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¿Cómo saben los electrones a dónde ir cuando se conectan a tierra en este sencillo ejemplo de una bombilla?

Es una pregunta de novato, pero estoy leyendo un capítulo de un libro (Code: The Hidden Language of Computer Hardware and Software) en el que se habla de un modelo simple de electricidad y bombilla (imagen inferior)

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El libro dice que los electrones del terminal negativo de la batería van a la tierra y luego los electrones salen de la tierra en la casa de tu amigo, pasan por la bombilla y el cable, el interruptor en tu casa y luego el terminal positivo de la batería.

Mi pregunta es: ¿Cómo los electrones que salen del terminal negativo "saben" a dónde ir (la bombilla)? ¿Son electrones totalmente diferentes? Si es así, ¿qué sentido tiene la batería?

Sé que es una pregunta para principiantes, pero no he podido resolverla. Gracias.

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ash108 Puntos 226

 ¿Son electrones totalmente diferentes?

Sí. En realidad los electrones no derivan mucho. Normalmente sólo unos milímetros por segundo, si no recuerdo mal. Compárelo con una cola de tráfico; cuando el primero se mueve, deja espacio para el siguiente, que a su vez se mueve y deja espacio para el siguiente y así sucesivamente. El movimiento avanza por toda la cola (cable), aunque los coches individuales (electrones) no se muevan mucho.

Los nuevos electrones entran por el otro extremo, ya que ven la falta de electrones aquí, ahora que todos han dado un paso adelante. La falta de electrones en un punto es un punto con un poco menos de carga negativa, que repele a los electrones menos que todos los demás lugares. Así que los nuevos electrones se moverán rápidamente aquí.

Si es así, ¿para qué sirve la batería?

Acabamos de describir cómo los electrones se mueven. Pero por qué se mueven es otra cuestión. Algo debe "tirar" de los electrones, de lo contrario no querrían moverse en absoluto.

Como sabemos que la carga negativa es atraída por la positiva, podemos crear ese "tirón" colocando una carga positiva. Ese es el extremo positivo de la pila. Los electrones son atraídos hacia él, y eso provoca la deriva. Eso provoca la corriente.

Como los electrones siguen llegando al extremo positivo, se amontonarían. Acumularían un campo eléctrico negativo cada vez mayor, que repelería y pronto impediría la llegada de más electrones. La corriente se detendría de nuevo. Así que la pila tiene que llevárselos.

En el interior de la batería, una compleja química toma las cargas entrantes y las lleva al extremo negativo. No quieren estar aquí, porque son repelidas por algo negativo. Así que se alejan hacia el suelo, haciendo espacio para otras.

Una batería es como una bomba en una tubería de agua que mantiene el flujo.

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Meltdownman Puntos 1

¿Cómo saben los electrones que salen del terminal negativo a dónde ir (la bombilla)?

Se desplazan a zonas de menor energía potencial. Piensa que tu bañera está llena de agua hasta la altura del desagüe. Si añades agua en cualquier parte de la bañera, parte del agua saldrá por el desagüe. La mayor parte del agua que se vaya por el desagüe no será del cubo que has añadido, pero no nos importan las moléculas de agua concretas. Sólo que al añadir cualquier agua se produce una presión que empuja a otra agua (de igual volumen) hacia el desagüe.

¿Son electrones totalmente diferentes? Si es así, entonces ¿cuál es el punto de la batería?

Sí, son electrones diferentes. Pero la batería suministra la "presión" (tensión) que les permite moverse.

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BLAZE Puntos 119

La razón por la que los electrones pueden viajar por el circuito es porque hay una diferencia de potencial entre cada segmento infinitesimal de cable.

O dicho de otro modo, cada parte del cable está a un potencial eléctrico ligeramente inferior al de la parte anterior, un electrón que acaba de salir del terminal negativo de la batería tendrá un potencial eléctrico alto. Si piensas en esto tendría que ser el caso ya que los electrones nunca pueden fluir alrededor del circuito sin una diferencia de potencial.

La batería es necesaria para mantener una diferencia de potencial en el circuito debido a la separación de las cargas a través de reacciones químicas dentro de la batería.

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