He aprendido que la electricidad sigue el camino de menor resistencia. Me pregunto cómo en el instante exacto de activar el circuito, ¿el flujo determina cuál sería el camino de menor resistencia? ¿Cómo se produce la comunicación en un circuito?

Answer 1

La electricidad es el flujo de electrones. Ahora, acabas de encender un circuito. Debido a la diferencia de potencial, los electrones comenzarán a fluir en todos los caminos posibles disponibles para ellos. La otra parte de la historia es la resistencia: una alta resistencia significa que los electrones tendrán más oposición a fluir, por ejemplo, por colisiones con los átomos en los diferentes caminos. Una trayectoria en el circuito en vivo que tenga una mayor resistencia tendrá electrones con menos trayectoria libre media. Cuanto mayor es la trayectoria libre media, más se desplaza el electrón, y mayor es el número de electrones que viajan a través de esa trayectoria.
Entonces, si la resistencia es menor, la cantidad de electrones que pasan será mayor. Esta es una forma de ver cómo el flujo decide el camino.

Por la velocidad aproximada de los electrones en un material de ~ 10 ^ 7 cm / s (para semiconductores, por ejemplo), esto parece ser instantáneo para nosotros. Pero si de alguna manera logras reducir el tiempo a esa escala, supongo que deberías poder observar este efecto. (Supongo)

Answer 2

¿Qué significa “encender” un circuito? Imagina que conectas un dispositivo a una pared con una toma de corriente y una toma de tierra, o conectas dos extremos de un cable a una batería. La toma de pared o la batería crean una diferencia de potencial entre los dos extremos (vivo / tierra o +/-) del circuito. Esta diferencia de potencial crea un campo eléctrico E en toda la red de circuitos. Este campo eléctrico se propaga muy rápidamente (a la velocidad de la luz, o esencialmente de manera instantánea) a lo largo del circuito. Esta es la “información” que le dice a todos los electrones de todo el circuito que comiencen a fluir de una vez. El campo eléctrico imparte una fuerza F = qE en objetos cargados. Pero algunas regiones de la red tienen una mayor resistencia (material diferente, que es una fuerza opuesta en el movimiento de los electrones. Así que, a pesar de ser arrastrado por la fuerza eléctrica, los electrones aquí no pueden producir tanta corriente).

(El campo eléctrico no es necesariamente el mismo en todo el circuito, pero este no es el punto esencial. También es más fácil pensar en los circuitos en términos de voltajes).

Parece que estás imaginando la electricidad como el flujo de una gran cantidad de electrones a través de la red, donde cada electrón va desde un punto de partida hasta un punto final. Te estás imaginando que el electrón tiene que elegir con el camino a seguir. Esto no es correcto. Hay muchos electrones que se mueven en ambos caminos; solo hay más corriente en un camino.

De hecho, la velocidad promedio de un electrón en un cable de cobre es muy lenta. El artículo de Wikipedia calcula que la velocidad de deriva de los electrones en un cable de cobre con 3 amperios que fluyen a través es de aproximadamente 1 metro por hora. Cuando conectas un dispositivo eléctrico, realmente solo se extrae energía de los electrones que ya estaban presentes en los cables (los electrones recibieron energía del campo eléctrico que recibió energía de la batería …). Por lo tanto, no debería pensar realmente en la electricidad como el flujo de electrones individuales, sino más bien como el movimiento de grandes volúmenes de electrones: hay tantos metales que incluso a bajas velocidades de deriva, puede haber grandes corrientes.

Answer 3

Los electrones o protones no se originan en la batería, pero están presentes en todas partes dentro del cable. Cuando el interruptor está cerrado todos los electrones se mueven en cadena. Es por eso que no toma tiempo para que la bombilla brille !! Este caso es análogo al agua que comienza a fluir dentro de un tubo ya lleno.

Consideremos este tubo doblado en Y:

Digamos que una de sus ramas está obstruida y está permitiendo menos agua. ¡Pero ya hay agua dentro del tubo! Entonces, cuando el agua comienza a fluir, fluye menos agua a través de la rama obstruida y más a través de la otra.

