Trabajo y Voltaje

Pregunta 1: ¿Se mide el voltaje como la cantidad de trabajo que puede hacer una carga cuando fluye entre dos puntos porque el trabajo es proporcional a la fuerza? Por lo tanto, al medir la cantidad de trabajo que realiza una cierta cantidad de carga a medida que fluye entre dos puntos, ¿podemos medir indirectamente la fuerza electromotriz que actúa sobre esa carga?

Pregunta 2: ¿Medimos la fuerza electromotriz de esta manera porque de alguna manera es más fácil medir la pérdida de energía de la carga que la fuerza que actúa sobre ella?

Pregunta 3: El trabajo es igual a Fuerza x Distancia. ¿Significa esto entonces que podríamos aumentar el voltaje aumentando la distancia entre los dos puntos que estamos midiendo? Obviamente no, ya que esto no es cierto en la práctica. Entonces, ¿cómo afecta la distancia a la fuerza electromotriz, si es que afecta? Parece que no debería afectarlo en absoluto si el voltaje es realmente una fuerza.

Tenga en cuenta: he visto algunas explicaciones relacionadas con el cálculo, que no sé. Mi conocimiento matemático es solo hasta pre-cálculo.

Gracias por su ayuda.

Respuestas (2)

En respuesta a las preguntas 1 y 2, el voltaje se define de esta manera, no se mide. El voltaje generalmente se mide permitiendo que una pequeña corriente fluya a través de una resistencia y midiendo la corriente. Busca "voltímetro" en Internet.

En respuesta a la pregunta 3, no, no puede aumentar el voltaje entre dos puntos aumentando la distancia entre ellos. Imagina que conectas cables largos a los extremos de una batería y luego alejas los extremos del cable uno del otro. El voltaje entre los extremos de los cables no aumentará repentinamente a medida que se muevan los extremos. Podrías probar el experimento usando un multímetro, una batería y algunos pedazos de alambre si no lo crees.

El punto clave es que aunque el voltaje permanece constante, la distancia cambia, por lo que la fuerza ejercida sobre una partícula cargada entre los extremos del cable debe cambiar. El hecho de que el voltaje permanezca constante mientras la intensidad de campo varía en esta y otras situaciones comunes también explica por qué a menudo medimos voltajes en lugar de intensidades de campo.

@ThePhoton: copiaré ese comentario útil en la respuesta.
  1. Sí.

  2. Estás asumiendo que algo está mal aquí. Sí, podemos medir la fuerza electromotriz como el trabajo realizado al mover una carga, pero por lo general no lo medimos de esa manera. Mucho más a menudo es al revés; usted conoce su fuerza electromotriz, por ejemplo, por una batería, ya partir de eso conoce la energía en el circuito. Una fuerza electromotriz suele ser lo que llamamos el proveedor de energía para el sistema.

  3. Trabajo es igual a fuerza tiempo distancia, sí, W = F d . En términos eléctricos esto corresponde al voltaje igual al campo eléctrico por la distancia:

    V = mi d
    Pero tenga cuidado con tales fórmulas. Cambiando d no cambia necesariamente V ; puede cambiar mi en cambio. Que es exactamente el caso con, por ejemplo, una batería. El voltaje es siempre constante, pero reducir la distancia, por ejemplo, acercando dos cables de cada polo, aumentará la intensidad del campo eléctrico. mi , que es la fuerza por carga.

si el voltaje es realmente una fuerza.

Esto es incorrecto. El voltaje no es una fuerza. Es energía por carga. El término fuerza electromotriz tampoco es una fuerza. Es solo una frase ordenada, porque parece ser la fuerza "impulsora" en un circuito. Pero no es una fuerza, nuevamente es solo energía por carga, y la palabra "fuerza" en ese término tal vez debería haberse llamado de otra manera para evitar esta confusión.

Si el voltaje no es una medida de fuerza, ¿cómo afecta el flujo de carga? He oído hablar de la explicación del gradiente de PE, pero parece que falta. En la difusión de partículas de alta a baja conc. esto se debe al movimiento aleatorio de las partículas. En la tendencia de un objeto a moverse de un PE gravitacional alto a uno bajo, esto se debe a la fuerza de la gravedad. ¿Cuál es la fuerza que causa el flujo de corriente?
¿ Cuál es la fuerza que provoca el flujo de corriente ? Eso sería una fuerza eléctrica . Comienza en la batería. Los electrones (y otras cargas similares) se repelen entre sí. Con muchos electrones reunidos en el terminal negativo de la batería, realmente quieren alejarse de allí debido a esta fuerza de repulsión eléctrica . Si conectó un circuito a través de los terminales, los electrones se moverán hacia el cable para escapar de la gran repulsión. Por lo tanto, los electrones en el alambre son empujados uno tras otro como perlas en un hilo. Las fuerzas motrices son siempre fuerzas eléctricas de repulsión/atracción .
@PeterBlood Luego inventamos el término energía potencial eléctrica para indicar cuánto quieren alejarse los electrones . Los electrones en la terminal negativa sienten una gran repulsión y realmente quieren moverse hacia la terminal positiva, si pudieran, ya que no hay (o menos) electrones para repelerlos allí. Por tanto, decimos que el terminal negativo tiene una energía potencial eléctrica alta y el positivo una baja. El término voltaje es solo la diferencia en energía potencial (por carga): si hay un voltaje, entonces hay una diferencia y luego las cargas quieren moverse debido a alguna fuerza.
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