A tensão é a velocidade dos elétrons?

Corrente é a quantidade de elétrons que passam através de um fio. Podemos dizer que a tensão é a velocidade desses elétrons?

A tensão é a velocidade dos elétrons?

Não, não é a velocidade dos elétrons se movendo dentro do condutor.

A unidade de tensão é a energia potencial por carga :

Um exemplo...

Imagine que temos uma bola de massa M = 10 kg .

Esta bola existe em um campo gravitacional conservador (o campo gravitacional da Terra). Se quisermos elevá-lo a uma altura de 1 metro, devemos - de alguma forma - fornecer uma quantidade X de energia, que dê à bola velocidade suficiente para se mover 1m acima de sua superfície.

Daremos à bola essa quantidade de energia em termos de energia cinética (velocidade). Então jogamos a bola para cima com alguma velocidade e, à medida que a bola se move para cima, sua velocidade diminui; e sua energia potencial aumenta até parar e toda a energia cinética é convertida em energia potencial.

A figura a seguir mostra a quantidade de energia potencial para uma bola de massa M = 10 kg em diferentes alturas acima do nível do mar:

Mas e se quisermos fazer uma escala genérica?
Para qualquer bola de massa arbitrária, em qualquer altura, podemos obter a quantidade de energia para cada 1 kg nela (energia por massa):

Agora podemos dizer que, a uma altura de 3 metros acima do nível do mar, qualquer objeto de massa X terá uma quantidade de energia igual a 29,4 joules para cada 1 kg de massa. Isto é devido ao campo gravitacional da Terra .

Tensão , ou potencial elétrico , é a quantidade de energia potencial (joules) que qualquer "corpo carregado" dentro de um campo elétrico terá, para cada 1 coulomb de carga elétrica nele.

A tensão é uma propriedade de um campo elétrico.

Um campo elétrico se comporta um pouco como um campo gravitacional. Objetos em um campo gravitacional são reunidos. Solte uma pedra em um campo gravitacional e ela acelerará para baixo, retirando energia do campo.

Os campos elétricos, diferentemente dos campos gravitacionais, têm polaridade. Solte um elétron em um campo elétrico e ele acelerará na direção da carga positiva. O elétron não possui tensão, possui carga: coulombs .$1.6×10^{−19}$

Quanta força é aplicada ao elétron depende da tensão dos lados positivo e negativo do campo e da distância entre eles.

Isso é tudo no espaço livre. Que tal dentro de um fio? A situação lá é muito mais como um tubo cheio de bolas do que um espaço livre. Aplique uma força à bola em uma extremidade e ela empurrará a bola na outra extremidade. Aplique uma voltagem a um fio e os elétrons se moverão, forçando o lado positivo. A quantidade de força aplicada corresponde à tensão aplicada ao fio.

O principal deste modelo é que a força viaja muito mais rápido do que as bolas / elétrons que a estão transmitindo - ela não exige que uma bola / elétron percorra todo o caminho, apenas exige que ela empurre seus vizinhos.

Pegue um cenário em tempo real,

Podemos considerar a água como analogia.

Vamos considerar um tanque suspenso e uma torneira de água fornecida a partir deste tanque suspenso.

Agora,

Sempre que abrir, a água da torneira passará por essa torneira.

A quantidade de água que chega é equivalente à corrente

Em que pressão está chegando, isso é tensão

Não, a tensão é a "energia potencial" dada aos elétrons. Como se você pegasse uma pedra e levantasse. Até você não conectar uma carga, o elétron não vai a lugar algum.

Se você deixar cair a pedra (ou conectar um resistor à sua fonte de tensão), a energia moverá a pedra (elétrons).

A tensão é a velocidade dos elétrons?

Não

Tensão é uma medida de quanta energia é entregue para carregar. Na sua forma mais básica, um electrão (base de carga) é transmitida 1,602 x 10 ^-19 joules quando movido através de uma diferença de potencial eléctrico de um volt. Diz-se que um elétron possui uma energia de 1 elétron-volt.

Então tensão é energia dividida por carga.

Você pode começar com energia e multiplicá-la por tempo para obter energia:

Energia = Potência x Tempo = V ⋅ I × tempo.

Agora substitua Q (carga) pelo tempo atual × e você obtém:

Energia = V ⋅ Q ou V = Energia / Q .

Esta é realmente uma questão de física. Não creio que exista um método experimental disponível nos limites da disciplina de engenharia elétrica para responder a essa pergunta com credibilidade.

