Secundaria ¿Por qué el cátodo de una pila no internviene en la diferencia de potencial?

[Ingun]

Hola a todos, gracias por dedicar un tiempo a este hilo =).

Estoy terminando ya el tema de corriente, y me he encontrado con un escollo que me está costando un poco. Lo he posteado en otros hilos pero creo que la imagen del libro es demasiado liosa y he hecho otro dibujo que os adjunto:



Se trata de un circuito con 3 baterías, una de ellas, la E3, con el interruptor abierto en el circuito. Las otras dos tienen sus polos negativos interconectados. Mis preguntas:

(1) ¿Por que el polo positivo de la batería E3, aunque esté abierto su interruptor, no colabora en la atracción de cargas negativas? Al fin y al cabo está conectado a los polos negativos de las otras dos baterias. Es que el libro hace como si no exisitiera hasta que se cierra el interruptor. Aun con el interruptor abierto, ¿no debería haber un flujo + desde la batería E3 a las otras dos?

(2) ¿Por qué hay un flujo de corriente de Intensidad = 0.085 microA? ¿De dónde sale?

Creo que comprendiendo estas dos cuestiones, podría resolver por mí mismo el resto de problemas que estoy teniendo para entender este circuito.

Muchas gracias!

[Al2000]

Re: ¿Por qué el cátodo de una pila no internviene en la diferencia de potencial?

(1) Porque la batería E3 no está conectada al resto del circuito. Sigues pensando en el potencial de un punto, cuando lo importante es la diferencia de potencial. Si no conectas el otro extremo de la batería al circuito, pues entonces no se podrá aplicar la diferencia de potencial que ésta provoca. Un ejemplo de otra área, a ver si sirve para clarificar algo el concepto. Imagina que tomas una bomba hidráulica y sumerges el tubo del extremo que chupa en un pozo de agua; en el otro extremo enrosca un tapón, que selle completamente la salida de la bomba. Ahora acciona la bomba... ¿qué crees que ocurra?

(2) Para determinar la corriente hay que resolver el pequeño circuito de dos mallas que queda una vez que eliminas la rama inferior.

Saludos,

Al

[Ingun]

Re: ¿Por qué el cátodo de una pila no internviene en la diferencia de potencial?

(1) Porque la batería E3 no está conectada al resto del circuito. Sigues pensando en el potencial de un punto, cuando lo importante es la diferencia de potencial. Si no conectas el otro extremo de la batería al circuito, pues entonces no se podrá aplicar la diferencia de potencial que ésta provoca. Un ejemplo de otra área, a ver si sirve para clarificar algo el concepto. Imagina que tomas una bomba hidráulica y sumerges el tubo del extremo que chupa en un pozo de agua; en el otro extremo enrosca un tapón, que selle completamente la salida de la bomba. Ahora acciona la bomba... ¿qué crees que ocurra?

Pues creo que no ocurrirá nada porque la bomba no podrá producir una diferencia de presiones, pero me puedo estar equivocando mucho (aún estoy en secundaria :-P).

Por otro lado, y estoy muy lejos de querer estar en desacuerdo de alguien que sabe muchísimo más que yo (es más que probable que esté equivocado), no puedo entender una diferencia de potencial sin pensar en los potenciales de dos puntos, y por tanto, en campos eléctricos.

¿Realmente no hay diferencia de potencial entre el polo positivo de la batería E3 y los polos negativos de las otras dos baterías? Pienso que debería haber una atracción de electrones hacia el + de E3, aun con el circuito abierto. Me está costando bastante entender esto :-(

[Chusg]

Re: ¿Por qué el cátodo de una pila no internviene en la diferencia de potencial?

¿Realmente no hay diferencia de potencial entre el polo positivo de la batería E3 y los polos negativos de las otras dos baterías? Pienso que debería haber una atracción de electrones hacia el + de E3, aun con el circuito abierto.

