Cómo viaja la electricidad en un circuito
La electricidad que llega a nuestros hogares se genera en las centrales eléctricas. Desde aquí, fluye a través de grandes líneas de transmisión, que la llevan a las subestaciones. Por último, las líneas de distribución llevan la electricidad desde las subestaciones hasta las casas, las empresas y las escuelas, como la tuya.
La electricidad debe tener un recorrido completo desde la central eléctrica en la que se genera hasta los cables de tu casa, y viceversa. Si el circuito está abierto (es decir, hay un hueco), la electricidad no puede fluir.
¿Y cuando se funde una bombilla? Cuando se enciende un interruptor de la luz, la electricidad fluye a través de un pequeño cable en la bombilla, que se calienta mucho y hace que el gas de la bombilla brille. Cuando la bombilla se funde, el pequeño cable se ha roto, lo que significa que el camino (circuito) se ha interrumpido, por lo que no puede fluir la electricidad.
La electricidad fluye en un círculo cerrado, llamado circuito. Para llegar a nuestros hogares, la electricidad viaja desde las centrales eléctricas, pasando por las líneas de transmisión y distribución, hasta llegar a los cables que alimentan nuestros aparatos.
Cómo viaja la electricidad por los cables
Las experiencias cotidianas de los alumnos con los circuitos eléctricos suelen llevarles a pensar de forma confusa. Los alumnos que saben que pueden recibir una descarga eléctrica si tocan los terminales de un enchufe vacío de la casa si el interruptor está encendido, creen a veces que hay corriente en el enchufe, independientemente de que lo toquen o no. (Del mismo modo, pueden creer que hay corriente en cualquier cable conectado a una batería o a una toma de corriente, independientemente de que el interruptor esté cerrado). Algunos alumnos creen que el aislamiento de plástico de los cables utilizados en los circuitos eléctricos contiene y dirige la corriente eléctrica del mismo modo que las tuberías de agua retienen y controlan el flujo de agua: Osborne (1980), Osborne & Freyberg (1985), Shipstone (1985), Shipstone & Gunstone (1985), White & Gunstone (1980)Visión científicaEl término “electricidad” (como “química”) se refiere a un área de la ciencia.Los modelos desempeñan un papel importante a la hora de ayudarnos a entender cosas que no podemos ver y, por tanto, son especialmente útiles cuando se trata de dar sentido a los circuitos eléctricos. Los modelos se valoran tanto por su capacidad explicativa como por su capacidad predictiva. Sin embargo, los modelos también tienen limitaciones. El modelo que los científicos utilizan actualmente para los circuitos eléctricos se basa en la idea de que todas las sustancias contienen partículas cargadas eléctricamente (véase la idea central
Electrón
La palabra electricidad se refiere generalmente al movimiento de electrones (u otros portadores de carga) a través de un conductor en presencia de una diferencia de potencial o un campo eléctrico. La velocidad de este flujo tiene múltiples significados. En los dispositivos eléctricos y electrónicos cotidianos, las señales viajan en forma de ondas electromagnéticas, normalmente al 50%-99% de la velocidad de la luz, mientras que los propios electrones se mueven mucho más lentamente; véase velocidad de deriva y movilidad de los electrones.
La velocidad a la que la energía o las señales viajan por un cable es, en realidad, la velocidad de la onda electromagnética que viaja a lo largo del cable (guiada por él). Es decir, un cable es una forma de guía de ondas. La propagación de la onda se ve afectada por la interacción con el material o materiales que rodean el cable, causada por la presencia de portadores de carga eléctrica (que interactúan con la componente del campo eléctrico) y de dipolos magnéticos (que interactúan con la componente del campo magnético). Estas interacciones suelen describirse mediante la teoría del campo medio por la permeabilidad y la permitividad de los materiales implicados.
Potencial eléctrico
La segunda explicación es la que veo más a menudo, pero los apuntes sobre Conceptos erróneos sobre la electricidad exponen de forma convincente la primera explicación. Sin embargo, lo que me cuesta entender es cómo este campo electromagnético generado por la corriente conduce realmente a la transferencia de energía en el circuito – cómo el campo lleva a la bombilla a brillar.
Esta es una pregunta fantástica, que de hecho tiene una respuesta fantástica. Me gustaría responder a su pregunta respondiendo a otras 3 preguntas aparentemente desconectadas, pero luego las conectaremos que finalmente llevarán a su respuesta.
Ahora, debido a su movimiento, crean un campo magnético según la regla de la mano derecha. Así, las líneas de campo magnético creadas por una carga afectarán a la otra y viceversa. Si calculas las fuerzas magnéticas que actúan sobre cada carga, encontrarás que son iguales en magnitud pero NO opuestas en dirección, como se muestra en la figura.
Como ves, la fuerza magnética que observamos es el resultado de la velocidad (o movimiento) de las cargas en un campo magnético. Por lo tanto, esta fuerza se debe a la tasa de cambio del momento “mecánico” de la partícula, es decir, el momento debido a la masa y al movimiento.