Esto se debe a que el gradiente de presión en ambas ramas debe ser el mismo. De la misma manera, la caída potencial de voltaje de un punto a otro punto debe ser la misma en todos los caminos a través de cualquiera de los dos puntos dentro de un cable.

Answer 4

Imagina que el electrón es agua, el conductor es el tubo. El conductor siempre tiene agua dentro. Entonces, el conductor se divide en dos.

El que tiene una mayor resistencia dificulta el flujo de electrones (el tubo pequeño).
El de baja resistencia permite que los electrones fluyan fácilmente (la tubería grande).

Siempre fluirá más agua a través del tubo más grande (baja resistencia) que del tubo más pequeño (alta resistencia).
No significa que el agua no fluya a través de la pequeña tubería.
Más agua (electrones) simplemente fluye a través de la ruta de menor resistencia (es decir, la tubería grande)

Answer 5

Imagine que el agua fluye por gravedad a través de un tubo con una separación que divide su sección transversal en una proporción de 2: 1. Su vista lateral debe verse algo como esto. La parte inferior del tubo se cerrará inicialmente con una tapa. Perdona mi crudo dibujo.
Tan pronto como se abre la tapa, el nivel del agua desciende igualmente en ambas partes del tubo, es decir, la partición derecha transporta el doble de la corriente de agua que la de la partición izquierda y, sin embargo, cada partícula de agua es ajena al hecho de que Hay una separación en el medio. El agua simplemente fluye, bajo la gravedad. En la separación, el doble de las partículas de agua se mueven a través de la partición izquierda simplemente porque, ¡el doble de las partículas de agua pueden encajar!

Del mismo modo, imagine que el circuito es un medio a través del cual fluyen miles de millones de electrones, ignorando por completo el circuito que tienen delante. Cuando se enfrente a un cruce, no se detenga y piense en qué camino tomar y qué camino ofrece menos resistencia, ni prueban ambos caminos durante un par de nanos segundos antes de decidir la proporción en la que se dividen en el punto final. nodo. Son criaturas sin sentido impulsadas por la corriente que no pueden ser detenidas por ellas. Cualquiera que sea el camino puede acomodar más electrones, toma más electrones y el flujo sigue y sigue, hasta que no hay una diferencia de voltaje para conducirlos.

Answer 6

Si tiene una salida al estadio y el juego ha terminado, pero algunas personas quieren detenerse por alguna razón, llamemos resistencia. Seguirá a las personas con la mayor movilidad y velocidad con la fuerza aplicada externamente de “el juego terminó” y es hora de irse a casa “Podemos suponer que las personas no caminan instantáneamente a toda velocidad, por lo que el flujo actual de personas puede Tómese el tiempo para alcanzar el estado estable. Esto es como la inductancia que tiene resistencia, pero la velocidad de respuesta de la corriente di / dt depende de la relación entre la fuerza de tensión potencial y la inductancia L desde di / dt = V / L hasta que la tasa de flujo es limitado a una corriente o flujo de personas máximo determinado por la resistencia de la trayectoria y el ancho más rápidos, como en el cable I = V / R.

En ambos casos, a medida que el denominador disminuye (resistencia o inductancia) el valor de la corriente, I aumenta. ( El camino de menor resistencia)

Pero a menudo la corriente fluye en el aire desde los campos eléctricos de la nube del relámpago y la ionización es un camino aleatorio esteo de pequeñas descargas, llamado streamer o escalera de tijera, y pequeñas fluctuaciones de humedad y polvo afectan la descarga parcial y la reacción en cadena de la ionización. Como cada nano detonación, como una chispa de dedo ESD, crea un gas de aislamiento que empuja el arco alejándose ligeramente de la línea recta o del camino más corto, mientras que el campo eléctrico quiere que atraiga la corriente en una línea recta en el espacio más corto. Pero el resultado es que la ruta más corta es la ruta de menor resistencia que navega alrededor del gas de ozono O3 más aislante producido por cada descarga de hidrógeno combustible, por lo que termina pareciéndose a una línea irregular irregular de nube a tierra y no a una línea recta. .