Piensa esto: si hubiera una atracción de electrones hacia el polo + con el circuito abierto, como la corriente no puede fluir a través del circuito, la carga se tendría que ir acumulando en algunos puntos del mismo. Esta redistribución de carga sólo ocurre durante un tiempo muy corto al abrir o cerrar el circuito, o al conectar la batería. Pero cuando se alcanza un estado estacionario (cuando hay la misma corriente en todos los puntos de una rama del circuito) la carga no se acumula en ningún punto del cable ni de la batería, sólo fluye. Si en esa rama no fluye la carga (por estar el circuito abierto) es que en ese trozo no hay campo eléctrico ni diferencia de potencial: es un conductor en equilibrio.

El quid de la cuestión es lo que te apuntaba en otro hilo: el campo eléctrico de la batería induce una redistribución de cargas que se propaga rápidamente por el conductor, pero el campo eléctrico final dentro del conductor NO es el mismo que produciría la batería en ese punto en el vacío, ni mucho menos. Las pequeñas cargas superficiales que se han acumulado en la superficie del conductor influyen en el campo, hasta el punto de que pueden hacer que sea cero si el conductor está en equilibrio (es decir, si el circuito está abierto).

Edit: dices "aun estoy en secundaria" y en tu pefil pones "nivel: universidad-ingeniería". Algo no cuadra...

[Ingun]

Re: ¿Por qué el cátodo de una pila no internviene en la diferencia de potencial?

Tengo mano la página 193 del libro que me pasaste de referencia:

Aquí

Magnífico libro, por cierto.

Las líneas de campo (que no aparecen en la imagen de la pila de la 193), serían dirigidas hacia fuera de los polos (algunas un poco lateralmente). Esto es lo que decías, ¿verdad? Las cargas van hacia el conductor por el campo eléctrico de la pila. Después, forman un campo eléctrico independiente en el conductor, en tooooda la longitud de éste, haciendo un efecto "acelerador de partículas" (como un anillo de cargas) que facilitan el paso de la corriente por el centro del conductor.

Esto es lo que he entendido.

Ahora bien, a pesar de que el circuito esté abierto en E3, sigue existiendo una carga + conectada por un hilo conductor al resto del circuito ¿no es así?


EDITADO: importante, en el circuito existen potenciales previos de V = 0 (en la parte izquierda) y de V = - 85mV (en la parte derecha). ¿Puede tener algo que ver? Adjunto gráfico actualizado.

Por otro lado, existe ese miniflujo de 0.085 uA, que me figuro que proviene de la diferencia entre los 89mV y los 85mV de las baterías que sí están en circuito cerrado, en paralelo. ¿Qué pasaría si ambas tuvieran el mismo voltaje? ¿No habría corriente eléctrica?

[Al2000]

Re: ¿Por qué el cátodo de una pila no internviene en la diferencia de potencial?

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EDITADO: importante, en el circuito existen potenciales previos de V = 0 (en la parte izquierda) y de V = - 85mV (en la parte derecha). ¿Puede tener algo que ver? Adjunto gráfico actualizado.
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No hay ningún potencial aplicado, los potenciales a los que te refieres son los resultantes de las pilas.

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Por otro lado, existe ese miniflujo de 0.085 uA, que me figuro que proviene de la diferencia entre los 89mV y los 85mV de las baterías que sí están en circuito cerrado, en paralelo...

De hecho, la rama con la pila E2 no está haciendo ningún papel en el circuito. Podrías quitarla y la corriente seguiría siendo la misma, $I = (89\,\mathrm{mV})/(1047\,\mathrm{k \Omega }) \approx 85\,\mathrm{ nA}$.

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¿Qué pasaría si ambas tuvieran el mismo voltaje? ¿No habría corriente eléctrica?

Habría una corriente diferente en cada rama.

Saludos,

Al

[Ingun]

Re: ¿Por qué el cátodo de una pila no internviene en la diferencia de potencial?

Estaré atontado que no me he fijado que eran dos resistencias en serie... Vaya tela. Gracias, desde luego.

¿Por qué la pila E2 no está actuando? Ésta sí está en circuito cerrado.