La tensión en alterna, ¿Qué ocurre físicamente?

[fcogim]

Buenos días:

No visualizo la corriente alterna. En continua, si tenemos dos puntos de diferencia de potencial, entiendo que físicamente hay diferencia de cantidad de electrones entre ambos puntos. En los bornes de una fuente continua, supongo que hay excedente de electrones en el polo negativo y por defecto en el positivo. En función de esta diferencia de electrones entre ambos polos, proporcionalmente habrá una mayor o menor diferencia de potencial. En una pila se van produciendo exceso de electrones y huecos en cada uno de los polos de forma química. Entiendo que el movimiento de los electrones/hueco dentro de la pila es desde el vaso al polo correspondiente.

En la tensión alterna, si cambia la polaridad de fuente con el tiempo, ¿significa que en un conductor la concentración de electrones cambia a razón de la frecuencia?. ¿Este cambio de polaridad no implica un movimiento de electrones y por tanto una corriente? Si tomamos una toma corriente de una casa, en la fase de esta toma de corriente, sin conectar nada, ¿Qué están haciendo los electrones dentro del conductor? ¿Se están moviendo los electrones continuamente hasta la bobina del transformador que suministra?



Gracias y disculpen la simpleza de la pregunta.

 

[sergiot]

Hacia donde apunta la pregunta? cual es la razón practica de algo que no tiene sentido?
Si no hay nada conectado, sea alterna o continua, no hay circuito cerrado y no hay circulación de electrones.

 

[Dr. Zoidberg]

Buenos días:

No visualizo la corriente alterna. En continua, si tenemos dos puntos de diferencia de potencial, entiendo que físicamente hay diferencia de cantidad de electrones entre ambos puntos. En los bornes de una fuente continua, supongo que hay excedente de electrones en el polo negativo y por defecto en el positivo. En función de esta diferencia de electrones entre ambos polos, proporcionalmente habrá una mayor o menor diferencia de potencial. En una pila se van produciendo exceso de electrones y huecos en cada uno de los polos de forma química. Entiendo que el movimiento de los electrones/hueco dentro de la pila es desde el vaso al polo correspondiente.

En la tensión alterna, si cambia la polaridad de fuente con el tiempo, ¿significa que en un conductor la concentración de electrones cambia a razón de la frecuencia?. ¿Este cambio de polaridad no implica un movimiento de electrones y por tanto una corriente? Si tomamos una toma corriente de una casa, en la fase de esta toma de corriente, sin conectar nada, ¿Qué están haciendo los electrones dentro del conductor? ¿Se están moviendo los electrones continuamente hasta la bobina del transformador que suministra?



Gracias y disculpen la simpleza de la pregunta.

No exidte tal cosa como "el movimiento de electrones". Lo que se "transmite" es el campo electrico y sus variaciones.
Creo que vas a tener que aprender electricidad de nuevo con una visión mucho mas moderna, por que eso de los electrones es de la época del Atomo de Bohr...

 

[vrainom]

Si tomamos una toma corriente de una casa, en la fase de esta toma de corriente, sin conectar nada, ¿Qué están haciendo los electrones dentro del conductor? ¿Se están moviendo los electrones continuamente hasta la bobina del transformador que suministra?

En un generador de alterna lo que va cambiando con el tiempo es el potencial, al ir variando el campo magnético varía el campo eléctrico en las líneas de distribución, pero si no hay una vía o circuito que conecte esas líneas los electrones no tienen a donde ir.

Compáralo con una bomba de agua cuya salida está bloqueada: hay presión de agua en la tubería, pero no hay flujo.

 

[murder]

Si no hay circuito cerrado no hay nada de nada. Solo hay un "potencial" latente que se activará al cerrar el circuito con alguna carga o bien a lo bruto con un cortocircuito.

Para entender la corriente alterna, piensa en ella como una vibración. Así de simple.

 

[eiefem]

No exidte tal cosa como "el movimiento de electrones". Lo que se "transmite" es el campo electrico y sus variaciones.
Creo que vas a tener que aprender electricidad de nuevo con una visión mucho mas moderna, por que eso de los electrones es de la época del Atomo de Bohr...

...lo que se "transmite" te lo cuento yo que, poniendo un enchufe sin quitar la corriente, tenía el rollo de cable al lado con los dos polos pelados y en un tirón me tocaron en la sien, porque estaba medio tirado en el suelo.
¿Tu has visto "Forrest Gump"? Pues a él solo le pegó continua

 

[capitanp]

Un video didáctico

 

[Nuyel]

¿significa que en un conductor la concentración de electrones cambia a razón de la frecuencia?