La reacción en cadena del streamer es más rápida que un abrir y cerrar de ojos y se sigue en el mismo camino exacto debido al aire mixto ahora ionizado (con un camino de baja resistencia) pero ahora con una fuerte corriente de descarga desde la nube, y un posible rebote o Dos de no ser descargados completamente.

Answer 7

Esa premisa en la pregunta no es completamente cierta. Es cierto pero no está completo.

La electricidad sigue todos los caminos, y aquellos con la menor resistencia obtienen el mayor tráfico. Cuando el camino de menor resistencia es MUCHO menos resistente, aparecerá como si ese fuera el único camino que se tomara, pero otros caminos tendrán una cantidad proporcional de tráfico.

Puede escuchar el argumento de “menor resistencia” al referirse a los rayos. Es cierto que su cuerpo es menos resistente a la electricidad que el aire, pero los rayos también están perfectamente felices de viajar por el aire, como lo demuestra el hecho de que hay un espacio de aire entre su cuerpo y las nubes cargadas. Si ve un video de un rayo de un cuerpo en cámara lenta, también es probable que vea electricidad que fluye alrededor de la persona a medida que su cuerpo calienta el aire a su alrededor y libera agua y electrolitos (es decir, sal) en el aire.

Answer 8

“La electricidad sigue el camino de la menor resistencia” es una declaración errónea, o al menos, una engañosa. El hecho es que la electricidad sigue todos los caminos disponibles y sigue cada uno en proporción inversa a su resistencia. Así que la mayoría de la electricidad sigue el camino de menor resistencia, la segunda más sigue el camino de la segunda resistencia menor, y así sucesivamente. Si una ruta tiene el doble de resistencia que la otra, la mitad de la corriente fluirá a través de ella como la otra.

El hecho es que, como sugiere, la electricidad no tiene idea de qué camino tiene menos resistencia, pero la diferencia de voltaje disminuye muy rápidamente a lo largo de los caminos más resistentes, lo que significa que la electricidad tiene menos fuerza motriz para fluir. Sin embargo, no habrá camino con ninguna conductividad medible que no tenga algo de corriente, por pequeña que sea.

Answer 9

Usted está operando bajo el supuesto de que el flujo de electrones es como el agua que fluye de un grifo: antes de encenderlo, no hay nada, y después de encenderlo, wallah, hay cosas. Este es un error bastante común.

La forma en que debe imaginarse el circuito es como el circuito cerrado que es, con el agua (electrones) ya sentada en la tubería (cables). Antes de encender el circuito, no hay corriente, pero los electrones todavía están allí. Una vez que enciende el circuito al inducir un voltaje (diferencia de presión), los electrones a lo largo de todo el circuito comienzan a moverse (esencialmente) al mismo tiempo, al igual que el agua en la tubería, o un montón de canicas en una tabla que de repente inclinado.

Cambiemos las analogías ahora a los coches y autopistas. Digamos que el camino está lleno, parachoques a tope. Si usted (un electrón) se acerca a una bifurcación en la carretera, con un lado que tiene un límite de velocidad de 100 (menor resistencia) y el otro lado que tiene un límite de velocidad de 50 (mayor resistencia), con los límites de velocidad aplicando 10 millas hacia abajo En la carretera, no tiene que probar personalmente ambas carreteras para saber cuál tiene un límite de velocidad más alto (menor resistencia) porque los autos que se encuentran delante de usted estarán haciendo espacio más rápidamente en esa carretera. Ambas carreteras tienen corriente, pero como la corriente se define como la carga (simplifique eso al número de electrones, porque es ese número multiplicado por una constante) que fluye a través de un punto por segundo, la rama con mayor resistencia (automóviles / electrones más lentos) tiene baja corriente
(Tenga en cuenta que los “límites de velocidad” son análogos a la velocidad a la que los electrones viajan en el medio debido a las propiedades físicas / eléctricas del medio. No implican que los electrones “conozcan” el límite como lo haría un ser humano; simplemente se comportan de acuerdo a las leyes de la física.)

