¿Por qué las baterías de trabajo?

Question

Considere el diagrama A. En el diagrama de un automóvil se encuentra en la parte superior de un acantilado. La gravedad es tirando de él hacia abajo, pero no se mueve desde su en una superficie plana. A pesar de que sería en un menor potencial en el punto B, no puede llegar al punto B, porque la fuerza de la gravedad es perpendicular a la dirección en la que se puede mover.

Ahora considere el diagrama B. En el diagrama B, un electrón que está en la terminal negativa. El campo eléctrico está tirando hacia el terminal positivo, pero no puede llegar allí desde que el conductor es perpendicular a ella. A pesar de que sería en un menor potencial en el punto B, no puede llegar al punto B, porque el campo es perpendicular al conductor.

Sin embargo, de alguna manera el en el segundo diagrama de escenario, la corriente no corriente. Por qué? La gravedad y el electromagnetismo son similares y las situaciones anteriores son similares, pero hay movimiento en el primero pero no el movimiento en el segundo. Por qué?

Answer 1

En la imagen de la izquierda, el vehículo se impide el movimiento a la baja, ya que el suelo ejerce una fuerza hacia arriba igual a la fuerza de la gravedad en el vehículo. Sin embargo, en el caso de que el circuito eléctrico, no existe ninguna fuerza de oposición. Las orientaciones de los conductores conectados a los terminales de la batería no tiene un efecto sobre el flujo de electrones (a menos que haya una mala conexión) a medida que fluyen a través del material conductor en vez de tratar de avanzar en una línea directa hacia la región de menor potencial.

Como tal, la mayoría de las personas encuentran que es más fácil que el uso de "agua", en analogía a la hora de explicar los circuitos eléctricos. En este caso, el potencial eléctrico se puede considerar como una bomba o de otra fuente de potencial, como se ve en la figura de abajo (la válvula sería análogo a una resistencia). Tan pronto como una tubería o ruta de acceso (alambre) entre la bomba y un área de baja presión (potencial), a continuación, el agua fluirá, independientemente de la forma o la orientación de la tubería. Este mismo principio se aplica al flujo de electrones en el sistema que usted ha descrito.

Espero que esto responda tu pregunta adecuadamente, yo vengo de una formación en ingeniería, así que mi respuesta no es tan enraizada en la teoría electromagnética como otros pueden ser.

Answer 2

En una situación estacionaria en un conductor tendrá un campo eléctrico de cero, ya que todos los cargos/electrones se han movido de su superficie.

En la situación B, los electrones todavía se encuentra en la superficie del conductor. Pero los electrones cerca de los polos de la batería será atraída hacia o empujó lejos de ella que hace que un local de la dislocación de los cargos. Estas dislocaciones producirá un cambio en el precio local de las concentraciones, que induce un campo eléctrico y de inserción o extracción cerca de electrones. De esta manera la diferencia de potencial entre los polos de la batería puede viajar a través de todo el cable.

Entonces, para resumir, se puede ver en los electrones en un alambre como un tren, así que si pulsas sobre uno de los lados (y tire de la otra) todo el tren empieza a moverse.

Answer 3

Aquí está el error en el diagrama B: Usted ha llenado el espacio exterior de la batería con el uniforme de $\vec F$ apuntando hacia abajo. ¿Cuál es el origen de la misma? Para que coincida con la de la Gravedad, usted necesita una horizontal de la superficie de carga fuera de la batería.

En segundo lugar, usted está pensando en la Fuerza Electrostática con la batería. Batería realmente genera la fem (Fuerza Electromotriz) a la unidad de electrones. emf no es realmente una fuerza (emf es la diferencia de potencial entre los terminales de la batería que puede ser medido en el alambre, no en el espacio, como la de la Gravedad del caso), pero la dirección de la fuerza (que no es Fuerza Electrostática) causada por la emf es a lo largo de la longitud de cable (no a lo largo de una dirección en el espacio). He aquí la relación:

$$\mathrm{E.M.F.}=\int_\text{Circuit} \frac{\vec{F}}{q}\cdot\mathrm{d}\vec{l}$$

Campo eléctrico causado por los cem no es conservador, es por eso que tenemos de positivo el trabajo realizado, incluso en circuito. Que no sería el caso, si fue como campo electrostático generado por punto de carga.