Se dice en los libros que un circuito es un camino cerrado y por lo tanto eso electrones volver a la fuente. Ese es el caso, ¿qué pasaría si cuando hay una falla a tierra en un circuito? ¿Cómo volvería a su fuente los electrones?
¿Los electrones se mueven realmente fuera de sus átomos o sólo vibrar y transferir la energía de esa manera cuando aplicamos un voltaje?
El pensamiento actual en términos de electrones que giran a su alrededor es el inicio de un camino para un pobre modelo mental de cómo funciona la electricidad. Aquí son sólo un par de cosas mal con él:
Los electrones no son sino uno de los muchos portadores de carga. Cualquier ion es también un portador de carga.
Los protones que el balance de los electrones son tan importantes. Si usted acaba de electrones, entonces todos los electrones en el universo sería repelida el uno del otro y disparar en el universo.
Los electrones tienen carga negativa, y se confunde a sí mismo sin una buena razón en todo pensamiento acerca de cómo fluyen desde lo negativo a lo positivo. Realmente no importa en absoluto.
Los electrones son en realidad pululando alrededor, en todas direcciones al azar todo el tiempo, y su movimiento debido a la corriente es minúsculo en comparación.
Lo importante es esto: los portadores de carga (electrones de ser uno de esos) puede ser usado para transmitir una fuerza electromotriz (generalmente llamado simplemente voltaje). Este es un bonito concepto ordinario, de verdad. Usted puede empujar a un extremo de una varilla, y transmitir una fuerza mecánica para el otro extremo de la varilla. ¿La varilla de mover, cuando lo haces? Bueno, quizás, pero hay dos cosas que están pasando aquí:
La diferencia es obvia por una varilla, pero ya que no podemos ver la carga eléctrica, la diferencia no es evidente.
Así, su pregunta era: ¿electrones en realidad flujo cuando se aplica un voltaje? Estrictamente hablando, la respuesta es tal vez, y depende de lo que significa flujo. Es similar a la pregunta, ¿una cuerda se mueva cuando se tire de ella? Bueno, si es conectado a un balón, se puede mover mucho. Si se fija a una pared de ladrillo, es posible que no se mueve en absoluto.
El movimiento de los portadores de carga (como los electrones) es actual. Si tenemos una corriente, entonces, hay una red de movimiento de los portadores de carga. Realmente están pululando por todos, tanto como la persona que las moléculas de agua están pululando alrededor de un tubo, incluso si no hay flujo neto. El actual describe el promedio de movimiento. En el caso de la DC actual, el promedio de movimiento en un círculo.
Como los portadores de carga interactúan para lograr esto es complicado, y es realmente una física de la pregunta, no una electrónica de que se trate. Sin embargo, yo sugeriría que usted echa un vistazo a este MIT tutorial en los campos.
Los electrones hacer mover físicamente cuando se aplica un voltaje - muy lentamente.
Un circuito energizado en 100VDC, alimentando una carga 1A (como una bombilla de luz) a través de 2 mm de diámetro de alambre de cobre verá los electrones se mueven al ritmo de:
\$ \dfrac{I}{Q \cdot e \cdot R^2 \cdot \pi} \$
donde
Esto funciona a 8.4 cm/hora. No precisamente rápido.
Lo clave es el hecho de que es la energía que las razas a través del circuito de forma casi instantánea - no a los electrones de los mismos. (Los electrones hacer un conveniente "autopista" para permitir que la energía fluya rápidamente.)
Es lamentable que la lenta deriva de los electrones bajo una tensión terminó con el mismo nombre que el flujo de energía que en realidad hace el trabajo en un circuito.
Camino cerrado circuitos no implica que los electrones regresan a la fuente. Además, los electrones que salen de la fuente son muy rara vez los mismos electrones que volver a la fuente del otro polo (ver @madmanguruman la respuesta de la velocidad de la explicación).
Es como fichas de dominó que caen. La energía de la onda se propaga a través de la caída de fichas de dominó, pero las fichas de dominó no se traducen mucho.
Recuerde que la energía es la carga del electrón veces la fuerza aplicada (voltaje). Es (mayoritariamente) las fuerzas que se están moviendo a través del metal de la rejilla, no la cargas (electrones).
Como en esta imagen:
Las fuerzas de la transferencia a través de las bolas, pero las bolas estancia en gran parte en su lugar. A diferencia de la mecánica de bolas, que son equilibradas por gravedad, con los electrones en el metal, los cables de pares galvánicos (baterías), hay un lento general de deriva de los electrones (como los coches atascados en el tráfico) en el otro extremo.
Usted podría considerar esta respuesta que dio a una similar relacionadas con la física de la pregunta.
Estamos hablando de metales aquí. Normalmente, un objeto de metal no consisten en moléculas. Se compone de átomos de metal, todos agrupados juntos. Esto se muestra en la siguiente imagen:
Los círculos rojos son los electrones. Como se puede ver, realmente no se puede decir a lo que el átomo de un electrón 'pertenece'. Estos electrones forman las conexiones entre los átomos, por lo que pertenecen a dos átomos.
Ahora, cuando una corriente comienza a fluir, estos electrones de hecho mover. Cuando fluye una corriente, se transfiere la energía. Ya que los átomos no pueden moverse con facilidad, los electrones tienen que mover.
Usted puede ver esto en la unidad Amperio de corriente así: 1 amperio es igual a 1 Coulomb por segundo. El Coulomb (C) es la unidad de carga (Q). 1 Ampere significa 1 Coulomb de carga pasa de cierto punto en 1 segundo. Este cargo es producida por los electrones que en realidad el flujo de un objeto a objeto de dos.
Cuando estamos hablando de la corriente DC (normal de batería de la aplicación, por ejemplo), estos electrones no va a volver a su fuente. Considere la posibilidad de este circuito:
Al principio, hay una diferencia de carga entre el negativo y el polo positivo: el polo negativo tiene un excedente de electrones. Esto crea una fuerza (tensión), y puesto que hay un vínculo entre los dos polos (el cable y la bombilla), los electrones comienzan a fluir. Los electrones se mueven desde el polo negativo a través de la bombilla para el polo positivo, hasta que no hay ninguna diferencia en la carga más (o es que a poco que no causa un flujo de corriente).
Ahora se puede ver que estos electrones hizo no volver a su origen: se inició en el polo negativo y terminó en el polo positivo.
Llamamos a esto un camino cerrado porque hay un círculo: la corriente empieza en la batería y termina en la batería. Hay una confusión debido a que la batería realmente existe de dos objetos: el positivo y el polo negativo.
Mira este circuito (que es básicamente el mismo, pero con un condensador en lugar de una batería y una resistencia en lugar de una bombilla):
La corriente fluye desde el lado derecho del condensador (de carga negativa, los electrones excedentes) a través de la resistencia en el lado izquierdo del condensador (de carga positiva, los electrones de la escasez). Aquí, las placas del condensador están separados, así que usted puede ver fácilmente que en realidad no es un camino cerrado.
Acabamos de llamar a un camino cerrado, debido a que la corriente empieza y termina en el condensador.
Dado que los electrones realmente no tiene que volver a su base, ahora se puede entender que los electrones pueden fluir en la tierra. Esto es también lo que sucede con la velocidad del rayo. El flujo de electrones desde las nubes a la tierra (o al revés, yo no lo sé), sólo para neutralizar la diferencia de carga.
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