¿Cómo funciona la electricidad? ¿Por qué produce calor?

Answer 1

Gracias por preguntar Aayush Electron Volt Bhandari. 😀

Todo esto tiene que ver con los electrones; Electrones ágiles y muchos de ellos!

Puede reunir dos conceptos aquí para comprender la respuesta de su pregunta: temperatura y conductividad eléctrica.

En un metal, los átomos están unidos muy juntos. Y el electrón más externo no está tan fuertemente unido al átomo. Entonces, un electrón del átomo A puede saltar al átomo B sin necesitar mucha energía. Esta idea se llama “Electrones libres”. Si pones un potencial eléctrico a tal material, los electrones comenzarán a saltar de un átomo al otro inmediatamente y este movimiento está muy sincronizado. Así es como se crea la electricidad. Tales materiales se llaman conductores eléctricos. El cobre es un excelente conductor, por lo que el cable que se usa en su casa está hecho de cobre.
Al aire libre

En los aisladores eléctricos , esta característica, es decir, de un electrón externo débilmente unido, falta. Los electrones externos requerirán mucha energía si quieres que salten de un átomo a otro. Esto conduce a una propiedad llamada Resistencia. Si creas un campo eléctrico en este material, los átomos simplemente no responderían hasta un punto en el que el campo sea lo suficientemente alto como para “descomponer” el material. Después de esta ruptura, un aislante también puede conducir, pero los voltajes requeridos son muy altos. Esta es también la razón por la que muchas personas llaman a los aisladores como malos conductores . Las cerámicas suelen ser malos conductores, y es por eso que las usamos para hacer resistencias en elementos de circuitos.
Al aire libre

La conducción del calor es un concepto similar. En cada material, hay partículas que chocan entre sí y su energía mecánica se transfiere de una a otra. Tiene una propiedad llamada temperatura. Es una medida de la cantidad de movimiento, es decir, la energía cinética que tienen los átomos / iones en ese material. En un metal, o un buen conductor de calor, tienes (de nuevo) átomos estrechamente unidos y vibrando. También lo llaman estructura de celosía. Si aumentas esta vibración, la temperatura aumenta. Si tienes electrones libres, saltando de un átomo a otro, chocan con estos átomos (o sitios de la red) y los hacen vibrar más. Verás, estos electrones obtienen su energía del potencial eléctrico, comienzan a moverse y chocan con los átomos y los hacen vibrar más vigorosamente, lo que lleva a lo que se llama calor . También deberías ver que hay muchos electrones y muchos átomos, y todos están interconectados. Comparten energía, y esto conduce a un calentamiento general.

Este tipo de calefacción también se llama calefacción Joule. Vea, por ejemplo, este experimento en el que un cable se calienta y se expande cuando la electricidad pasa a través de él.

Answer 2

A2a: Existe una analogía bastante probada y verdadera de la dinámica de fluidos que podría funcionar para usted, si entiende que una bomba bombea agua a través de una tubería a (por ejemplo) un rociador giratorio.

Tensión que se puede considerar como una presión de fluido.

La corriente que se puede considerar como un caudal de fluido.

Un cable eléctrico que se puede imaginar como una tubería que lleva el fluido.

Resistencia: cualquier obstrucción mecánica que impide el flujo de fluido (como la fricción de las paredes de la tubería y la resistencia al corte en el fluido)

Un generador eléctrico (que genera energía) que puede considerarse como una bomba, o incluso cualquier cosa que aumente la presión de un fluido (llevar un balde de agua desde la salida de una presa hasta la parte superior de la presa le da una muy buena idea). idea práctica de qué energía y poder es)

Un aparato (que usa electricidad) que se puede imaginar como una rueda de agua conectada a una piedra de moler en un molino de harina.

Casi cualquier dispositivo eléctrico común tiene un equivalente mecánico, aunque entender la capacitancia y la inductancia es un poco más complicado. Solo cuando entras en electrónica, dependiendo de la mecánica cuántica, necesitas una mejor analogía.

Como todas las cosas en la física, se remonta a las matemáticas. Si las matemáticas que describen dos sistemas son similares, entonces los dos sistemas se comportarán de manera análoga, incluso si son radicalmente diferentes entre sí en el proceso y la construcción.

Entonces, en última instancia, debes tratar de entender las matemáticas. Asi que:

V = IR (la ley de Ohmios), por ejemplo, dice que un cable con una diferencia de voltaje fijo en toda su longitud transportará menos corriente I a través del cable a medida que la resistencia del cable aumenta (por ejemplo, utilizando un cable de menor diámetro).

