Flujo de electrones en un cable.

La electricidad es "flujo de electrones". Mi hijo me preguntó si esto era así, en última instancia, el cable de cobre debería desaparecer / desaparecer / terminar porque el asunto se está moviendo de un lugar a otro. No soy ingeniero eléctrico, ¿qué debo decirle?

current wire electron

— Hamayun Ali Shah
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Posiblemente relevante: amasci.com/miscon/elect.html

— ntoskrnl

¿Desaparece un río porque el agua fluye de un lugar a otro?

Pienso que es un poco corto y un poco abstracto para un niño y luego obtienes más confusión porque los ríos "desaparecen": terminan en el mar, se evaporan en el aire y caen como lluvia en algún lugar. Una pobre analogía para el flujo de carga.

— JIm Dearden

No lo veo como una mala analogía: el ciclo del agua es similar al circuito cerrado. Los electrones provienen de una batería, atraviesan el cable y vuelven a la batería.

— MSalters

Sillas musicales. Las personas (electrones) y las sillas (átomos de cobre) nunca desaparecen, simplemente se mueven de asiento en asiento. Si no hay nadie en las sillas, el cable se descarga, y si las personas están sentadas en el regazo de otras personas, el cable se carga (negativamente). Pero el cable nunca desaparece. El movimiento de electrones solo involucra unos pocos electrones de los átomos de cobre. Es el movimiento que puede usarse como trabajo. Los átomos mismos permanecen en su lugar.

— Adam Davis

Respuestas:

En un metal como el cobre, algunos de los electrones no están unidos a átomos individuales. Si se aplica un voltaje a través de un cable de cobre, estos electrones libres fluyen de un átomo al siguiente. Este flujo de electrones es una corriente eléctrica, pero los átomos de cobre en sí no se mueven, por lo que el cable de cobre no desaparece. Por supuesto, la fuente de voltaje debe suministrar electrones adicionales para que el flujo continúe.

Como analogía, piense en una cascada: la corriente eléctrica es como las moléculas de agua que caen, y las moléculas de agua caen debido a la gravedad (que es análoga al voltaje). La cascada debe recibir más moléculas de agua para que la cascada continúe existiendo, pero el lecho del río sobre el que fluyen las moléculas de agua (análoga a los átomos de cobre) no se mueve ni se desvanece.

— Nulo
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+1; en realidad, esta es la respuesta correcta: no entrará en detalles innecesarios, por lo tanto, dejará poco espacio para complicaciones adicionales en la explicación, mientras golpea el clavo con el martillo; Me gusta especialmente la analogía de la cascada, ya que el agua de la cascada en realidad regresa a la fuente ( en.wikipedia.org/wiki/Water_cycle ), lo que hace que esta analogía sea bastante completa y brillante.

Para profundizar un poco más, los electrones no se mueven a la velocidad de la luz a través del material. Su posición es probabilística, pero en general se mueven a la velocidad de deriva electrónica del material, que en realidad es bastante lenta. Las señales eléctricas a través de un cable son el campo eléctrico que se mueve a través del material.

— Rosa Richter

Para agregar otros 2 centavos, y una comprensión bastante más simplista, a menudo me resulta más fácil visualizar el flujo de corriente a través de un cable como un tubo de canicas (pequeñas bolas de cristal si eso no se traduce bien).

El cable ya tiene electrones, por lo que nuestro tubo está lleno de canicas. Al aplicar un voltaje (una fuerza electromotriz ), puede empujar una canica nueva. Cuando hace esto, sale una canica. Tome el que salió y empújelo en el otro extremo. En un circuito real, no tiene extremos para empujar electrones hacia adentro y hacia afuera, pero fluye completamente (por lo que nuestro tubo se uniría en ambos extremos).

En electrónica, no creamos ni destruimos, agregamos o eliminamos electrones *, ya están allí. Todo lo que hacemos es empujarlos. También es importante entender que no se trata de un electrón, sino del flujo. Empujas un extremo y el otro extremo se mueve. Empujar electrones en un extremo no significa que el mismo electrón empuje en el otro extremo, al igual que empujar canicas sale uno diferente.

A medida que profundizas más y más, puedes comenzar a apreciar agujeros, portadores y electrones que saltan hacia arriba y hacia abajo los niveles de energía; pero en términos simplistas, imagínense empujando canicas en un tubo.

* Sí, probablemente hay excepciones, pero no son relevantes.

— Oliver
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La respuesta más simple que puede dar es que por cada electrón que sale de un extremo del cable, otro electrón es "empujado" en el otro extremo del cable. Por lo tanto, a pesar de que hay un "flujo" de electrones, ¡ el cable no pierde electrones (sin pérdida neta)!

— Guill
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