Flujo de Electrones

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Objetivos

Terminada la lección podrás:

• Definir lo que es la electricidad estática, corriente y flujo de electrones.
• Enumerar las características de un flujo de electrones.
• Explicar los factores que afectan un flujo de electrones.
• Diferenciar entre lo que es el flujo convencional y el flujo de electrones.

Definición

La electricidad estática es un fenómeno que se puede definir como la acumulación de cargas eléctricas en una zona de baja conductividad en la superficie de un material. A diferencia de la corriente eléctrica, donde las cargas se mueven de manera continua a través de un conductor, en la electricidad estática las cargas permanecen en un lugar hasta que encuentran una forma de descargarse.

Este fenómeno ocurre comúnmente en la naturaleza. Es el responsable de que tengamos tormentas eléctricas. Percibimos el flujo de los electrones a través de un rayo. La luz es emitida por electrones al cambiar de nivel energético.

Corriente de electrones en la tierra

Se refiere al flujo de electrones a través de un material. La atmósfera terrestre recoje los electrones los cuales se concentran en las nubes y en la tierra. Los electrones pueden fluir desde la nube a la Tierra, desde la Tierra a la nube y entre nube y nube. Esto produce los rayos. Los rayos es el flujo de electrones a través de la atmósfera. Cuando esto ocurre se emite luz y el trueno es el sonido debido al paso inmediato de los electrones al moverse en enormes cantidades.

Flujo de Electrones

Una corriente de electrones es el flujo ordenado de electrones a través de un conductor, como un cable, cuando se aplica una diferencia de potencial (voltaje). Este flujo de electrones es lo que comúnmente llamamos corriente eléctrica.

Características de una corriente de electrones:

1. Movimiento de electrones: En un material conductor, como los metales, los electrones están débilmente ligados a los átomos y pueden moverse libremente. Cuando se aplica un voltaje, los electrones fluyen desde la zona de mayor densidad de electrones (potencial negativo) hacia la zona de menor densidad de electrones (potencial positivo), creando la corriente.
2. Dirección del flujo:
   • Corriente de electrones: Los electrones, que tienen carga negativa, se mueven del polo negativo al polo positivo de la fuente de energía.
   • Convención de corriente: Históricamente, la dirección de la corriente eléctrica se definió como el flujo de carga positiva, es decir, de polo positivo a polo negativo, antes de que se descubriera que los electrones, con carga negativa, eran los que realmente se movían. Esta es la corriente convencional, que se utiliza en la mayoría de los diagramas y fórmulas eléctricas.
3. Corriente continua (CC) y alterna (CA):
   • En corriente continua (CC), los electrones fluyen en una sola dirección a través del conductor, como en las baterías.
   • En corriente alterna (CA), el flujo de electrones cambia de dirección periódicamente, como en la electricidad que se distribuye en hogares.

Factores que afectan la corriente de electrones:

1. Voltaje: La corriente de electrones depende de la diferencia de potencial aplicada al conductor. Cuanto mayor es el voltaje, mayor será el flujo de electrones.
2. Resistencia: Los materiales ofrecen cierta resistencia al paso de electrones. Según la Ley de Ohm:
   • I=V/R
   • ​Donde I es la corriente, V es el voltaje y R es la resistencia.
   • Cuanta mayor resistencia tenga un material, menor será la corriente de electrones para un voltaje dado.
3. Tipo de material: Los conductores, como los metales, tienen muchos electrones libres que pueden moverse fácilmente, mientras que los aislantes, como la goma o el plástico, tienen muy pocos electrones libres, lo que impide el flujo de corriente.

Una corriente de electrones es el movimiento ordenado de electrones a través de un conductor bajo la influencia de un voltaje. Es lo que permite que los dispositivos eléctricos funcionen, desde un simple foco hasta sistemas eléctricos complejos.

En la imagen podemos observar un panel al que se le han agregado dos resistores. Los resistores son dispositivos que limitan el paso de la corriente. Son utilizados para limitar el voltaje y la corriente que fluye por un circuito. Estos siguen la ley de Ohm

Ejemplos sobre electricidad estática

Algunos ejemplos de la forma en que se manifiesta la electricidad estática se pueden observar y analizar utilizando la simulación y observando los siguientes vídeos.

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Simulación 1: Uno o dos globos y la electricidad estática

Utiliza la simulación para explicar la relación entre la electriciad estática, la carga eléctrica y la fuerza eléctrica. Describe y dibuja los modelos de las cargas y los conceptos de transferencia, inducción, atracción, repulsión y tierra. Haz prediciones sobre la fuerza y la distancia.

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Vídeos

Flujo convencional vs flujo de electrones

Ley de Ohm

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