¿Qué ocurre con una corriente continua en el extremo de un cable?

Question

Esta pregunta podría ser un poco más apropiada para la pila de física, pero me gustaría probar el agua aquí primero. Me estoy iniciando en la ingeniería eléctrica y, a medida que avanzo, ciertos aspectos atraen mi curiosidad.

Cuando tienes una unión, como la letra "T" podríamos decir que la parte superior de la T es un cable de bus serie o algo así, o simplemente un cable que lleva corriente continua. Entonces la base de la "T" es un conector al que se puede conectar algún periférico, para utilizar algo de corriente para alimentarse, sin embargo, no siempre está enchufado.

Entonces, suponiendo que no hay nada conectado a ese cable en este momento, ¿qué sucede exactamente? ¿La corriente continua se refleja de alguna manera? También puede parecer ingenuo, pero cuando se enchufa un periférico, ¿los electrones de un cable se mueven físicamente hacia el otro compuesto conductor? ¿O la energía electromagnética del extremo del cable induce la corriente en el conductor conectado?

Gracias por alimentar mi curiosidad. He buscado infinitamente este tipo de información en Google, pero siempre me quedo con las manos vacías, ¡quizás alguien pueda indicarme algún buen material de lectura!

Answer 1

Una forma de ver tu pregunta es observar los "circuitos" de los que hablas. Cuando un cable no está conectado a otro, es decir, expuesto al aire, lo llamamos "circuito abierto" y eso significa que no circula corriente por el cable. Si no hay corriente, no hay corriente continua (I) y no se desperdicia/transfiere energía. Puedes pensar en el espacio de aire entre los conectores no conectados como un "resistor" con una resistencia muy alta (R). De la Ley de Ohm:

Vemos por qué no hay corriente en el "circuito" cuando la resistencia es muy grande:

No hay transferencia de potencia (o energía) porque la potencia eléctrica (P) lo es:

Cuando la corriente disminuye también lo hace la potencia:

Cuando conectas el conector, hay una resistencia insignificante entre los dos conductores (cables) y la resistencia del circuito será fijada por el dispositivo que estás conectando a él (los ingenieros diseñaron el dispositivo para tener la resistencia correcta para la aplicación).

¿Es eso útil en absoluto?

*Fuente: Soy ingeniero.

Answer 2

La corriente es el movimiento de energía de un potencial de tensión a otro potencial de tensión a lo largo de una trayectoria conductora. Por ejemplo, 5V positivo a 0V tierra, a través de una resistencia.

Si no hay camino para que la corriente se mueva, no hay corriente. Piensa en ello como en un charco de agua. Si no hay un lugar hacia el que el agua pueda moverse, el agua está estancada. Se queda quieta. Si se añade un camino, como una fuga en la piscina, el agua se mueve. Eso es corriente.

Answer 3

La corriente en un cable son electrones que son libres de vagar por donde un campo eléctrico o magnético (o una acumulación de carga, por decirlo de otra manera) los empuje. Incluso a altas corrientes se mueven a lo largo de un cable muy lentamente porque hay muchos de ellos. Estos electrones suelen denominarse "mar de electrones" y son electrones exteriores poco ligados en los átomos metálicos. Pueden pasar de un átomo a otro con facilidad. Sí, pueden pasar de un metal a otro. En un circuito de corriente alterna se agitan de un lado a otro en lugar de ir en una sola dirección.

Tu cable colgante puede tener más electrones en un extremo que en el otro si hay un campo eléctrico, por ejemplo, de otro cable que termina cerca y está a un voltaje diferente. Pero en un circuito de corriente continua, después de alcanzar el equilibrio, no hay flujo de corriente, en teoría. En realidad, también se puede pensar en el cable colgante como una mancha en la que el conductor aumenta su superficie. Puede haber algún flujo de corriente transversal en el cable. Se puede mapear el campo eléctrico alrededor del trazado físico, y más allá de una distancia muy corta en la T, el efecto es insignificante.

Cuando se conecta algún dispositivo a la T, ésta completará un circuito de vuelta al lado negativo de la fuente de energía y esto crea un potencial, un campo eléctrico, a lo largo del cable y los electrones se moverán. Como Ben Franklin entendió la carga al revés, de la forma en que usamos + y -, los electrones realmente fluyen de tierra a +. Afortunadamente a las matemáticas no les importa. Tengo un libro de texto de EE que hace toda la introducción a los circuitos en términos correctos de flujo de electrones. Tengo la muestra gratuita para el instructor y no sé si alguien lo ha utilizado en una clase. Podrían tener un motín cuando los estudiantes descubrieran que han pagado 120 dólares por un libro de texto que lo hace todo "al revés".