Lo que es análogo a una caída de presión fija en una longitud de tubería: el flujo a través de la tubería disminuye a medida que la tubería se hace más pequeña. Las ecuaciones para los dos casos no son idénticas (el flujo de fluido es en realidad más complicado que la electricidad), pero fenomenológicamente las respuestas son similares.

Por cierto, si estudia y comprende los conceptos físicos genéricos de balance de masa, momento y energía, cualquier sistema físico que desee (incluida la electricidad) está sujeto a dicho análisis. Y estas son ecuaciones realmente simples: las matemáticas no son más difíciles que entender a = bc.

Dibuja un bucle cerrado en cualquier parte de tu problema: lo que está dentro se llama sistema. Por lo general, es una buena idea elegir límites simples (como alrededor de un terminal eléctrico donde entra un cable y se dejan dos cables)

cambio en la masa del sistema = masa en menos masa fuera (a través del bucle de límite)

cambio en el impulso del sistema = impulso en el impulso negativo hacia afuera

cambio en la energía del sistema = energía en menos energía fuera.

Para problemas más complicados, dibuje más límites y aplique esas ecuaciones a cada límite. – solo asegúrese de que no se intersecten entre sí, y conecte los límites mediante una red que muestre dónde sale lo que sale de un límite, vuelve a otro, y así sucesivamente.

¡Mira !, ni siquiera necesitas saber sobre la multiplicación para dar al menos algún sentido a cualquier sistema físico.

Answer 3

Esta es una respuesta rápida y simplificada. Piense en el mundo eléctrico como compuesto por dos materiales diferentes, aislantes y conductores.

Los aisladores tienen electrones que están estrechamente unidos a los átomos componentes. Se necesita un poco de energía para soltarlos.

Sin embargo, los electrones en los conductores son sueltos o libres, capaces de moverse entre los átomos e incluso viajar en un flujo. Los electrones en los metales generalmente están sueltos y pueden moverse libremente entre los átomos. Es por eso que los metales hacen mejores conductores. Pero incluso los aisladores pueden ser conductores en las circunstancias adecuadas.

Para demostrar cómo los electrones se mueven y funcionan, usaré el agua como una analogía.

El agua viaja naturalmente por la gravedad. Se mueve de un terreno más alto a más bajo debido a la atracción de la Tierra. Cuanto más empinada es la pendiente, más rápida y poderosa es el agua. Si pusiéramos una rueda de paletas en el arroyo, el agua la mueve y, a su vez, podemos hacer que la rueda funcione.

La electricidad es mucho el mismo principio. Si creamos una diferencia en la carga magnética del punto A al punto B, o “potencial”, nuestros electrones viajarán por ese camino a lo largo de un conductor. El punto A es nuestra carga negativa, o el punto alto y el punto B es nuestra carga positiva o punto bajo. A lo largo del camino, podemos introducir varios dispositivos para aprovechar este flujo, o corriente.

La diferencia en la carga se llama voltaje. Es nuestro potencial, o pendiente de nuestro camino. La corriente real de flujo se llama amperaje.

Podemos generar electricidad por varios métodos … Generadores, baterías químicas, energía solar e incluso fricción. Pero a pesar de la generación de electricidad, la fuerza motriz básica es el magnetismo. Utilizamos la diferencia en las cargas magnéticas para crear electricidad, y la electricidad para crear cargas magnéticas. Esta es una de las formas en que podemos trabajar sin electricidad. Piensa en un motor de juguete. Coloca una batería y gira y hace que el juguete se mueva. Ese es el movimiento de los electrones creando una fuerza magnética. Pero, puedes revertir esto. Al hacer que el mismo motor gire mecánicamente, puede crear una corriente eléctrica. Los motores y los generadores son generalmente lo mismo.

También hay dos tipos de electricidad normalmente generada, corriente alterna (CA) y corriente continua (CC). La diferencia aquí es cómo fluyen.

La corriente continua (CC) fluye suavemente en una dirección. Esto es lo que encontrarías en una batería. Bueno para la transmisión de corta distancia.

La corriente alterna (CA) fluye en un movimiento de ida y vuelta. La cantidad de veces por segundo en la dirección de los cambios actuales se denomina Frecuencia o Hertz. El poder doméstico normal suele ser de 60 hertz, o 60 cambios de dirección por segundo. Esto es mejor para la transmisión a larga distancia y permite generadores más pequeños y menos equipo.

Aquí hay una página web con una buena explicación. http://science.howstuffworks.com …

Answer 4

La analogía del agua en una tubería es probablemente la mejor para los legos. Es como aprendí electricidad cuando era niño, y soy ingeniero eléctrico.