Dito isto, acredita-se que a velocidade dos elétrons em um condutor com fluxo de corrente é realmente bastante lenta em comparação com a velocidade da luz. Isso geralmente é chamado de "velocidade de desvio" dos elétrons. No entanto, os efeitos da tensão e da corrente nos elétrons são propagados pelo condutor quase à velocidade da luz. A analogia usual é um tubo cheio de bolinhas de gude. Se você empurrar o mármore em uma extremidade do tubo, o mármore na outra extremidade experimentará o impulso quase instantaneamente, embora nenhum dos mármores intermediários tenha se movido.

Tensão é a pressão que empurra elétrons ao redor de um circuito. Não diz nada sobre a velocidade deles. Se você usa uma bateria de 1,5V e não a conecta a nada, ainda há 1,5V presente, mesmo que nenhum elétron esteja fluindo em lugar algum.

Além disso, tensão é a diferença de pressão entre dois pontos. Você só pode medir a tensão entre um ponto e outro. É por isso que também é chamado de "diferença de potencial".

É possível calcular a velocidade média do elétron se você souber a corrente, as propriedades físicas do fio (particularmente sua área de seção transversal) e as propriedades do material do qual o fio é feito (o espaçamento entre os átomos e quantos elétrons livres existem por átomo).

Não, a tensão não é a velocidade dos elétrons através de um fio, mas a corrente (quase) é.

Você disse: "Corrente é a quantidade de elétrons que passam através de um fio", mas isso não está correto. Corrente é a quantidade de carga elétrica (elétrons) que passa através de um condutor por unidade de tempo. O ampère , nossa unidade de medida de corrente, é definido como 1 coulomb de carga elétrica por segundo. Atual é um valor da taxa.

Para a analogia do tubo de água , a carga (coulombs) é análoga ao volume de água (galões), a corrente (amperes) é análoga à vazão da água (galões por minuto) e a voltagem é análoga à pressão da água que está causando a fluxo.

A tensão não é propriedade dos elétrons. Elétron são os 'sujeitos' como são. Uma tensão (ou diferença de potencial) é a 'capacidade' de transportar uma certa carga. Na eletrônica, essa carga geralmente é transportada por elétrons. Uma voltagem mais alta é capaz de transportar mais elétrons, portanto, induz uma corrente mais alta.
Outra maneira de ver é que a tensão é a quantidade de energia potencial que um elétron ganha ou perde ao viajar de um potencial para outro potencial. Dessa forma, a tensão é muito semelhante à energia potencial na cinética - se eu erguer uma bola, as propriedades da bola não mudam, mas ela ganha energia potencial.

Se um elétron era um mármore, a tensão é como a altura da inclinação em que o mármore está no topo.

Pode ser uma encosta muito alta - quilômetros de altura. Pode ser um pequeno aumento - apenas alguns centímetros. Isso é o que é determinado pela tensão.

A velocidade dos elétrons depende da densidade do fio. Também depende do número de átomos livres no condutor.

Pense nisso como empurrar areia através de pedras. Quanto mais densas as pedras, mais difícil se torna empurrar a areia através dela.

Quanto mais areia (elétrons livres) estiver dentro, menor será a distância que você precisará empurrar para a mesma quantidade de areia que cai do outro lado.

Para detalhes, você pode ler sobre a velocidade da deriva . A velocidade real de um elétron no exemplo é de apenas 23 µm / s.

De fato, a tensão influenciará a velocidade dos elétrons : na fórmula fornecida, substitua I por U / R e você verá que a velocidade aumentará com a tensão.

Muita informação boa aqui para esclarecer sua pergunta.

A tensão pode ser considerada como a diferença de energia entre dois pontos dentro de uma rede (diferença de potencial); pense na tensão que caiu em um resistor. Diferente em cada extremidade devido à potência dissipada no próprio resistor.

Se você estiver considerando onde a tensão de alimentação de um circuito (EMF, força eletromotriz), pode ser considerada a pressão que força a corrente através do circuito.

uma observação sobre o fluxo de elétrons

A convenção é de que a corrente se move de + para -, porém esse fluxo de elétrons é de - para +. As fórmulas etc, é claro, funcionarão com essa convenção, pois geralmente não nos importamos com o fluxo de elétrons, a menos que gostemos de material semicondutor, no entanto, é importante lembrar que eles realmente fluem de - para + (o elétron é um portador de carga negativa).

Espero que isso, juntamente com muitos outros comentários, ajude. Tony

Não. A resposta mais simples possível é que a tensão é a densidade dos elétrons. Ou seja, a "pressão" necessária para empurrá-los juntos contra sua força repulsiva. Obviamente, isso é complicado por outros fatores, como o meio em que eles estão se movendo.