Un punto importante que se debe quitar es que los electrones no siguen solo el camino de menor resistencia; más de ellos lo hacen, pero todos los caminos están llenos de electrones en movimiento (piense en la analogía de las tuberías, con resistencias más altas representadas por tuberías de menor diámetro). (Gracias a Frank Mlinar por señalar que no lo mencioné explícitamente originalmente).

Sin embargo, en líneas más largas, la resistividad del material y la velocidad de propagación (la velocidad a la cual la señal se propaga a través del material) juega un papel, y la información sobre los elementos del circuito toma un tiempo considerable para alcanzar el generador de voltaje. Es un material más avanzado (para EE), por lo que no tiene que preocuparse por eso. Solo un poco más de conocimiento, si te interesa.

Answer 10

La electricidad no prueba un camino, luego otro. Siempre está intentando todos los caminos, todos al mismo tiempo. Siempre. Esa es la naturaleza de la electricidad. Incluso cuando nada está conectado, lo está intentando. Donde hay una menor resistencia hay más flujo de corriente. Donde hay alta resistencia, hay menos flujo. Debe haber algún nivel de conductancia (lo opuesto a la resistencia) para que fluya cualquier corriente.

Tenga en cuenta que la palabra intentar es un antropomorfismo. (Uh, tuve que buscar esa ortografía). Es atribuir una característica humana a la electricidad. No intenta hacer nada. Simplemente reacciona a su entorno de la única manera que puede.

Me gusta más la respuesta de Sanghyun Wang , hasta ahora eso es. Sus primeros dos párrafos son grandes. El resto es bueno, pero me gusta su intro lo mejor.

Answer 11

El agua en esta imagen no es consciente, y una molécula de agua no se comunica con las otras moléculas para decir “¡Hey, el camino fácil está aquí!” Y, sin embargo, el agua fluye fuertemente a través de los caminos de menor resistencia y no fluye mucho a través de las áreas de mayor resistencia.

Es algo así como para la electricidad.

Answer 12

Tu pregunta está relacionada con la ley de Ohm. El “flujo” normalmente se refiere a la corriente, comúnmente dado el símbolo ‘I’. La ley de Ohm establece que I = voltaje / resistencia, por lo que la corriente (I) es inversamente proporcional a la resistencia. Esto no nos dice cómo se determina en el instante existente (¿un nanosegundo, probablemente menos que eso?). La electrónica se enseña a menudo usando el agua y la plomería como una analogía. Si un tanque de agua se presenta con múltiples tuberías de salida, el flujo será el más fuerte, el más grande y el menos resistente. No conozco los detalles de la mecánica cuántica que ocurren con cada electrón o la rapidez con que cada molécula de agua se ve afectada por el cambio de presión. Buena pregunta, pero en la práctica no importa para crear sistemas electrónicos o de plomería.

Answer 13

La electricidad es análoga al agua que fluye en un río. El lecho del río es el cable o canal y el agua la corriente de partículas o electrones cargados. El flujo de las partículas cargadas se llama corriente. El voltaje se puede considerar como el empuje de cargas o la fuente de la corriente del río. El estado es simple, cuando hay un empuje constante detrás de usted, siempre que el río (o las cargas) fluya, se lo puede empujar y tirar en diferentes direcciones y hay una inclinación a ser empujada hacia el camino abierto más grande .

Entonces, si tiene 2 caminos paralelos con, por ejemplo, dos resistencias de 20 ohmios. La corriente total, por ejemplo 1 amp, se dividirá en partes iguales, pero la suma de las corrientes de trayectoria siempre se sumará al 1 amp original. Aquí hay una analogía. Supongamos que fluye agua de un río y cavas dos canales uno a la izquierda y otro a la derecha, pero inicialmente los haces de 1 pie de ancho. Ahora el flujo de agua se dividirá en partes iguales en cada camino. Ahora, si un canal se dejara a 1 pie de ancho pero el otro canal se expandiera a 2 pies de ancho. El canal de dos pies dos tomará más agua. Es irrelevante cómo el agua decide fluir en qué canal porque está siendo empujada por la corriente detrás de ella para que fluya y quiere seguir fluyendo. De la misma manera la electricidad quiere completar el circuito; Es decir, encontrar un camino de tierra y retorno. En nuestro circuito, la resistencia tiene una relación inversa con el canal de agua. Así que el canal de 2 pies está asociado a la resistencia más pequeña; es decir, menos resistencia por lo que más área para fluir.

