¿Puede la electricidad fluir a través del vacío?

Answer 1

Respuesta corta: no.

Según el significado habitual de “vacío”, y según la ley de Ohm, un vacío contiene cero portadores de carga gratuitos y, por lo tanto, debe comportarse como un aislante perfecto. Aplique un voltaje a través de un vacío, y no hay corriente, ya que no hay cargas que fluyen (¡porque no hay cargas en el vacío para hacer fluir!)

Por otro lado, los tubos de vacío funcionan mediante el uso de superficies metálicas calientes para inyectar nubes de electrones en el vacío, y luego conducen los electrones junto con un alto voltaje. Si hay una nube de electrones, entonces la nube misma se convierte en un conductor, ya que según la ley de Ohm podemos aplicar un voltaje y crear un flujo de carga. Además, podemos producir corrientes eléctricas en el vacío inyectando iones (de superficies químicas al rojo vivo) y luego impulsando los haces de iones con alto voltaje.

Pero piense con cuidado: si el vacío está lleno de cargas móviles, ¡ya no es un vacío! Para convertirse en un conductor, el vacío primero debe estar contaminado por cosas, por una población de materia cargada. Un vacío perfecto e ideal no tiene materia cargada, corriente cero, resistencia infinita.

Realmente no deberíamos llamarlos “tubos de vacío”, deberíamos llamarlos “tubos de nubes de electrones”, ya que no funcionarían si en realidad contuvieran un vacío perfecto. Al menos los tubos CRT están etiquetados correctamente: tubos de “rayos catódicos”. El rayo catódico era el antiguo nombre del haz de electrones.

RESPUESTA EXÓTICA: a valores suficientemente altos de campos e, como en el entorno de núcleos atómicos, el espacio vacío puede volverse conductor, porque el espacio vacío puede generar pares de electrones / positrones a partir de la nada. Esta “producción de pares” es un colapso dieléctrico, pero no un colapso de gas. Es un colapso del vacío en sí. Ver: límite de Schwinger – Wikipedia

Trivia OT: los electrones no son vacío. Llevando esto más lejos: ¡alguien descubrió que el haz de electrones en un tubo de vacío es lo suficientemente conductor como para reflejar ondas de radio! Patentaron esto como un espejo de exploración de alta velocidad para UHF y microondas. Si desea construir una cámara de radar de video que pueda ver el paisaje, simplemente haga rebotar su haz de microondas en un espejo giratorio a 60Hz, luego bote eso en un haz de electrones al vacío, barrido a 15KHz. El haz escaneado por trama se alimenta a una antena. (Luego, ilumina tu paisaje con una fuente EM de banda ancha. Las paredes y la ropa deben verse invisibles. ¿Ves monedas perdidas y anillos de oro enterrados en la arena de la playa?)

Answer 2

Depende un poco de lo que quieras decir con “electricidad”.
Una corriente de conducción, o flujo de electrones, necesita un emisor o cátodo calentado para comenzar a fluir, o alguna otra superficie donde la función de trabajo sea lo suficientemente baja como para liberar electrones a temperatura ambiente. Esto a veces se conoce como “emisión termiónica”.

Si la definición de “electricidad” se amplía para incluir la corriente de desplazamiento de Maxwell, se deduce que los campos electrostáticos que varían en el tiempo pueden propagarse a través del vacío. Por cierto, este es el mecanismo detrás de la propagación de ondas electromagnéticas a través del espacio y la “teoría de la luz electromagnética”.

Answer 3

La electricidad es un flujo de electrones y puede fluir a través de un vacío. Sin embargo, se necesita una fuerza para que el electrón se mueva a través del vacío porque el vacío tiene una gran resistencia. Una forma de aplicar una fuerza sobre el electrón es mediante la introducción de un campo.

Por ejemplo, en el clásico experimento del tubo de rayos catódicos, el cátodo se calienta y esto les da a los electrones suficiente energía para abandonar el cátodo. Un campo eléctrico grande luego acelera los electrones libres a través del vacío hacia el ánodo por una diferencia de potencial lo suficientemente grande como para acelerar el electrón y finalmente llegar a un objetivo (“saltando”, porque el vacío es un aislante y por lo tanto proporciona una resistencia muy grande )

Answer 4

Es difícil de decir porque “electricidad” no es en realidad un término definido con precisión y se refiere a una colección heterogénea de fenómenos relacionados pero diferentes. Los electrones que circulan en los cables de su casa están perfectamente felices de viajar a través del vacío. Lo que no están particularmente contentos es dejar los cables en primer lugar, porque los deja con una gran carga positiva desequilibrada debido a los núcleos, lo que atrae poderosamente los electrones hacia atrás. Por lo tanto, normalmente necesita un voltaje muy grande para comenzar las cosas.

Answer 5

Respuesta 1: No fluirán naturalmente a través del vacío, como lo harían a través de un conductor. Pero se pueden proyectar en el vacío. (Busque la pistola electrónica, para más detalles sobre eso).

Referencia https://www.physicsforums.com/th …

Respuesta 2: SI puede proporcionar energía (por ejemplo, desde un cátodo calentado), los electrones fluirán muy fácilmente a través del vacío porque no chocarán con nada para ralentizarlos. Un diodo termoiónico se conduce bien ‘en una dirección’ debido a su cátodo caliente, pero el ánodo no tiene calentador, por lo que no hay electrones disponibles para permitir que la corriente fluya en la otra dirección. La conclusión es que no es el vacío lo que determina la ‘resistencia’ efectiva, es la superficie del electrodo la que determina si están disponibles o no.

Referencia: https://www.physicsforums.com/th …

Además, lea esto: http://physics.stackexchange.com …

Conclusión: sí pueden, siempre que haya un mayor suministro de energía o una gran diferencia de potencial.
Lea acerca de los tubos CRT también, involucraron el flujo de electrones en el vacío.

Answer 6

El Sr. Nikolov tiene razón, los tubos de vacío se basaron en este principio, y de hecho requirieron un vacío para funcionar, para evitar que los filamentos se quemen (como una bombilla incandescente, que tiene un vacío en el interior) y para facilitar el flujo libre de electrones. de cátodo a ánodo, sin colisiones con moléculas de aire.

Incluso sin calor, los electrones pueden viajar a través del vacío, si la diferencia de potencial a través del espacio es lo suficientemente alta. Este fenómeno se utiliza en protectores contra sobretensiones de chispas.

Answer 7

Sí, pero requiere que el cátodo se caliente y / o que el voltaje sea lo suficientemente alto como para permitir la emisión de electrones desde el cátodo. Este es el principio sobre el que funcionan los tubos de vacío. https://en.m.wikipedia.org/wiki/ …