Flusso di elettroni in un filo

L'elettricità è "flusso di elettroni". Mio figlio mi ha chiesto se è così, quindi alla fine il filo di rame dovrebbe scomparire / svanire / finire perché la questione si sta spostando da un posto all'altro. Non sono un ingegnere elettrico, cosa dovrei dirgli?

current wire electron

— Hamayun Ali Shah
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Forse pertinente: amasci.com/miscon/elect.html

— ntoskrnl

Un fiume scompare perché l'acqua scorre da un luogo all'altro?

Penso che sia un po 'corto e un po' astratto per un bambino e poi ottieni più confusione perché i fiumi "scompaiono" - finiscono nel mare, evaporano nell'aria e cadono come pioggia da qualche parte. Una scarsa analogia per il flusso di carica.

— JIm Dearden,

Non lo vedo come una cattiva analogia: il ciclo dell'acqua è simile al circuito chiuso. Gli elettroni provengono da una batteria, passano attraverso il filo e rientrano nella batteria.

— Salterio,

Scale musicali. Le persone (elettroni) e le sedie (atomi di rame) non scompaiono mai, si limitano a spostarsi da un posto all'altro. Se nessuno è nelle sedie, il filo viene scaricato e se le persone sono sedute in grembi di altre persone il filo viene caricato (negativamente). Ma il filo non scompare mai. Il movimento degli elettroni coinvolge solo alcuni degli atomi di rame molti elettroni. È il movimento che può essere usato come lavoro. Gli atomi stessi rimangono al loro posto.

— Adam Davis,

Risposte:

In un metallo come il rame alcuni degli elettroni non sono legati ai singoli atomi. Se viene applicata una tensione attraverso un filo di rame, questi elettroni liberi scorrono da un atomo al successivo. Questo flusso di elettroni è una corrente elettrica ma gli atomi di rame stessi non si muovono, quindi il filo di rame non svanisce. Naturalmente, la sorgente di tensione deve fornire elettroni aggiuntivi affinché il flusso continui.

Come analogia, pensa a una cascata: la corrente elettrica è come la caduta delle molecole d'acqua e le molecole d'acqua cadono a causa della gravità (che è analoga alla tensione). La cascata deve essere alimentata con più molecole d'acqua affinché la cascata continui ad esistere, ma il letto del fiume sul quale scorrono le molecole d'acqua (analogo agli atomi di rame) non si muove o svanisce.

— Nullo
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+1; in realtà, questa è la risposta corretta - non entrerai in dettagli inutili, facendo così poco spazio per ulteriori complicazioni nella spiegazione, mentre colpisci l'unghia con il martello; Mi piace in particolare l'analogia della cascata, poiché l'acqua della cascata ritorna effettivamente alla fonte ( en.wikipedia.org/wiki/Water_cycle ), rendendo questa analogia abbastanza completa e brillante.

Per approfondire, gli elettroni stessi non si muovono alla velocità della luce attraverso il materiale. La loro posizione è probabilistica, ma nel complesso si muovono alla velocità di deriva degli elettroni del materiale, che in realtà è piuttosto lenta. I segnali elettrici attraverso un filo sono il campo elettrico che si muove attraverso il materiale.

— Rosa Richter,

Per aggiungere altri 2 centesimi e una comprensione un po 'più semplicistica, spesso trovo più facile visualizzare il flusso di corrente attraverso un filo come un tubo di biglie (palline di vetro se ciò non si traduce bene).

Il filo contiene già elettroni, quindi il nostro tubo è pieno di biglie. Applicando una tensione (una forza elettromotrice ), puoi inserire un nuovo marmo. Quando lo fai, viene espulso un marmo. Prendi quello che è saltato fuori e spingilo nell'altra estremità. In un circuito reale, non ha le estremità per spingere gli elettroni dentro e fuori, ma scorre tutto intorno (quindi il nostro tubo sarebbe unito insieme ad entrambe le estremità).

In elettronica, non creiamo o distruggiamo, non aggiungiamo o rimuoviamo elettroni *: sono già lì. Tutto ciò che facciamo è spingerli avanti. È anche importante capire che non è un elettrone a essere spinto in giro, è il flusso. Spingi un'estremità e l'altra si muove. Spingere gli elettroni a un'estremità non significa che gli stessi elettroni spingano all'altra estremità, proprio come spingere i marmi ne esce uno diverso.

Mentre scavi sempre più in basso, puoi iniziare ad apprezzare buchi e portatori ed elettroni che saltano su e giù per i livelli di energia; ma termini semplicistici, immagina di spingere i marmi in un tubo.

* Sì, ci sono probabilmente delle eccezioni, ma non sono rilevanti.

— Oliver
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La risposta più semplice che puoi dare è che per ogni elettrone che esce da un'estremità del filo, un altro elettrone viene "spinto" dall'altra parte del filo. Pertanto, anche se c'è un "flusso" di elettroni, il filo non perde alcun elettrone (nessuna perdita netta)!

— Guill
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