Pero las analogías nunca son perfectas. La gente piensa que las tuberías de agua suministran o eliminan agua, pero los cables eléctricos en realidad no “entregan” electrones. Ya tienes un montón de electrones en tus propios cables, y ese número no cambia (si lo hiciera, tu dispositivo generaría una carga estática enorme). Una fuente de alimentación eléctrica ejerce fuerzas sobre esos electrones para que hagan un trabajo útil.

Entonces, cuando use la analogía de la tubería de agua, no piense en el agua como algo que puede beber; Piense en ello como simplemente el medio de suministro de energía mecánica que le envía la bomba que lo empuja a través de la tubería. (Es un sistema de energía hidráulica, no un suministro de agua). Podría recuperar parte de esa energía con una turbina de agua. Podrías generar calor si lo pasas por unos tubos muy estrechos con mucha resistencia. Podría hacer trabajar en un pistón. Podría recolectar y ahorrar parte de esa energía comprimiendo el aire en un tanque, y así sucesivamente.

Debido a que una fuente de alimentación eléctrica entrega energía, no electrones, pueden fluir en cualquier dirección, como lo hace en la alimentación de CA. Una bomba que suministra energía empujando agua a través de una tubería podría hacer lo mismo. A pesar de que una molécula de agua individual sigue regresando al mismo punto, la presión que aplica puede funcionar en el proceso.

Answer 5

Fundamentalmente, la electricidad funciona porque las cargas iguales se repelen y las cargas opuestas se atraen. Luego está la otra cara de la carga eléctrica, que es la “carga” magnética, que también repele y atrae de una manera similar, una con la que estamos más familiarizados con los imanes permanentes.

La analogía del agua es bastante buena para controlar el voltaje y la corriente (y la resistencia), pero confía en tener cierta intuición sobre la presión del agua, el flujo en las tuberías, etc., a lo que mucha gente simplemente no ha estado expuesta. . Si no tienes intuición sobre una cosa, usarla como una analogía para algo incluso menos intuitivo no te ayudará.

Me gusta bastante la analogía de ‘canicas en una manguera’ como una forma muy sencilla de transmitir cómo se propaga la electricidad en un cable: si la manguera está llena de canicas, empujar una nueva canica en un extremo hace que una canica caiga instantáneamente de la canilla. otro. Es una canica diferente, pero una unidad de ‘carga’ fluyó instantáneamente a través de la manguera. La fuerza que usó para empujar la canica es el voltaje, y la cantidad de canicas que puede empujar en un tiempo determinado es la corriente. Puede pensar en el diámetro de la manguera como en la resistencia: si solo puede encajar una canica, entonces el número que puede empujar será menor que si pudiera empujar un puñado a la vez (ignorando el problema práctico de canicas). apretado).

Una vez que tenga una idea del voltaje, la corriente y la resistencia, puede dejar atrás las analogías y solo pensar directamente en la electricidad. De hecho, la analogía de las canicas es bastante interesante, ya que cuando una canica se empuja contra otra, lo hace porque los electrones de las moléculas que forman el vidrio se repelen entre sí, eso es lo que le da a cualquier sólido su solidez. Entonces, incluso a la macro escala de las canicas de vidrio, es la repulsión de los electrones la que transmite la fuerza. Con la electricidad, son electrones desnudos que transmiten fuerza electromotriz en lugar de fuerza mecánica, y los electrones no son realmente pequeñas bolas duras, pero la analogía parece bastante acertada. Además, los electrones no son las únicas entidades que pueden llevar la carga, por lo que para muchas situaciones (semiconductores, baterías químicas), debe dejar de pensar en los electrones, pero un “cargador de carga” más genérico que puede ser tanto negativo como positivo. Pero la clave es que las cargas iguales se repelen, y las cargas opuestas se atraen. Así es como funciona realmente la electricidad (aunque eso sin considerar el electromagnetismo, que también es un aspecto muy importante). Cuando esté pensando en la AC y en los elementos reactivos, tendrá que dejar atrás las analogías. Hay analogías que funcionan, pero ¿por qué molestarse con ellas cuando puedes usar las matemáticas apropiadas que describen el fenómeno exactamente? Al final, no necesita ni una analogía ni una imagen real de lo que es la electricidad; solo tiene que usar las matemáticas.

Answer 6

Imagina una tubería completamente rellena de partículas (electrones o tal vez pelotas de golf). Luego inserta otra partícula (electrón, pelota de golf …)

Obviamente (!) Una partícula tiene que salir de la tubería, porque estaba llena. Si uno no vuelve a salir del extremo de inserción, entonces se cae del extremo lejano.

¡Esto no significa que la partícula insertada se precipitó al extremo lejano! ¿Que pasó? La energía que insertó la partícula fue transmitida al extremo lejano.