Digamos que sí, pero en la práctica no, o al menos, no en una escala considerable. Si ves el promedio, la concentración permanece igual.

¿Este cambio de polaridad no implica un movimiento de electrones y por tanto una corriente?

Sí, existe una corriente, considera que en un circuito abierto esta es de la propagación en el conductor y es mínima pero teóricamente no es nula, además dependiendo de la carga puede haber también un desfase entre la corriente y el voltaje.

¿Qué están haciendo los electrones dentro del conductor?

Dar vuelta al rededor del átomo como siempre. La corriente alterna no funciona como la continua, no la puedes imaginar como que los electrones hacen todo el viaje.

¿Se están moviendo los electrones continuamente hasta la bobina del transformador que suministra?

No realmente, aún si lo ves de la forma clásica
En realidad, el voltaje que recibe la carga se estaría generando por los electrones que tiene cerca ya que el campo eléctrico es lo que se mueve, no los electrones en sí, estos reaccionan al campo en realidad.
Para el caso de la alterna al haber una variación en un lado este genera un campo que se propaga al siguiente electrón, este reacciona al campo y su desplazamiento vuelve a generar otro a su al rededor propagándose al siguiente, la variación de potencial entre uno y otro es mínima, pero la onda se va propagando constantemente y acumulándose con el tiempo.

 

[fcogim]

Me cuesta, no se si lo he entendido, lo que se transmite es el campo eléctrico, este campo es la fuerza que ejerce una carga sobre otra situada a una distancia, esta fuerza se transmite en todo el conductor electrón a electrón, este campo va variando de valor y sentido según la onda senoidal. Los electrones aunque estén en circuito abierto siguen recibiendo la acción de este campo originado en la fuente, pero la propagación se interrumpe al estar el circuito abierto.
Cuando me refiero al movimiento de electrones quería decir al movimiento a las orbitas de los átomos cercanos, y que se transmite como si fuera una reacción de unos a otros, en la fuente se generan exceso y defecto y se ¿el campo eléctrico no hace que los electrones pasen a las orbitas de átomos contiguos?

 

[Nuyel]

Los electrones aunque estén en circuito abierto siguen recibiendo la acción de este campo originado en la fuente, pero la propagación se interrumpe al estar el circuito abierto.

Se interrumpe en continua por que no existe una onda, en alterna nunca se interrumpe, incluso se puede crear un efecto de rebote que provoca que el voltaje regrese, de hecho, ese efecto se aprovecha para medir cortes en cables al enviar un pulso y medir el rebote, también es la razón por la que se dice que en las tarjetas madre de 2 memorias por canal ocupes el canal más alejado para terminar las pistas correctamente, de lo contrario la señal pasa a la RAM y continua el trazo hasta rebotar en la terminal abierta y puede interferir con la señal de la RAM insertada.

¿el campo eléctrico no hace que los electrones pasen a las orbitas de átomos contiguos?

Sí, pero esa representación es más aplicable en continua donde de una batería va del negativo al positivo por todo el circuito, el problema de que lo imagines así es cuando pasamos a alterna por que van y vienen, ¿cómo podría ir y venir el electrón desde la central a cientos de kilómetros? aunque intentáramos justificar que es el transformador de la línea de distribución que está en el poste fuera de tu casa todavía hay cientos metros entre uno y otro, y considerando que a 60Hz la longitud de onda es de 30cm es imposible.

El campo eléctrico es el que transfiere la energía, el movimiento de los electrones solo es resultado de dicho campo, al igual que el movimiento de estos genera otro y este se propaga constantemente.

 

[vrainom]

Quiero hacer un un sumario rápido según comprendo yo el fenómeno eléctrico y por favor corríjanme si me equivoco:

1) El campo eléctrico en un conductor lo causa la acumulación de los vectores del giro y órbita de los electrones, lo que provoca la repulsión y movimiento de electrones en un conductor. Este movimiento no es libre, están constantemente "rebotando" contra los átomos (iones) en el conductor lo que explica las pérdidas en los conductores.

