¿Es el voltaje la velocidad de los electrones?

La corriente es la cantidad de electrones que pasan a través de un cable. ¿Podemos decir que el voltaje es la velocidad de esos electrones?

¿Es el voltaje la velocidad de los electrones?

No, no es la velocidad de los electrones que se mueven dentro del conductor.

La unidad de voltaje es energía potencial por carga :

Un ejemplo...

Imagina que tenemos una bola de masa M = 10 kg .

Esta bola existe en un campo gravitacional conservador (el campo gravitacional de la Tierra). Si queremos elevarlo a una altura de 1 metro, debemos, de alguna manera, suministrar una cantidad X de energía, que le da a la pelota la velocidad suficiente para moverse 1 m por encima de su superficie.

Le daremos a la pelota esta cantidad de energía en términos de energía cinética (velocidad). Entonces lanzamos la pelota hacia arriba con cierta velocidad, y a medida que la pelota se mueve hacia arriba, su velocidad disminuye; y su energía potencial aumenta hasta que se detiene y toda la energía cinética se convierte en energía potencial.

La siguiente imagen muestra la cantidad de energía potencial para una bola de masa M = 10 kg a diferentes alturas sobre el nivel del mar:

Pero, ¿y si queremos hacer una escala genérica?
Para cualquier bola de una masa arbitraria, a cualquier altura, podemos obtener la cantidad de energía por cada 1 kg (energía por masa):

Ahora podemos decir que, a una altura de 3 metros sobre el nivel del mar, cualquier objeto de masa X tendrá una cantidad de energía igual a 29.4 julios por cada 1 kg de masa. Esto se debe al campo gravitacional de la tierra .

El voltaje , o potencial eléctrico , es la cantidad de energía potencial (julios) que tendrá cualquier "cuerpo cargado" dentro de un campo eléctrico , por cada 1 coulomb de carga eléctrica en él.

El voltaje es una propiedad de un campo eléctrico.

Un campo eléctrico se comporta un poco como un campo gravitacional. Los objetos en un campo gravitacional se unen. Caída de una piedra en un campo gravitacional y acelerará hacia abajo, tomando energía del campo.

Los campos eléctricos, a diferencia de los campos gravitacionales, tienen polaridad. Caiga un electrón en un campo eléctrico y acelerará en la dirección de la carga positiva. El electrón no tiene voltaje, tiene una carga: coulombs .$1.6×10^{−19}$

La cantidad de fuerza que se aplica al electrón depende del voltaje de los lados positivo y negativo del campo y de su distancia.

Eso es todo en el espacio libre. ¿Qué pasa dentro de un cable? La situación allí es mucho más como un tubo lleno de bolas que un espacio libre. Aplique una fuerza a la pelota en un extremo y empujará la pelota en el otro extremo. Aplique un voltaje a un cable y los electrones se moverán, forzando el que está en el extremo positivo. La cantidad de fuerza aplicada corresponde al voltaje aplicado al cable.

La clave de este modelo es que la fuerza viaja mucho más rápido que las bolas / electrones que lo transmiten: no requiere una bola / electrón para atravesarlo, solo requiere que empuje a sus vecinos.

Toma un escenario en tiempo real,

Podemos tomar agua como analogía.

Consideremos un tanque superior y un grifo de agua que se suministra desde este tanque superior.

Ahora,

Cada vez que abra un grifo, el agua pasará por este grifo.

La cantidad de agua que pasa es equivalente a la corriente

A qué presión viene, eso es voltaje

No, el voltaje es la "energía potencial" dada a los electrones. Como si tomas una piedra y levantas. Hasta que no conecte una carga, el electrón no irá a ninguna parte.

Si lo deja caer por la piedra (o conecta una resistencia en su fuente de voltaje), la energía mueve la piedra (electrones).

¿Es el voltaje la velocidad de los electrones?

No

El voltaje es una medida de cuánta energía se entrega para cargar. En su forma más básica, se imparte un electrón (carga básica) 1.602 × 10 ⁻¹⁹ julios cuando se mueve a través de una diferencia de potencial eléctrico de un voltio. Luego se dice que un electrón tiene una energía de 1 electronvoltio.

Entonces el voltaje es energía dividida por carga.

Puedes comenzar con potencia y multiplicarla por tiempo para obtener energía:

Energía = Potencia × tiempo = V ⋅ I × tiempo.

Ahora sustituya Q (cargo) por el tiempo actual × y obtendrá:

Energía = V ⋅ Q o V = Energía / Q .

Esta es en realidad una pregunta de física. No creo que haya un método experimental disponible en los límites de la disciplina de ingeniería eléctrica para responder a esta pregunta de manera creíble.