En teoría eléctrica, esta energía se denomina “onda electromagnética”. (Es diferente para las pelotas de golf).

Cómo funcionó esto fue descrito por James Clerk Maxwell a fines de 1800 (y hecho comprensible para los físicos comunes por Oliver Heaviside).

El verdadero negocio necesita una gran cantidad de matemáticas para explicarlo. Usualmente tomamos vistas muy simplificadas. Las personas que se ocupan de esto todos los días suelen lidiar con una simplificación conveniente.

Si te quedas con la ‘electrónica’, se te enseñará la teoría de la CA, incluidos los componentes ideales que realmente no existen. Una simplificación.

Luego vendrán cosas sobre redes pasivas lineales. NOTICIAS JUST EN! Los circuitos reales nunca son realmente pasivos, a menudo no son lineales. Y aún no hemos estudiado teoría de RF, teoría de líneas de transmisión …

Desea saber cómo funciona realmente la electricidad: estudio de álgebra, cálculo, análisis de vectores, teoría de redes …

Por favor, háganos saber cómo progresa. Estaremos fascinados …

Answer 7

No estoy convencido de que estas analogías sean tan malas. He sido ingeniero eléctrico durante diez años, diseñando antenas, radios, sensores, sistemas de control, etc., y las analogías me han servido bien. Para mí es más importante tener una comprensión útil que una correcta.

Para (literalmente) cada cosa que he hecho, está bien ignorar la diferencia entre la tasa de deriva y la tasa de señal para la electricidad. Es cierto que los electrones individuales se mueven * mucho * más lentamente que la señal que propagan, pero eso no ha sido relevante.

Una vez que llegas a la interacción de muchos electrones, la mayoría de los efectos cuánticos desaparecen como distribuciones de probabilidad. Los efectos cuánticos que no desaparecen se convierten en propiedades del dispositivo, como huecos de banda.

¿Sabía que la mayoría de la energía que se transfiere por un cable realmente fluye * fuera * del cable? No me refiero a la superficie del conductor, quiero decir literalmente fuera de él. Es cierto, pero por lo general no es útil tener esto en cuenta.

Entonces, la verdad es que los electrones individuales interactúan entre sí a través del campo electromagnético, que se describe en las ecuaciones de Maxwell. La electricidad describe las interacciones coordinadas de muchos electrones, donde “muchos” por lo general significa “suficientes para usar estadísticas de población para analizar”. Conceptos como la inductancia y la capacitancia aumentan directamente a partir de aproximaciones estadísticas de las interacciones gobernadas por las ecuaciones de Maxwell. La resistencia es el efecto promedio de la dispersión puntual de electrones; Cada electrón individual tiene la posibilidad de colisionar con un dispersor y perder una cantidad cuantificada de energía. Suficientemente lejos del cero absoluto y promediado en muchas interacciones, V = IR.

Las palabras que uso en mi cabeza son “esfuerzo” (voltaje) y “flujo” (actual), que sostengo como un gráfico XY para cada elemento en un sistema. La sugerencia de Ohm (no la ley) es que la gráfica de algunos componentes es lineal y, por lo tanto, más fácil de analizar. Los elementos con memoria (por ejemplo, inductores y condensadores) agregan un eje Z o hacen que los valores sean complejos.

Lo que realmente me encanta de usar el gráfico de esfuerzo y flujo es que puede hacer que las líneas sean “gruesas” para tener en cuenta la variabilidad entre partes. Los resistores con una tolerancia del 5% tienen una línea que se propaga a medida que se aleja del origen. Además, puede agregar discontinuidades: la resistencia se enciende en este punto, por lo que se convierte en un circuito abierto.

Answer 8

Versión simple:

Todos los cables están llenos de electricidad móvil. Todos los metales son. Un bloque de cobre es como un “tanque de agua” para los electrones.

Una colmena de electricidad es como un galón de agua: puede moverse de un lugar a otro. No “generamos” agua, ni destruimos el agua a medida que la usamos. Lo mismo ocurre con la electricidad: solo la movemos, pero no la creamos ni la consumimos. Y, tanto el agua como la electricidad pueden fluir en círculos completos. Revuelva el agua en un cubo lleno, y entra en un circuito cerrado. Consigue un bloque de cobre y usa imanes para agitar la electricidad del metal. ¡Fluye en un círculo! Un bloque de metal es como un tanque lleno de electricidad.

Si conectamos un trozo de cable para formar un círculo, y fundimos los extremos, hemos creado una especie de “correa de transmisión” hecha de electricidad. El cable no se mueve, pero el largo circuito de electricidad dentro del cable puede fluir. Pero la electricidad del cable solo puede fluir si va en un círculo, como un volante giratorio o un cubo de agua agitada.