La respuesta final es que, en realidad, no importa qué camino toma la corriente o el agua, siempre que llegue al otro extremo.

Answer 14

Imagine dos tuberías similares, una con una pequeña abertura en el extremo y otra con una abertura más grande, inicialmente vacía, conectada a una fuente de agua común, como un tanque de agua.

Ahora sustituya los cables en lugar de los tubos, abriendo en lugar de la resistencia (en realidad la conductancia), el tanque de agua con la batería. Eso lo explicará.

Answer 15

Decir que la electricidad sigue el camino de menor resistencia es simplemente incorrecto. Una corriente eléctrica fluye en cada camino disponible. La cantidad de corriente en cada ruta es inversamente proporcional a la resistencia de la ruta (suponiendo una caída de voltaje dada).

Answer 16

El entrelazamiento cuántico ya ha ayudado en la “decisión”.

El entrelazamiento cuántico ya ha ayudado en la “decisión” de si un electrón debe expresarse en una sola hendidura o en una trayectoria de doble hendidura.

La molécula de agua es una partícula extremadamente más ofuscada que un electrón. Sus enredos los están tirando en múltiples direcciones.

A diferencia de la molécula de agua, el fotón es una criatura muy enfocada. La susceptibilidad de los electrones a enfocarse en su propósito de vida está bastante cerca de la del fotón.

Supongo que un H2O resolvió por completo que no respondiera bien al enredo que pertenece a cada componente de la molécula de agua, sino que se enredara como una molécula de H2O en su totalidad.

¿Cuál es el propósito de la vida?

El propósito de la vida es enredarse uno mismo. El propósito de la vida está determinado por uno mismo, por el propio enredo innato con los demás y con el Universo.

Cuanto mayor sea el paquete de enredos, menos podrás hacer lo tuyo. Es una lucha de clases socialista, te guste o no.

Answer 17

Wow tantas analogías anteriores.
No sé por qué las personas no comparten lo fundamental de que la electricidad fluye en dirección opuesta a los electrones.
Entonces, uno de los electrones ha alcanzado su destino de voltaje potencialmente más bajo, la energía se devuelve en forma de electricidad a la fuente.
Es curioso cómo esto se puede describir con una analogía de la banca de depósito en garantía, pero no lo estamos haciendo.
Los electrones son minúsculos y, por lo tanto, su peso no impide una transferencia extremadamente rápida y, por lo tanto, genera electricidad instantánea.

Answer 18

Una divertida analogía de la ley de ohmios.

Mira, el chico del amplificador, tiene que llegar allí para ser exprimido
Puede poner este tiempo en buen uso en TDR, para detectar roturas de cable
Referencia TDR: reflectometría en el dominio del tiempo

Answer 19

Eso es más simplificado. La electricidad siempre toma todos los caminos. Sin embargo, a veces la resistencia de una ruta es tantos órdenes de magnitud más alta que la corriente que la atraviesa puede ignorarse por completo.

Answer 20

La electricidad no sabe qué camino tiene la menor resistencia. Fluye en todos los caminos disponibles. La trayectoria con la menor resistencia tiene una caída de voltaje alta a través de ella, por lo que la fuerza impulsora detrás de la corriente es alta, lo que lleva a una mayor corriente forzada a través de esa trayectoria.
Imagine que el agua es forzada a través de una tubería con muchas secciones de grosor variable. Al igual que la forma en que el agua fluye rápidamente a través de secciones más delgadas, la corriente fluye rápidamente en el camino con la menor resistencia.