“¿Los electrones se mueven rápidamente a través de circuitos de corriente continua?
Los electrones en realidad se mueven muy lentamente a través de circuitos eléctricos de corriente continua (CC). Recuerde que DC es el circuito simple que obtiene cuando conecta algo como una batería a una bombilla para hacer una linterna: la transferencia de energía entre la batería y la bombilla se debe a la energía cinética de los electrones que se mueven a través de los cables de la batería. circuito.
Pero para algo tan simple como una linterna, los electrones no necesitan moverse tan rápido para transportar suficiente energía para encender la bombilla. ¡Cuando enciende una linterna, puede tomar los electrones en el interruptor hasta un minuto completo para viajar a través de la bombilla! La razón por la que la luz se enciende instantáneamente es porque ya hay muchos electrones libres en el filamento de la bombilla (así como todas las otras partes del circuito), por lo que hay una corriente neta de electrones que se mueve por todo el circuito a pesar de que los electrones en cualquier ubicación son de lento impulso. Cuando enciende la linterna, aparece un campo eléctrico casi instantáneamente en todas las partes del circuito, pero en realidad empuja electrones individuales muy lentamente. ¡La razón por la que los electrones de movimiento lento pueden realizar cualquier trabajo es porque hay tantos de ellos!
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Piénselo de esta manera: cuando esté surfeando en la playa, puede notar que las olas en realidad se mueven bastante lentamente en comparación con un nadador o un bote; en el mejor de los casos, las olas viajan un par de metros por segundo. Sin embargo, una ola tremenda como un tsunami es capaz de hundir barcos y destruir muelles simplemente debido a la fuerza combinada ejercida por la enorme masa de agua que transporta. Los circuitos eléctricos son muy parecidos: los electrones individuales viajan notablemente lentamente a través del circuito, sin embargo, hay tantos que pueden hacer todo tipo de cosas útiles.
¿Cómo transportan energía los electrones en los circuitos de corriente alterna?
Los circuitos de corriente alterna (CA) transportan energía debido a las vibraciones coordinadas de los electrones vecinos. Mientras que los circuitos de CC requieren electrones individuales para moverse (¡lentamente!) A través del circuito y transportar energía gracias a la energía cinética transportada por los electrones a medida que se desplazan a través del cable, CA logra transportar energía sin ningún movimiento general de los electrones a través del circuito.
El mecanismo para esto es bastante inteligente: cuando se activa un circuito de CA, la fuente de energía comienza a empujar electrones en un extremo de un cable. Este empuje es periódico: el electrón más cercano a la fuente se empuja hacia adelante una pequeña cantidad, pero luego se empuja hacia atrás. En general, el electrón no va a ninguna parte. Pero recuerde que los electrones no soportan acercarse demasiado el uno al otro, tan pronto como el electrón en la parte posterior de la línea es empujado hacia adelante por la fuente de energía, el electrón justo delante de él en la línea se empuja un poco hacia adelante poco demasiado. También hay un retraso de tiempo casi insignificante entre cuando el tipo en la parte posterior se mueve hacia adelante y el tipo en frente de él se mueve hacia adelante. Este “empuje” secundario retrasado a su vez hace que el penúltimo empuje al penúltimo hacia adelante un poco, y así sucesivamente a lo largo de todo el cable. Cuando la fuente de energía devuelve el electrón más alejado a su posición original, el tipo que está frente a él también puede retroceder un poco, y así sucesivamente hasta que los electrones a través del cable vuelvan a sus lugares originales. .
Para que pueda visualizar un circuito de CA como un grupo de electrones espaciados uniformemente, donde los muchachos en la parte posterior empujan periódicamente a los muchachos frente a ellos, creando ondas que viajan a través de toda la línea hasta llegar al dispositivo que está conectado a la fuente de alimentación. . Los circuitos de CA usan estas ondas para transferir energía eléctrica y funcionan sin que los electrones realmente viajen muy lejos. Esto hace que los circuitos de CA sean un ejemplo muy simple de cómo se pueden usar las ondas para transportar energía .
Recordando nuestra analogía del agua, los circuitos de CA mueven la energía de la misma manera que las ondas en el agua transportan energía. Cuando arrojas una roca a un estanque, las ondas que siguen pueden viajar a través del estanque y hacen que las hojas y otros desechos flotantes oscilen en la superficie del agua. Esto significa que la energía se ha transferido de la roca a las hojas flotantes, aunque ninguna molécula de agua haya viajado desde el punto de impacto de la roca hasta los escombros flotantes. La energía es transportada por las ondas formadas en la superficie del agua, en las que las cadenas de moléculas de agua se empujan y tiran una sobre la otra, transfiriendo energía sin mover a nadie.