Si tuviéramos una bomba eléctrica, y si pudiéramos insertarla en nuestro bucle de alambre, podríamos hacer que todo el anillo de electricidad comience a girar a través del metal, como una cinta transportadora. La bomba haría que todo el círculo comenzara a moverse. El cable se queda quieto, pero su electricidad comienza a moverse como un cinturón invisible dentro de él. Incluso si el anillo de metal tuviera mil millas de largo, esto aún funcionaría. Nadie vería que esto sucediera, y esa es la razón principal por la que los circuitos eléctricos son confusos. A diferencia de las tuberías de agua, no hay trozos de suciedad o pequeñas burbujas en la electricidad dentro de los cables. Podemos ver agua sucia moviéndose en una manguera de plástico. Pero no podemos ver el movimiento de la electricidad.

Y no, la electricidad no es una forma de energía. En cambio, la electricidad viaja en círculos completos, sin ganar ni perder. “Crear corriente eléctrica” ​​es muy parecido a agitar un balde. El agua ya estaba allí, y simplemente la hicimos girar. Con los circuitos, la electricidad ya estaba dentro del circuito de cobre. No creamos electricidad, en lugar de eso, simplemente “creamos corriente” cuando forzamos a la electricidad a comenzar a moverse.

Existen dos tipos principales de “bombas de electricidad”. Se llaman baterías y generadores. Inserte una batería en un circuito cerrado de metal, y creará un flujo de electricidad muy rápido. (¡Es un cortocircuito! ¡El cable se calienta!)

Además, si tomamos nuestro anillo de metal y adelgazamos una parte de él, entonces la electricidad dentro del cable más delgado debe viajar mucho más rápido. Ese alambre delgado se calienta mucho más que el resto del bucle. Actúa un poco como la fricción, y es una fricción que ralentiza el flujo de electricidad. Y ahora ya sabes cómo funcionan los calentadores eléctricos y las bombillas.

OK, ahora consigue una bomba de electricidad llamada generador. Conectarlo en un bucle de alambre. Haga girar su eje con una máquina de vapor, luego inserte un cable muy delgado en algún lugar del bucle de metal. El alambre delgado se calienta. A continuación, los propietarios de la máquina de vapor le enviarán una factura por el “servicio de bombeo de electricidad” que han proporcionado.

🙂

Answer 9

Algunas partículas ejercen fuerzas, ya sea atractivas o repulsivas, sobre otras, lo que hace que fluyan a través de cables metálicos, especialmente los de cobre. Las cargas también pueden fluir como un “plasma” en los gases (lo omitiremos por ahora). El flujo de electrones produce calor por un efecto que es análogo a la fricción. Así incandescentes bombillas y aparatos de calefacción.

Los electrones en movimiento producen campos magnéticos que, a su vez, hacen posibles imanes, motores y generadores.

La luz y las ondas de radio se deben a los campos electromagnéticos en el espacio libre.

Answer 10

¿Puede alguien que realmente sabe decirme cómo funciona la electricidad?

• Algunas fuentes dicen que los electrones fluyen como el agua en una tubería, otras dicen que vibran con una fuerza neta en una dirección, y otras simplemente dicen “es complicado”. Si realmente fluyen, ¿los iones de la batería terminan dentro del cable, y por qué el terminal positivo no desarrolla una carga negativa?

La electricidad puede ser análoga al agua que fluye a través de una tubería. Empuje algunos electrones en un extremo, y otros electrones fluyen hacia afuera por el otro extremo. Aumenta el diámetro de la tubería y el agua fluye con más facilidad. Elimine cualquier obstrucción de una tubería y el agua fluye más fácilmente, perdiendo menos presión a lo largo de la tubería. Aumenta la presión del agua y obtienes más caudal. Las moléculas individuales de agua en una tubería se demoran en correr a través de una manguera de jardín vacía hasta que la manguera está llena, en cuyo punto el agua deja de fluir y se reinicia en el momento en que cierra o abre la válvula.

El amperaje es el volumen de flujo, el potencial de voltaje es la presión y la resistencia es el diámetro de la tubería, que siempre está lleno.

Los electrones se mueven a lo largo de un circuito por fuerza electromotriz, desde un puesto de batería con carga negativa hasta un puesto de batería con carga positiva. El alambre de cobre se usa a menudo en circuitos porque proporciona menos resistencia que otros metales y porque es barato, está disponible y se dobla fácilmente sin romperse. Rompes un circuito desconectando un contacto metálico mecánico en un interruptor.

Los rayos son lo mismo, pero funcionan mediante electrones que se mueven de una molécula de aire a la siguiente, haciendo que la otra salga de una molécula en una corriente constante que zigzaguea al azar. En un circuito eléctrico hay electrones libres, no unidos a ninguna molécula, por lo que se mueven más fácilmente creando menos fricción y menos calor que un rayo.