Dicho esto, comúnmente se cree que la velocidad de los electrones en un conductor que experimenta el flujo de corriente es en realidad bastante lenta en comparación con la velocidad de la luz. Esto a menudo se conoce como la "velocidad de deriva" de los electrones. Sin embargo, los efectos del voltaje y la corriente en los electrones se propagan a través del conductor a casi la velocidad de la luz. La analogía habitual es una tubería llena de canicas. Si empuja la canica en un extremo de la tubería, la canica en el otro extremo experimentará el empuje casi instantáneamente a pesar de que ninguna de las canicas intermedias se movió.

El voltaje es la presión que empuja los electrones alrededor de un circuito. No dice nada sobre su velocidad. Si toma una batería de 1.5V y no la conecta a nada, entonces todavía hay 1.5V presente, a pesar de que no fluyen electrones por ningún lado.

Además, el voltaje es la diferencia de presión entre dos puntos. Solo puede medir el voltaje entre un punto y otro. Es por eso que también se llama "diferencia potencial".

Es posible calcular la velocidad media de los electrones si conoce la corriente, las propiedades físicas del cable (particularmente su área de sección transversal) y las propiedades del material del que está hecho el cable (el espacio entre los átomos y cuántos hay electrones libres por átomo).

No, el voltaje no es la velocidad de los electrones a través de un cable, pero la corriente (casi) sí.

Usted dijo: "La corriente es la cantidad de electrones que pasan a través de un cable", pero esto no es del todo correcto. La corriente es la cantidad de carga eléctrica (electrones) que pasa a través de un conductor por unidad de tiempo. El amperio , nuestra unidad de medida de corriente, se define como 1 coulomb de carga eléctrica por segundo. La corriente es un valor de tasa.

Para la analogía de la tubería de agua , la carga (coulombs) es análoga al volumen de agua (galones), la corriente (amperios) es análoga al caudal de agua (galones por minuto), y el voltaje es análogo a la presión del agua que está causando fluir.

El voltaje no es una propiedad de los electrones. Los electrones son los "sujetos" tal como son. Un voltaje (o diferencia de potencial) es la 'capacidad' de transportar una determinada carga. En electrónica, esta carga generalmente es transportada por electrones. Un voltaje más alto puede transportar más electrones, por lo tanto, induce una corriente más alta.
Otra forma de verlo es que el voltaje es la cantidad de energía potencial que un electrón gana o pierde al viajar de un potencial a otro potencial. De esta manera, el voltaje es muy similar a la energía potencial en cinética: si levanto una pelota, las propiedades de la pelota no cambian pero gana energía potencial.

Si un electrón era una canica, el voltaje es como la altura de la pendiente sobre la que se encuentra la canica.

Podría ser una pendiente realmente alta, millas de altura. Puede ser un pequeño aumento, solo un par de centímetros. Eso es lo que está determinado por el voltaje.

La velocidad de los electrones depende de la densidad del cable. También depende del número de átomos libres en el conductor.

Piense en ello como empujar la arena a través de las piedras. Cuanto más densas son las piedras, más difícil se hace empujar la arena a través de ellas.

Mientras más arena (electrones libres) haya dentro, menos distancia necesitará empujar para que la misma cantidad de arena caiga en el otro extremo.

Para más detalles, puede leer sobre la velocidad de deriva . La velocidad real de un electrón en el ejemplo es tan pequeña como 23 µm / s.

De hecho, el voltaje influirá en la velocidad de los electrones : en la fórmula dada, reemplace I por U / R y verá que la velocidad aumentará con el voltaje.

Mucha información buena aquí para aclarar su pregunta.

El voltaje puede considerarse como la diferencia de energía entre dos puntos dentro de una red (diferencia de potencial), piense en el voltaje que cae a través de una resistencia. Diferente en cada extremo debido a la potencia disipada a través de la resistencia misma.

Si desea considerar el voltaje de suministro a un circuito (EMF, fuerza electromotriz), puede considerarse como la presión que fuerza la corriente a través del circuito.

una nota sobre el flujo de electrones

Se considera que la convención es que la corriente se mueve de + a -, esto sin embargo el flujo de electrones es - a +. Las fórmulas, por supuesto, funcionarán con esta convención, ya que generalmente no nos importa el flujo de electrones, a menos que nos interesen los semiconductores, sin embargo, es importante recordar que realmente fluyen de - a + (el electrón es un portador de carga negativa).

Espero que esto junto con los muchos otros comentarios ayude. Tony

No. La respuesta más simple posible es que el voltaje es la densidad de los electrones. Es decir, la "presión" requerida para empujarlos juntos contra su fuerza repulsiva. Por supuesto, esto se complica por otros factores, como el medio en el que se están moviendo.