Campo eléctrico en un circuito eléctrico.
¿En un conductor eléctrico conectado a una fuente electromotriz de continua formando un circuito eléctrico, el movimiento de los electrones se debe a que ese produce un campo eléctrico en todo el conductor, o se debe a que la carga positiva acumulada en el polo positivo de la pila atrae electrones y la negativa los expulsa, y tal hecho de meter un electrón a el conductor suponga una fuerza de repulsión a su electrón vecino produciéndose un efecto en cadena.?
La cuestión es que veo claro que el caso general en el que existe un campo eléctrico y que una fuerza externa tendría que realizar un trabajo para trasladar una carga positiva de un punto B de potencial más bajo a otro A de potencial más alto, pero el caso concreto de un circuito eléctrico y la influencia del campo eléctrico de la fuente en el circuito no me queda claro.
¿Por otra parte cual es el sentido físico de la caída de tensión en un circuito eléctrico.?
¿Por qué si los electrones pasan por una resistencia de gran valor, esta creara una oposición mayor al paso de los electrones que una de bajo valor, y el hecho de que en la resistencia de mayor valor se produzcan más? ¿Choques? Genera mayor potencia (Calor ) en ella.
¿Pero por qué se dice que hay una caída de tensión? . ¿Hay mayor campo eléctrico en un extremo de la resistencia que en el otro?
2 respuestas
1) El movimiento de los electrones se debe a que se produce un campo eléctrico en todo el conductor.
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2) El movimiento de los electrones se debe a que la carga positiva acumulada en el polo positivo de la pila atrae electrones y la negativa los expulsa, y tal hecho de meter un electrón a el conductor suponga una fuerza de repulsión a su electrón vecino produciéndose un efecto en cadena.
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La afirmación 1) es correctísima. Efectivamente el movimiento de los electrones se debe a la existencia de un campo eléctrico. PERO esto no excluye que la afirmación 2) que no es tan cierta como la 1) tiene algo de cierto.
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Nota: En Física se habla de la validez de un modelo. Como en realidad nadie puede ver a los electrones desplazarse, cada modelo que se propone tiene no validez dentro de ciertos limites.
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Como decía, es cierto que el movimiento de los electrones se debe al campo eléctrico pero el campo eléctrico es afectado por la posición de TODOS los electrones, incluso los que están en el conductor. Es decir se cumple lo que tu llamas efecto cadena. La fuente produce un campo eléctrico. Al cerrarse el interruptor se desplazan electrones que a su vez modifican el campo eléctrico que a su vez desplaza electrones ... y así siguiendo. Vemos que al cerrarse el interruptor el movimiento de los electrones se propaga como una onda. (Efectivamente el cierre de interruptor produce una onda electromagnética.) Es solo después se que este proceso se estabiliza es que el campo eléctrico PROMEDIO en el conductor se hace constante. Eso hace que los electrones en PROMEDIO se desplacen uniformemente.
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Ahora si creo que debo explicarte mejor la diferencia entre los casos 1) y 2) con una analogía.
Supongamos que tenemos una cañería por donde bombeamos un fluido, por ejemplo un gas que es compresible. En principio el caño se encuentra lleno de gas. La bomba al introducir gas por un extremo de la cañería aumenta la presión en el inicio de la cañería. Las diferencias de presión hacen que el gas se mueva y circule.
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Que ocurre si la cañería en lugar de transportar gas lleva agua . El agua se comprime muy poco. Si la bomba inyecta agua en un extremo se transmite una fuerza que hace salir el agua del otro extremo.
Como ves se trata de dos situaciones diferentes análogas a los casos 1) y 2) que tu planteas.
Por supuesto ni el agua ni ningún material son absolutamente incompresibles pero para el caso de una cañería no muy larga y admitiendo un pequeño error podemos analizar las cosas como si lo fuera. Es decir la interpretación 2) la podemos usar como modelo en algunos casos.
Ahora cabe la pregunta:
¿Cuán compresibles son los electrones en un conductor?
En realidad bastante poco. Si le quitáramos a un conductor digamos un diez por ciento de sus electrones el campo eléctrico que se produciría sería miles de veces mayor que el de una fuente de alimentación. Eso justifica que usemos el modelo planteado en 2) en algunos casos y dentro de ciertos limites de error. Por otra parte para analizar estas cuestiones con más profundidad hay que pasar a los modelos de la física cuántica.
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¿El hecho de que en la resistencia de mayor valor se produzcan más choques genera mayor potencia (Calor ) en ella.?
A corriente constante la potencia es proporcional a la resistencia.
P= I^2. R
Pero si al tensión es constante a mayor resistencia hay menor corriente y menor potencia.
P= V^2 / R
¿Pero por qué se dice que hay una caída de tensión? . ¿Hay mayor campo eléctrico en un extremo de la resistencia que en el otro?
No.
Esto es básico: La caída es de potencial .
El campo eléctrico es constante.
El campo eléctrico es como la pendiente de un plano inclinado.
La pendiente es constante. La altura (potencial) va disminuyendo.
Saludos,
eudemo
Sabemos que la corriente eléctrica es el movimiento de electrones libres a lo largo de un conductor que está conectado a un circuito en el cual existe una diferencia de potencial. Un circuito o red eléctrica es un conjunto de elementos combinados de tal forma que existe la posibilidad de que se origine una corriente eléctrica.
Existen unos elementos denominados activos o también fuentes o generadores, que sumunistran energía eléctrica y otros elementos denominados pasivos, que disipan o almacenan este tipo de energía.
Elementos activos : Se dice que un elemento es activo si es capaz de entregar o generar energía. Son fuentes de voltaje o corriente, capaces de suministrar energía a la red electrica. Figura 1: Fuentes de Figura 2: Fuente de
Voltaje corriente
Dentro de las fuentes más conocidas de energía se encuentran las baterias y los generadores.
Elementos pasivos: Se dice que un elemento es pasivo, si sólo es capaz de recibir o absorber potencia. .Los elementos pasivos absorben o almacenan la energía procedente de las fuentes. El mejor ejemplo es la resistencia
Los elementos pasivos del circuito (resistencias, inductancias y capacitancias), estan convenientemente definidos por la forma en que el voltaje y la corriente se relacionan con el elemento individual.
En la figura 4 podemos ver que la corriente entra por la terminal positiva y sale por la negativa.
Básicamente, un circuito eléctrico es un camino completo para el flujo de electrones desde el terminal negativo al positivo de una fuente de energía. En la práctica, el circuito está compuesto por una fuente (E) conectada a una carga (R) mediante conductores.
Saludos