Los electrones salen del poste negativo de una batería, fluyen a través de un cable y entran al poste positivo en el otro extremo. Dentro de la batería, esto provoca un cambio químico en los componentes, y los electrones se agotan en el proceso. No todos se acumulan al final del circuito en un gran lago.

Un ion es una partícula de materia con una carga, porque tiene demasiados electrones o no es suficiente.

Answer 11

Déjame tratar de explicar en términos sencillos. Para simplificar, discutiré cómo fluye la electricidad en los metales.

Los metales (o cualquier cosa, para el caso) consisten en muchos, muchos átomos. Cada átomo tiene un número de electrones libres. Piense en estos electrones como muchos, muchos peces pequeños, amontonados en un pequeño tanque.

Cuando la electricidad fluye, todos los peces se mueven de un lado del tanque al otro. Esto se debe a que los peces se sienten atraídos por algo. Cada electrón (el pez) tiene una carga negativa, por lo que es atraído por una carga positiva (¡los opuestos se atraen!).

Así que tiene que haber algo positivo que esté en ese lado del tanque. Entonces todos los peces irán allí. Este movimiento de peces (llamado “movimiento de electrones móviles”) produce corriente eléctrica. La corriente eléctrica es la relación entre la carga y el tiempo (la relación entre la cantidad de peces en el tanque y el tiempo necesario para que se amontonen hacia ese lado del tanque).

Espero que esto ayude.

Answer 12

En primer lugar, vamos a abordar los conductores y aisladores. Los conductores son aquellos materiales que tienen muchos electrones “libres”. Los electrones libres están ligados muy ligeramente y, por lo tanto, necesitan poca energía para moverse. Una pequeña cantidad de “voltaje”, que es solo otra forma de suministrar energía, puede ser suficiente para generar una corriente continua de electrones. Tome nota de que los electrones no necesitan moverse mucho, pero todos ellos deben moverse un poco al unísono. Los aisladores no tienen muchos electrones libres.

Ahora, cuando un electrón se mueve a través de un material, está en movimiento aleatorio, aunque se desplaza lentamente en una dirección. Cuando choca con átomos / moléculas en el material, los hace vibrar. Este jiggle se vuelve más y más intenso con el tiempo. Esto es lo que vemos como calor en el material.

La electricidad no es más que una deriva de electrones.

Answer 13

Las personas que dicen “es complicado” son las más correctas. Para comprender completamente todas las sutilezas de la electricidad, se necesita un poco de estudio (por ejemplo, tuve que tomar una clase de física de dos trimestres durante mi licenciatura solo para tocar todos los aspectos básicos). La cuestión es que “electricidad” es un término extremadamente vago que trata con muchos fenómenos que los físicos agrupan como “electromagnetismo”. Por cierto, la “fuerza electromagnética” es una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza, por lo que está solicitando un resumen de 1/4 de toda la física material en una breve respuesta de Quora. En cualquier caso, intentaré dar un resumen rápido de la electricidad en términos de cosas con las que podría estar familiarizado.

Carga eléctrica: esta es probablemente la primera introducción a la electricidad en la física de la escuela secundaria. ¿Recuerdas esa demostración (ya sea a través de video o en vivo) en clase durante la cual una persona con cabello largo toca una gran bola de metal y su cabello comienza a ponerse de pie? Esto es eso. El principio básico es que las cargas opuestas se atraen, mientras que las mismas cargas se repelen. En el nivel subatómico, una carga eléctrica surge debido a un déficit o exceso de electrones. Si un átomo tiene demasiados electrones, está cargado negativamente; Si tiene muy pocos electrones, está cargado positivamente. Esto también forma la base de muchos enlaces químicos.

Campo eléctrico: la teoría de campos es un poco difícil de explicar desde cero a un lego, por lo que la compararé con la gravedad. ¿Sabes cómo cuando una manzana cae de un árbol, parece haber una fuerza invisible e intangible que la acelera? No hay cuerdas invisibles o hadas que lo causan; Es debido al campo gravitatorio que rodea cualquier cosa con masa. El campo se propaga radialmente hacia afuera, como una esfera. Pero la esfera es infinita, con fuerza decreciente a medida que te alejas. El campo eléctrico es similar, excepto que rodea cuerpos cargados y solo afecta a otros cuerpos cargados.

