Fluxo de elétrons em um fio

Eletricidade é "fluxo de elétrons". Meu filho me perguntou se era assim; finalmente, o fio de cobre deveria desaparecer / desaparecer / terminar, porque o assunto está se movendo de um lugar para outro. Eu não sou engenheiro eletricista, o que devo dizer a ele?

Em um metal como o cobre, alguns dos elétrons não estão ligados a átomos individuais. Se uma tensão é aplicada através de um fio de cobre, esses elétrons livres fluem de um átomo para o próximo. Esse fluxo de elétrons é uma corrente elétrica, mas os átomos de cobre não se movem para que o fio de cobre não desapareça. Obviamente, a fonte de tensão deve fornecer elétrons adicionais para que o fluxo continue.

Como analogia, pense em uma cachoeira - a corrente elétrica é como as moléculas de água caindo e as moléculas de água estão caindo devido à gravidade (que é análoga à voltagem). A cachoeira deve receber mais moléculas de água para que ela continue a existir, mas o leito do rio sobre o qual as moléculas de água fluem (análoga aos átomos de cobre) não se move ou desaparece.

Para adicionar mais 2 centavos, e um entendimento um pouco mais simplista, geralmente acho mais fácil visualizar o fluxo de corrente através de um fio como um tubo de bolinhas de gude (pequenas bolas de vidro, se isso não traduzir bem).

O fio já possui elétrons, então nosso tubo está cheio de bolinhas de gude. Ao aplicar uma voltagem (uma força eletromotriz ), você pode inserir uma nova bola de gude. Quando você faz isso, uma bola de gude é lançada. Pegue a que saiu e empurre-a na outra extremidade. Em um circuito real, ele não tem extremidades para empurrar elétrons para dentro e para fora, mas flui por toda a volta (para que o nosso tubo seja unido nas duas extremidades).

Na eletrônica, não criamos ou destruímos, adicionamos ou removemos elétrons * - eles já estão lá. Tudo o que fazemos é empurrá-los. Também é importante entender que não é um elétron a ser empurrado, é o fluxo. Você pressiona uma ponta e a outra ponta se move. Empurrar elétrons em uma extremidade não significa que o mesmo elétron empurra na outra extremidade, assim como empurrar bolinhas de gude de outra ponta sai pelo final.

À medida que você avança cada vez mais, pode começar a apreciar buracos, portadores e elétrons subindo e descendo os níveis de energia; mas termos simplistas, basta imaginar empurrando bolinhas de gude em um tubo.

* Sim, provavelmente há exceções, mas elas não são relevantes.

A resposta mais simples que você pode dar é que, para cada elétron que sai de uma extremidade do fio, outro elétron é "empurrado" na outra extremidade do fio. Portanto, mesmo que haja um "fluxo" de elétrons, o fio não perde elétrons (sem perda líquida)!