Un "circuito eléctrico" puede estar formado por bucles en los que las cargas pasan a través de diversos materiales, como
- (1) Tubos (cobre, aluminio, aleación de plomo-estaño, plata, oro, mercurio, tungsteno, bronce, latón, níquel, ...),
- (2) Gas ionizado (lámpara de neón o lámpara fluorescente)
- 3. Semiconductores de tipo N (la mayoría de los cuales son electrones no ligados)
- 4) Semiconductor tipo P (los electrones son portadores minoritarios),
- 5. Superconductores de tipo I (inserte la capa superficial como "pares"),
- (6 ) Superconductores de tipo II (también como "pares" entre flujos),
Dentro de estos 6 grupos mencionados por mí (que se pueden encontrar en el circuito eléctrico) los electrones se mueven de manera diferente. Un cable tiene diferentes propiedades...
¡Espero que sólo pregunte por el primero, director!
Además, los electrones se mueven en un golpe de rayo ("relámpago") de manera diferente a como lo hacían antes.
Lo mismo se aplica a los electrones que se mueven en el plasma asistidos por campos magnéticos (reactor termonuclear, "Tokomak"). De todos modos, estos dos casos no corresponden a "circuitos", así que no los puse en la lista.
En la electrólisis, sin embargo, el tanque de electrólisis está dentro de un circuito eléctrico, pero lo que se mueve en él no son necesariamente electrones, sino iones (cationes y aniones). Por eso no lo puse en la lista.
Como pueden ver, la conductividad eléctrica es un fenómeno poderoso.
La teoría clásica que describe muy bien la CONSTRUCCIÓN ELÉCTRICA EN LOS CONSUMIDORES y la describe sorprendentemente bien a nivel microscópico (no atómico) es la teoría propuesta por el científico alemán Paul Karl Ludwig Drude en 1900. La física es física cuántica, pero en este caso este modelo clásico describe muy bien la conductividad en los metales. En resumen, eso sería algo:
Los electrones son acelerados por un campo eléctrico generado por una fuente conectada a los terminales de un cable. En su movimiento acelerado, los electrones se reflejan e incluso se invierten cuando chocan con los iones de la red. Se mueven de manera "zigzagueante", pero finalmente hay un movimiento medio de la red (corriente eléctrica) hacia el polo positivo al que se atraen los electrones. Después de cada colisión, los electrones se aceleran de nuevo hasta que vuelven a colisionar, y así sucesivamente.
En las colisiones con iones en la red cristalina de un conductor, los electrones transfieren su energía cinética al ión, que la absorbe aumentando su amplitud de oscilación. En otras palabras, la temperatura del material aumenta. Finalmente, el metal conductor alcanza el equilibrio térmico con el medio ambiente, por lo que la electricidad se disipa en forma de calor (ley de Joule).
Un aumento de la temperatura (correspondiente a un aumento de las vibraciones de los iones) también aumenta la sección de impacto efectivo (probabilidad de que las cargas de corriente choquen con los iones fijados en el conductor). Por lo tanto, la frecuencia de impacto aumenta y el conductor conduce menos (disminución de la conductividad eléctrica a medida que aumenta la temperatura).
Un cálculo extremadamente simple con el modelo de Drude muestra que el vector de densidad de corriente J es proporcional al campo eléctrico E en el conductor. La proporcionalidad constante es exactamente la misma que la conductividad eléctrica mencionada anteriormente. Esta relación microscópica con el MATERIAL lleva directamente a la proporcionalidad entre la corriente y la caída de voltaje en el cable (ley Oma).
Por último, se puede añadir que los electrones se mueven en un circuito eléctrico bajo ciertas restricciones basadas en principios físicos, que siempre deben ser observadas. Por ejemplo, si los electrones entran y salen en corrientes diferentes, entrando y saliendo de NODO (como en el caso de la soldadura de varios alambres), la suma de todas las cargas entrantes debe ser igual a la suma de todas las cargas salientes (ley de corrientes de Kirchhoff), debido a la preservación de la carga eléctrica.
Si, por el contrario, debido al ahorro de energía (MESH), se pasa por un circuito que forma un circuito cerrado, la suma de todas las tensiones de las fuentes electromotrices debe ser igual a la suma de todas las caídas de tensión de los elementos disipadores (resistencias), es decir, la suma algebraica de todas las tensiones de la red debe ser igual a cero (ley de Kirchhoff actual). Esta segunda ley básica de los circuitos de corriente continua (DC) y corriente alterna (AC) NO se cumple si no se ahorra energía.
Esto se puede hacer con las corrientes que se están usando. Si la longitud de onda de la variación no es mucho mayor que la mayor dimensión del circuito, se comportará efectivamente como una antena, irradiará energía electromagnética y hará que la ley de voltaje de Kirchhoff sea ignorada. Por esta razón no utilizamos frecuencias superiores a 20 kHz para los primeros ejercicios de laboratorio en los circuitos con los estudiantes (aunque nuestros gMaya de la misión, que la ley de voltaje de Kirchhoff sea ignorada.