Potencial eléctrico: recuerde cómo funcionan las cargas eléctricas. Supongamos que ahora tenemos dos cuerpos, el objeto A y el objeto B. Supongamos que A está cargado positivamente y B está cargado negativamente. Pero los mantenemos separados para que no se muevan uno hacia el otro. Llamamos a este potencial de diferencia (medido en voltios) porque si liberáramos los dos objetos, se trabajaría (es decir, se aceleraría la masa). Alternativamente, no necesitamos liberar los objetos, pero si están lo suficientemente cerca o conectados con un cable, los electrones se moverían, esto aún constituye un trabajo, lo que me lleva a la siguiente parte …

Corriente eléctrica: Así que mencionó a personas que describen los electrones que fluyen en una tubería y algunas vibraciones con fuerza neta. Ambos son un poco correctos, pero no exactamente. A nivel macroscópico, la primera analogía es más útil. Si tenemos un potencial eléctrico como lo describí antes con los objetos A y B, que conectamos con un cable, se podría decir que los electrones fluyen de B a A. Sin embargo, a nivel microscópico, esto no es del todo exacto, y La segunda analogía se vuelve más útil. De la mecánica cuántica, sabemos que los electrones no son realmente bolitas sólidas, como puede ver en su libro de texto de ciencias de la escuela secundaria; son “más difusos” que eso. Normalmente existen en una nube de probabilidad, pero con potencial eléctrico, esta nube está sesgada en una dirección. Así que podríamos decir que es más probable que los electrones se muevan hacia el objeto A que hacia el objeto B.

Electromagnetismo: esto último es lo que James Clerk Maxwell es más famoso por caracterizar. Es probable que esté al tanto de este fenómeno a través del término “electroimán”. Cuando las cargas eléctricas se mueven, producen un campo magnético (nuevamente, recuerde la analogía con la gravedad). Este campo magnético puede ejercer fuerza sobre objetos polarizados (como imanes o ciertos metales). De manera similar, un campo magnético cambiante puede producir una corriente eléctrica. Esta relación es uno de los descubrimientos más importantes de la física en los últimos siglos: la electricidad y el magnetismo no solo están relacionados entre sí, sino que en realidad son lo mismo.

Answer 14

Por razones que son completamente desconocidas, existen partículas que tienen cargas eléctricas positivas y existen partículas que tienen cargas negativas y, básicamente, casi todo en el mundo está hecho de estas partículas combinadas de varias maneras para hacer pequeñas cosas llamadas átomos. Los átomos no tienen carga total en absoluto.

Debido a la forma en que funciona la fuerza eléctrica, las cargas positivas repelen las otras cargas positivas y atraen las cargas negativas, y lo mismo ocurre con las cargas negativas, repelen otras cargas negativas y atraen cargas positivas.

Las partículas más comunes con carga negativa se llaman electrones. Las partículas más comunes con carga positiva se llaman iones. Los electrones son mucho más ligeros que los iones. Así que los dos tipos de carga tienden a moverse de manera diferente.

Y se complica aún más que eso. Pero usted quiere simplemente ponerlo y en términos sencillos, así que ahí lo tienen.

Debido a esta atracción y repulsión y la forma en que cambia cuando las partículas se mueven, y porque hay formas de convertir el movimiento ordinario en separación y movimiento de estas pequeñas partículas de carga positiva y negativa, todos los efectos llamados electricidad ocurren.

La raíz de todo esto es la existencia de los dos tipos de carga y las fuerzas atractivas y repulsivas, y cómo cambian las fuerzas cuando se mueven las cargas. Resulta que no puede haber movimiento de una sola carga positiva o negativa sin que también haya un campo magnético y una fuerza magnética, así como un campo eléctrico y una fuerza eléctrica, por lo que realmente no se puede hablar de electricidad como si Estaban separados del magnetismo.

Answer 15

En términos simples, así (solo los bits fáciles):

Los circuitos eléctricos están conectados por cables; Cuando se cierra el interruptor, la corriente fluye y la luz se enciende. Los cables están hechos de conductores eléctricos, como el cobre, que tienen electrones libres; se pueden mover bajo la influencia de un voltaje, como el de una batería. Los electrones son como los dominós; Cuando cierras el interruptor, una onda se mueve a través de los electrones a casi la velocidad de la luz, de modo que la luz se enciende unos nanosegundos después de que cierras el interruptor. Los electrones mismos no se mueven muy lejos ni muy rápido.

Hay mucho más en “cómo funciona la electricidad?”, Pero esa es una parte de “¿qué sucede cuando cierro un interruptor de luz?”.