2) La velocidad del campo eléctrico es la velocidad de la luz, pero la velocidad de desplazamiento neto de los electrones, debido a que están interactuando con los átomos del material conductor es mucho más lenta, menor a 100um por segundo

3) El trabajo en la carga es el flujo de electrones a través de esta

 

[printido]

Me cuesta, no se si lo he entendido, lo que se transmite es el campo eléctrico, este campo es la fuerza que ejerce una carga sobre otra situada a una distancia, esta fuerza se transmite en todo el conductor electrón a electrón, este campo va variando de valor y sentido según la onda senoidal. Los electrones aunque estén en circuito abierto siguen recibiendo la acción de este campo originado en la fuente, pero la propagación se interrumpe al estar el circuito abierto.

No se transmite el campo eléctrico per se, si fuese así dependeria inversamente del cuadrado de la distancia y aunque un cable mida miles de kilómetros sigue dando corriente al final del trayecto, ya que esta solo depende de la resistencia que haya. Lo que se transmite es una diferencia de potencial eléctrico que comúnmente lo llamamos como voltaje o tensión e incluso cuando hablamos de reacciones electroquímicas se le llama fuerza electromotriz cuando realmente no es una fuerza.

El potencial eléctrico es la energia potencial eléctrica por unidad de carga. Un voltio es igual a un julio dividido por un culombio.

Cuando me refiero al movimiento de electrones quería decir al movimiento a las orbitas de los átomos cercanos, y que se transmite como si fuera una reacción de unos a otros, en la fuente se generan exceso y defecto y se ¿el campo eléctrico no hace que los electrones pasen a las orbitas de átomos contiguos?

Antiguamente estaba la teoria del enlace metálico. Los metales tienen la capacidad de tener electrones libres, de tener a sus electrones de valencia desarraigados del átomo. Se postulaba que habia como un fluido electrónico o nube de electrones en la red cristalina que conforman los metales. No estoy muy puesto en mecanica cuantica asi que no sabria decirte como está la sitacion actual. Creo recordar que era con bandas o niveles de energía pero como digo, en mecánica cuantica flaqueo un poco.

 

[fcogim]

Voy al origen a ver si me aclaro, voy a imaginar la espira del alternador de la central que produce la energía que consumo. El campo magnético en este alternador, crea un campo eléctrico variable. El campo eléctrico ejerce una fuerza en la carga de la espira y se produce un movimiento de cargas, una corriente eléctrica. Siendo la diferencia de potencial el trabajo realizado por unidad de carga, para mover la carga de A a B dentro de un campo eléctrico, como el campo es variable, el potencial es variable. Imagino que esto es lo que pasa dentro de la espira, una variación de campos eléctrico y magnético, lo que ocurre en la espira se va transmitiendo a lo largo del conductor. Lo único que se ocurre es que la variación de los campos en los electrones de la espira afectan al campo de los electrones continuos y sucesivamente hasta llegar al punto de consumo. pero para que varíe la diferencia de potencial en el punto de consumo, el campo tiene que estar variando también?. El concepto de transmitir un campo es como una reacción en cadena, uno se altera al variar el contiguo y así sucesivamente. No se si me voy acercando o me voy perdiendo más todavía.

 

[Dr. Zoidberg]

No se si me voy acercando o me voy perdiendo más todavía.

Mejor olvidate de los electrones y de la espira del generador....

 

[printido]

Voy al origen a ver si me aclaro, voy a imaginar la espira del alternador de la central que produce la energía que consumo. El campo magnético en este alternador, crea un campo eléctrico variable. El campo eléctrico ejerce una fuerza en la carga de la espira y se produce un movimiento de cargas, una corriente eléctrica. Siendo la diferencia de potencial el trabajo realizado por unidad de carga, para mover la carga de A a B dentro de un campo eléctrico, como el campo es variable, el potencial es variable. Imagino que esto es lo que pasa dentro de la espira, una variación de campos eléctrico y magnético, lo que ocurre en la espira se va transmitiendo a lo largo del conductor. Lo único que se ocurre es que la variación de los campos en los electrones de la espira afectan al campo de los electrones continuos y sucesivamente hasta llegar al punto de consumo. pero para que varíe la diferencia de potencial en el punto de consumo, el campo tiene que estar variando también?. El concepto de transmitir un campo es como una reacción en cadena, uno se altera al variar el contiguo y así sucesivamente. No se si me voy acercando o me voy perdiendo más todavía.

