1r ciclo Condensador conectado a una batería

[Volta]

Si conectamos un condensador a una batería hay movimiento de cargas de una placa a otra hasta que se alcanza el mismo potencial ¿Por qué? Sé que es porque la diferencia de potencial del circuito abierto se hace cero, pero no lo entiendo muy bien, me gustaría una explicación más física ¿La diferencia de voltaje en la pila no haría que los electrones se muevan solo dentro de la batería? ¿Por qué todo el circuito? ¿Por qué el voltaje de una placa es igual al voltaje de un borne?

[arivasm]

Re: Condensador conectado a una batería

Quizá debas tener claro lo siguiente

¿La diferencia de voltaje en la pila no haría que los electrones se muevan solo dentro de la batería? ¿Por qué todo el circuito?

No hace falta que pienses en la carga de un condensador. Piensa en algo bastante más simple: unes ambos bornes de la batería con un sencillo conductor. Hay flujo de carga tanto dentro de la pila (por ejemplo, a través de un puente salino) como fuera, que es de electrones. Es más: en una pila química ésta funciona precisamente porque los electrones producidos en una de las semirreacciones (la que está conectada al borne que etiquetamos como -) son consumidos (con el concurso de trasladar electrones que lleva a cabo el conductor) en la otra semirreacción. Un ejemplo sería ésta:

En el electrodo de la izquierda se produce la semirreacción $\rm Zn \to Zn^{2+} + 2 e^-$, mientras que en el de la derecha la semirreacción $\rm Cu^{2+} + 2e^{-} \to Cu$. El flujo de carga negativa en el conductor, de izquierda a derecha, se equilibra con el flujo neto de carga a través del puente salino: las cargas negativas de éste (iones cloruro) fluyen hacia la izquierda, y las positivas (potasio) hacia la derecha.

Junto con la corriente en el conductor hay una corriente en el interior de la pila.

En el caso de la carga del condensador el proceso es semejante: el flujo de electrones saliente del borne izquierdo termina en una de las placas del condensador, mientras que de la otra se extraen electrones que van al borne de la derecha. Por supuesto, el proceso no puede continuar indefinidamente, como sucede cuando hay un conductor (dejando de lado el agotamiento de los reactivos, por supuesto). Ahora, a medida que se cargan las placas, aparece un nuevo campo que hace que los electrones sean empujados de vuelta. El final se produce cuando este campo anula al que crea la pila en el sistema. La condición para ello es simple: puesto que el campo final en los conductores es nulo, no hay diferencias de potencial entre los bornes y las placas: la diferencia de potencial entre éstas es la misma que la que hay entre los bornes de la pila.

[Volta]

Re: Condensador conectado a una batería

¿Pero el campo eléctrico creado por la batería no se crearía solo dentro de la batería? Fuera de ella no crea campo eléctrico ¿No? Por ejemplo en un cable que no tiene resistencias se considera que no hay diferencias de voltaje, porque la resistencia del cable se considera despreciable. En la siguiente imagen


¿En el cable superior por qué circula corriente? Si la diferencia de voltaje en ese tramo es nula ¿Por qué circula la corriente si no hay intensidad de campo? El movimiento de las cargas en un circuito me tiene un poco mareado.

La explicación que has dado la he entendido un poco, pero sigue sin aclararme de todo por qué el voltaje es el mismo y por qué se mueven las cargas.

[arivasm]

Re: Condensador conectado a una batería

¿Pero el campo eléctrico creado por la batería no se crearía solo dentro de la batería?

No. Piensa en cualquier camino, físico (por ejemplo un conductor) o no (un camino imaginario) que una ambos bornes yendo por el exterior de la batería. Al existir una diferencia de potencial entre ambos, aplicando la definición de potencial, $V_+-V_-=\int_+^-\vec E\cdot\dd\vec r$ está claro que no es posible que el campo sea nulo en todos los puntos del recorrido, pues de lo contrario deberíamos tener que $V_+=V_-$

¿En el cable superior por qué circula corriente? Si la diferencia de voltaje en ese tramo es nula ¿Por qué circula la corriente si no hay intensidad de campo?

Si acudimos a la ley de Ohm, el voltaje en un conductor ideal es nulo porque la resistencia es nula. Ahora bien, en un conductor ideal, sin resistencia, no hay razón alguna por la que las cargas no puedan moverse. Piensa en el medio más obvio de todos: el vacío. La resistencia eléctrica obviamente es nula y por supuesto que se pueden mover las cargas por él. En el fondo no es más que el principio de inercia: un cuerpo (un portador de carga) libre de fuerzas tendrá un movimiento uniforme.

La intensidad de campo es imprescindible para que la corriente circule por un medio que tiene resistividad. Haciendo un símil mecánico, no hacen falta fuerzas para que una carreta se pueda mover por el espacio interestelar. Otra cosa diferente es hacerla avanzar por un barrizal.

[Volta]

Re: Condensador conectado a una batería

No. Piensa en cualquier camino, físico (por ejemplo un conductor) o no (un camino imaginario) que una ambos bornes yendo por el exterior de la batería. Al existir una diferencia de potencial entre ambos, aplicando la definición de potencial, $V_+-V_-=\int_+^-\vec E\cdot\dd\vec r$ está claro que no es posible que el campo sea nulo en todos los puntos del recorrido, pues de lo contrario deberíamos tener que $V_+=V_-$



Si acudimos a la ley de Ohm, el voltaje en un conductor ideal es nulo porque la resistencia es nula. Ahora bien, en un conductor ideal, sin resistencia, no hay razón alguna por la que las cargas no puedan moverse. Piensa en el medio más obvio de todos: el vacío. La resistencia eléctrica obviamente es nula y por supuesto que se pueden mover las cargas por él. En el fondo no es más que el principio de inercia: un cuerpo (un portador de carga) libre de fuerzas tendrá un movimiento uniforme.

La intensidad de campo es imprescindible para que la corriente circule por un medio que tiene resistividad. Haciendo un símil mecánico, no hacen falta fuerzas para que una carreta se pueda mover por el espacio interestelar. Otra cosa diferente es hacerla avanzar por un barrizal.

Lo primero lo puedes aplicar porque el campo es conservativo y la diferencia de voltaje no depende del camino ¿no?

Pero las cargas chocan con con los iones, por lo que si no me equivoco deberían irse parando.

[arivasm]

Re: Condensador conectado a una batería

Lo primero lo puedes aplicar porque el campo es conservativo y la diferencia de voltaje no depende del camino ¿no?

Por supuesto. Si no no podrías definir el potencial.

Pero las cargas chocan con con los iones, por lo que si no me equivoco deberían irse parando.

Entonces estás planteando que el conductor ofrece resistencia.

Ten en cuenta que el origen de la resistencia eléctrica no es el choque contra los iones. Eso es un modelo inválido, una explicación "como si...". El origen de la resistencia eléctrica es cuántico.