Considere lo siguiente … el sistema nervioso
Las cargas de movimiento lento son la razón por la que no tienes superpoderes. Sus nervios actúan como circuitos eléctricos que llevan mensajes desde su cerebro a sus músculos, pero estos circuitos usan agua salada en lugar de cables metálicos para conducir la corriente eléctrica. Debido a que la corriente continua se mueve muy lentamente (¡especialmente en agua salada!), La mayor parte de la información se transporta en forma de corriente alterna. Las señales eléctricas hacen que varios iones disueltos en el agua salada migren rápidamente a diferentes partes de cada célula nerviosa, lo que a su vez crea nuevos campos eléctricos que se mueven alrededor de los iones en la siguiente célula nerviosa en la línea. Pero los iones y electrones reales que conducen esta corriente permanecen principalmente cerca de su célula nerviosa particular, por lo que las señales transportadas por el sistema nervioso se parecen mucho a las ondas en los circuitos de corriente alterna. La mayor limitación en la velocidad con la que las señales eléctricas pueden viajar a través del sistema nervioso implica la velocidad relativamente lenta a la que los iones y electrones cargados pueden migrar de regreso a sus posiciones originales en la célula; si no fuera por esta limitación física, sus nervios podrían dispararse arbitrariamente rápidamente ¡y tendrías reflejos súper rápidos!
fuente: Academia Khan
“Una corriente eléctrica que fluye continuamente en una sola dirección se llama corriente continua o CC. Los electrones en un cable que transporta corriente continua se mueven lentamente, pero eventualmente viajan de un extremo al otro del cable porque siguen avanzando en la misma dirección.
El voltaje en un circuito de corriente continua debe ser constante, o al menos relativamente constante, para mantener el flujo de corriente en una sola dirección. Por lo tanto, el voltaje proporcionado por una batería de linterna se mantiene estable a aproximadamente 1,5 V.
El extremo positivo de la batería siempre es positivo en relación con el extremo negativo, y el extremo negativo de la batería siempre es negativo en relación con el extremo positivo. Esta constancia es lo que empuja a los electrones en una sola dirección.
Otro tipo común de corriente se llama corriente alterna , CA abreviada . En un circuito de corriente alterna, el voltaje se invierte periódicamente. Cuando el voltaje se invierte, también lo hace la dirección del flujo de corriente.
En la forma más común de corriente alterna, utilizada en la mayoría de los sistemas de distribución de energía en todo el mundo, el voltaje se invierte 50 o 60 veces por segundo, dependiendo del país. En los Estados Unidos, el voltaje se invierte 60 veces por segundo.
La corriente alterna se usa en casi todos los sistemas de distribución de energía del mundo, por la sencilla razón de que la corriente alterna es mucho más eficiente cuando se transmite a través de cables a largas distancias. Todas las corrientes eléctricas pierden energía cuando fluyen por largas distancias, pero los circuitos de CA pierden mucha menos energía que los circuitos de CC.
Los electrones en un circuito de CA realmente no se mueven junto con el flujo de corriente. En cambio, se sientan y se menean de un lado a otro. Se mueven en una dirección durante 1/60 de segundo, y luego se dan la vuelta y van en la otra dirección durante 1/60 de segundo. El efecto neto es que realmente no van a ninguna parte.
Para su mayor iluminación, aquí hay algunos datos interesantes y útiles adicionales sobre la corriente alterna:
Un juguete popular llamado Newton’s Cradle podría ayudarlo a comprender cómo funciona la corriente alterna. El juguete consiste en una serie de bolas de metal colgadas con una cuerda de un marco, de modo que las bolas se tocan entre sí en línea recta.
Si tira de la pelota en un extremo de la línea lejos de las otras bolas y luego la suelta, esa bola se balancea hacia la línea de bolas, golpea la que está en el extremo e impulsa instantáneamente la pelota en el otro extremo de la línea. lejos del grupo.
Esta bola se balancea un poco hacia arriba y luego se da vuelta y se balancea hacia abajo para golpear al grupo desde el otro extremo, lo que empuja la primera bola lejos del grupo. Este movimiento alternativo, de ida y vuelta, continúa durante un tiempo increíblemente largo si el juguete se construye con cuidado.
La corriente alterna funciona de la misma manera. Los electrones inicialmente se mueven en una dirección, pero luego se invierten y se mueven en la otra dirección. El movimiento de ida y vuelta de los electrones en el circuito continúa mientras el voltaje continúe invirtiéndose.
La inversión de voltaje en un circuito de corriente alterna típico no es instantánea. En cambio, el voltaje oscila suavemente de una polaridad a la otra. Por lo tanto, el voltaje en un circuito de CA siempre está cambiando. Comienza en cero, luego aumenta en la dirección positiva durante un bit hasta que alcanza su voltaje positivo máximo, y luego disminuye hasta que vuelve a cero.
En ese punto, aumenta en la dirección negativa hasta que alcanza su voltaje negativo máximo, momento en el que disminuye nuevamente hasta que vuelve a cero. Entonces todo el ciclo se repite “.
fuente: Conceptos básicos de electrónica: corriente directa y alterna – para dummies
Rashmi, también puedes consultar el siguiente enlace:
Conceptos básicos de electricidad explicados simplemente.