Un campo magnético variable no crea un campo eléctrico, lo que crea es una tensión, una diferencia de potencial. La cual es constante si el campo magnético variable lo hace a un ritmo constante. Es la ley de faraday. Por eso cuando alimentamos una bobina con corriente alterna vemos que se "crea" una caida de tensión en la propia bobina. La corriente alterna crea un campo magnético (ley de ampere) el cual es variable ya que la corriente es también variable y este campo magnético variable crea una tensión constante en la bobina que se le suele denominar como tensión inducida o autoinducida.

 

[capitanp]

Ya es momento de aclarar mas

 

[fcogim]

Ya es momento de aclarar mas

gracias por el enlace, el video es demoledor con mi idea previa, ni siquiera lo entiendo del todo, ni el movimiento ni el empuje entre electrones es el origen de la transmisión de energía.

Un campo magnético variable no crea un campo eléctrico, lo que crea es una tensión, una diferencia de potencial. La cual es constante si el campo magnético variable lo hace a un ritmo constante. Es la ley de faraday. Por eso cuando alimentamos una bobina con corriente alterna vemos que se "crea" una caida de tensión en la propia bobina. La corriente alterna crea un campo magnético (ley de ampere) el cual es variable ya que la corriente es también variable y este campo magnético variable crea una tensión constante en la bobina que se le suele denominar como tensión inducida o autoinducida.

Igual lo he expresado mal, pero no es lo mismo? He encontrado esto.



"Toda variación del flujo magnético que atraviesa un circuito cerrado produce en él una corriente eléctrica inducida." Dicho de otra forma, los campos magnéticos variables producen a su alrededor campos eléctricos. Ley de Ampère-Maxwell.

El campo magnético variable, no crea un campo eléctrico, el campo siempre existe, solo que lo modifica. La modificación del campo eléctrico de forma variable implica la fuerza electromotriz. ¿es correcto así?

Lo que deducido del video a muy groso modo, Estos campos se propagan a lo largo del conductor como onda electromagnética a razón de la velocidad de la luz,
Los campos eléctricos actúan sobre los electrones pero los electrones no desplazan a lo largo de todo el circuito, el movimiento de los electrones es de 0,1 mm/sg aproximadamente.

 

[printido]

Igual lo he expresado mal, pero no es lo mismo? He encontrado esto.



"Toda variación del flujo magnético que atraviesa un circuito cerrado produce en él una corriente eléctrica inducida." Dicho de otra forma, los campos magnéticos variables producen a su alrededor campos eléctricos. Ley de Ampère-Maxwell.

El campo magnético variable, no crea un campo eléctrico, el campo siempre existe, solo que lo modifica. La modificación del campo eléctrico de forma variable implica la fuerza electromotriz. ¿es correcto así?

Lo que deducido del video a muy groso modo, Estos campos se propagan a lo largo del conductor como onda electromagnética a razón de la velocidad de la luz,
Los campos eléctricos actúan sobre los electrones pero los electrones no desplazan a lo largo de todo el circuito, el movimiento de los electrones es de 0,1 mm/sg aproximadamente.

Para nada es lo mismo. Ya sea una bateria o un alternador lo que hace que se muevan los electrones por un cable, estos no se mueven porque se crea un campo eléctrico. Si fuese así recordando la ley de coulomb, la fuerza que se ejerceria sobre esos electrones sería inversamente proporcional a la distancia al cuadrado. Cosa que no ocurre. En el video podrás ver un ejemplo muy ilustrativo en el minuto 5:30.

Lo que se crea es una diferencia de potencial a lo largo del circuito la cual se reparte entre todos los elementos del circuito siguiendo la ley de kirchoff de las tensiones.

 

[Nuyel]

Si fuese así recordando la ley de coulomb, la fuerza que se ejerceria sobre esos electrones sería inversamente proporcional a la distancia al cuadrado.

Si pones una pila de imanes repeliéndose dentro de un tubo de cristal, mueves uno y se moverán todos porque cada imán genera su propio campo y se repelerán mutuamente. El campo eléctrico también se propaga y pongo énfasis en esa palabra porque no es que llegue del principio al final, sino que al ir moviendo los electrones se van moviendo los campos también, pero respecto a cada electrón, no respecto al primer electrón que se movió. Al final es el campo lo que empujará a cada electrón a moverse, la ley de coulomb si quieres meterla no se modifica, solo que la estas considerando a macro escala entre el primer electrón y el ultimo sin considerar que en realidad aplica a escala atómica entre cadenas de átomos de por medio. A macro escala pasa lo del ejemplo del video, el campo fluye en el aire y llega con menos fuerza hasta el otro lado sin pasar por el cable.