Answer 16

Bueno, lo primero que debes averiguar es qué tipo de respuesta estás buscando. Daré una descripción estándar y verás si ayuda:

Algunos objetos se atraen y se repelen; En algunos casos decimos que tienen carga eléctrica, que es una propiedad como la masa. Las cargas iguales se repelen, y los opuestos se atraen. La fuerza se hace más fuerte con el tamaño de cada carga y más débil con el cuadrado de la distancia entre ellos. La materia tiende a juntar las cargas opuestas, “neutralizándolas”. La energía se libera cuando las cargas opuestas se acercan. Los diferentes átomos tienen diferentes tamaños y disposiciones de carga, por lo que si se dice que un ión Zn (2+) y un ión Cu (2+) entran en una lucha por un par de electrones, el Cu de cobre gana. Esto puede ser explotado para colocar productos químicos en una batería.

La corriente eléctrica es un flujo de cargas: los electrones reales se mueven a través del metal (un conductor). Es realmente difícil acumular una gran cantidad de carga en un solo lugar (todos se repelen), por lo que la única manera de mantener esto es hacer que vayan en círculo, bucle o “circuito”. Es por eso que cuando abres un interruptor , la corriente se detiene y, cuando se restablece el contacto físico entre las piezas de metal, la corriente vuelve a fluir.

Hay muchas metáforas para que la electricidad ayude a la gente a visualizarla (como el agua que fluye en la analogía de las tuberías), pero todas son similitudes, no exactamente.

Answer 17

Este artículo http://amasci.com/miscon/eleca.html sobre ideas erróneas difundidas por libros de texto infantiles es una de las mejores explicaciones de la electricidad. Está lleno de buenas analogías.

Algunas pepitas

Definición incorrecta

Conductor: un material que permite que las cargas pasen por sí mismas.

Aquí hay una analogía:

Conductor – como una tubería que ya está llena de agua

Aislante – como una tubería con líquido congelado; un tubo tapado por hielo

Como se ve la electricidad

Las cargas eléctricas son fácilmente visibles para los ojos humanos, aunque su movimiento no lo sea. “La electricidad” no es invisible! Nunca ha sido Cuando miras un cable metálico, puedes ver las cargas de electricidad que fluirían durante las corrientes eléctricas. Son de color plateado / metálico. Le dan a los metales su brillo de espejo. Algunos metales también tienen otros colores, latón y cobre, por ejemplo. Sin embargo, en todos los casos, las cosas de aspecto “metálico” son los electrones del metal. Una densa multitud de electrones se ve plateada; El “fluido eléctrico” es un líquido de plata. Y si los metales no estuvieran llenos de electrones móviles, no se verían metálicos.

Durante las corrientes eléctricas en los metales, los átomos permanecen inmóviles, pero el material electrónico plateado fluye lentamente a lo largo. Desafortunadamente el ojo humano no puede ver el flujo eléctrico. Eso es parte de la razón por la que la “electricidad” es tan misteriosa. Piénselo … en un acuario lleno de agua, no puede ver ninguna agua fluyendo a menos que haya burbujas o suciedad que se están arrastrando. Y cuando el agua limpia fluye a través de una manguera transparente, no se puede ver ningún flujo. Incluso si el agua fluye muy rápido, la manguera llena de agua se ve como una barra de vidrio inmóvil. Lo mismo ocurre con los cables: no hay burbujas ni suciedad transportada por la corriente eléctrica, por lo tanto, no puedes ver nada en movimiento. Puedes ver las cosas que fluyen, igual que puedes ver el agua en un acuario, pero no puedes ver ninguna cosa que fluya.

Answer 18

En realidad, el paso de electrones es un tipo de difusión de calor de electrones y enlaces químicos. Los resistores son más reacios a bajas temperaturas para dar electrones, y el movimiento de los electrones transmite diversas vibraciones en los orbitales, que es lo que es el calor.

Pero puedes amontonar incluso a los conductores para que haya demasiados electrones tratando de moverse y es por eso que las luces funcionan y la billie hierve.

Casi está relacionado con la razón por la cual el calor emite radiación electromagnética (es decir, la luz).

Answer 19

La electricidad es una forma de energía. Por lo tanto, su existencia solo se puede ver a través de sus efectos, como el movimiento mecánico en un motor para bombear agua, el efecto de calentamiento en la bobina de inmersión en agua / géiser eléctrico, la batería de los teléfonos móviles se carga / recarga, la sala se enfría por una CA (indirectamente por un motor ), Y la lista continúa.

Answer 20

Se comporta de una manera muy matemática. Hay un montón de ecuaciones y reglas que especifican cómo funciona todo, y las sigue bastante bien.

Ley de ohmios E = I * R

Ley de carga V = Q * C

Leyes de Kirchoff para voltaje y corriente.

Reglas de impedancia reactiva para inductancia y capacitancia.

Se reduce a reglas muy simples e inequívocas.

Las tuberías de agua son analogías muy básicas pero se descomponen de muchas maneras.