Quiero entender por qué exactamente resistencias o materiales con alta resistividad dificultan el flujo de corriente. Si no me equivoco, no hay muchos electrones libres en estos materiales para moverse y contribuir a la corriente. Pero ahora viene mi pregunta, ¿por qué los electrones libres no pueden que provienen de conductores (por ejemplo un cable que está conectado a la resistencia, y se mueven debido a una diferencia de potencial) sólo atraviesan el material resistente. ¿O es que la resistencia es algo más que la falta de electrones libres para contribuir a la corriente y también está relacionada con una colisión de electrones libres debido a la estructura del material? Estoy un poco confuso, así que ¿alguien puede explicarme qué ocurre cuando la corriente fluye a través de una resistencia y por qué las resistencias se oponen al flujo de corriente? Gracias.
Respuesta
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Quiero entender por qué exactamente resistencias o mat resistividad dificultan el flujo de corriente. Si no me equivoco, no no hay muchos electrones libres en estos materiales para moverse y contribuir a la corriente.
En lugar de hablar de "resistencias" es mejor hablar en términos de "resistencia" eléctrica. Esto se debe a que los dispositivos pueden diseñarse con materiales específicos para tener una cantidad controlada de resistencia.
Los metales, como el cobre, el aluminio, la plata, el oro, etc. tienen muchos electrones móviles que pueden moverse fácilmente en respuesta a un campo eléctrico. Esto hace que estos materiales sean muy buenos conductores. En el otro extremo, los plásticos prácticamente no tienen electrones libres y no conducen la corriente. Para que fluya la corriente, se necesitan voltajes extremadamente altos para sacar los electrones de sus enlaces. Por ello, los plásticos son muy buenos aislantes.
Entre estos extremos, hay dispositivos diseñados específicamente para proporcionar una cantidad controlada de electrones libres y, por tanto, una cantidad controlada de resistencia en un circuito. Algunos ejemplos son las resistencias de composición de carbono, los termistores, las resistencias bobinadas, las resistencias de película metálica, etc. Puede consultar cómo se diseñan estos dispositivos.
Pero ahora viene mi pregunta, ¿por qué no pueden los electrones libres conductores (por ejemplo un cable que está conectado a la resistencia, y se mueven debido a una diferencia de potencial) simplemente atraviesan el material resistente.
Los electrones libres procedentes de los conductores atraviesan los materiales resistentes, pero chocan con los átomos de la resistencia y los hacen vibrar. Como consecuencia, la introducción de resistencia reduce el flujo de corriente en el circuito. Parte de la energía potencial eléctrica que la fuente de tensión proporciona a los electrones se disipa en forma de calor en la resistencia.
¿O es que la resistencia es algo más que la falta para contribuir a la corriente y también está relacionada con una colisión de electrones libres debido a la estructura del material?
Una combinación de ambos, pero principalmente es el resultado de las colisiones entre los electrones libres y los átomos de los materiales de resistencia.
Estoy un poco confundido así que alguien me puede explicar lo que sucede cuando corriente fluye a través de una resistencia y por qué las resistencias se oponen al flujo de corriente? corriente?
El campo eléctrico tiene que hacer trabajo para mover los electrones a través de la resistencia que se opone al flujo de corriente. La diferencia de potencial, tensión, a través de la resistencia es el trabajo necesario por unidad de carga para mover la carga entre los puntos.
Sí, gracias, ahora está muy claro. Sólo tengo una duda sobre la energía potencial que pierden los electrones al chocar con los átomos del material. Mi pregunta es, ¿por qué pierden energía potencial y no energía cinética?
Sí pierden energía cinética. El resultado final es que la energía potencial se convierte en calor. La progresión es la siguiente: El campo eléctrico ejerce una fuerza sobre los electrones dándoles energía cinética. Pero cada vez que un electrón gana energía cinética la pierde rápidamente debido a las colisiones con los átomos y moléculas del material que generan calor. A continuación, vuelve a obtener energía cinética del campo y la pierde de nuevo debido a las colisiones. La ganancia y la pérdida de energía cinética debidas a las colisiones se promedian en un cambio global de energía cinética (cambio en la velocidad de deriva) de cero, de modo que la corriente es constante.
La progresión es, por tanto, la energía potencial eléctrica se convierte en energía cinética que se convierte en calor. El resultado neto: Conversión de energía potencial eléctrica en calor.
Espero que esto ayude.
