dirección opuesta, no se combinan/aniquilan simplemente porque tiene que haber una colisión entre ellos, generalmente cuando fluye una multitud de tales cargas, de hecho algunos de ellos chocan y se combinan, pero la mayoría simplemente fluyen y no se suman.

Además, supongamos que a través de un área dada en un tiempo dado norte cargados positivamente van hacia la derecha y norte cargada negativamente va hacia la izquierda, se puede tomar como 2 norte Partículas que van en cualquier dirección y dando 2 norte q / t corriente hacia la derecha.

Por favor, vuelve a leer mi pregunta. No respondiste mi pregunta en absoluto.
Lo he editado, malinterpreté algo la última vez, comente si todavía tiene alguna duda.

¿ Qué es la carga eléctrica ?

La carga eléctrica es la propiedad física de la materia que hace que experimente una fuerza cuando está cerca de otra materia cargada eléctricamente.

Recuerda, si la partícula tiene carga eléctrica, hay un campo eléctrico a su alrededor.

¿ Qué es una partícula neutra ?

En física, una partícula neutra es una partícula sin carga eléctrica.

Entonces, una partícula será neutra, si no tiene carga eléctrica. En otras palabras, una partícula será neutra si no hay un campo eléctrico a su alrededor.

Supongamos que hay un sistema de dos partículas con carga opuesta, ¿te gustaría decir que es neutral? ¿O le gustaría decir que no hay campo eléctrico alrededor del sistema? Puede o no serlo.

Déjame explicarte. Puedes considerar un sistema de partículas con cargas opuestas como un dipolo. Magnitud del campo eléctrico ( mi ) debido a un dipolo eléctrico a una distancia r desde su centro en una dirección que forma un ángulo θ con el dipolo está dada por la ecuación,

mi = 1 4 π ϵ . pag 3 porque 2 θ + 1 r 3

dónde, pag = 2 a q ( 2 a es la distancia de separación de las cargas q ).

De la ecuación anterior se deduce que el campo eléctrico alrededor del dipolo será cero si y solo si la distancia entre las dos partículas con carga opuesta es cero. Entonces, un sistema de dos cargas opuestas no tendrá campo eléctrico a su alrededor, si la distancia entre las cargas opuestas es cero. En otras palabras, un sistema de dos cargas opuestas será neutral si y solo si, la distancia entre las cargas opuestas es cero.

Entonces, incluso si el sistema consta de dos partículas con carga opuesta, puede no ser neutral si la distancia entre ellas no es cero.

¿ Qué es la corriente eléctrica ?

Una corriente eléctrica es un flujo de carga eléctrica. Específicamente se define como la tasa de flujo de carga eléctrica a través de la sección de un alambre.

Entonces, si dices que, a través de una sección del cable, pasa un electrón en una dirección y un protón (no en realidad, si supones hipotéticamente) en la dirección opuesta, la corriente será cero, si la carga que pasa por esa sección es cero. Como se explicó anteriormente, la carga será cero si la distancia entre el electrón y el protón es cero. Entonces, depende de la situación que consideres. Si dice que la distancia no es cero, la corriente no será cero o, de lo contrario, será cero.

Buen intento, pero no responde a mi pregunta. De hecho, si tiene un conductor con algo de carga fluyendo, seguirá siendo neutral. El campo eléctrico no tiene nada que ver con la definición de corriente (y, por supuesto, las cargas no están separadas por una distancia cero), e incluso si lo hubiera hecho, contradice las declaraciones 1. y 2. en mi pregunta.