¿Cuál es la diferencia entre la diferencia de potencial y la energía potencial de un electrón?

Tonylb1 04/25/2016. 2 answers, 269 views
electricity potential potential-energy voltage definition

¿Cuál es la diferencia entre la diferencia de potencial y la energía potencial de un electrón?

Tomemos un ejemplo de la diferencia de potencial (PD) en una resistencia. si fluye una corriente, la potencia perdida es igual a la corriente x PD. Pero, en realidad, los electrones dentro de la resistencia están perdiendo esta energía potencial ¿verdad? Si es así, ¿cuál es la relación entre el nivel de energía (o la energía cuantificada) de un electrón dentro de la resistencia y la caída de voltaje?

4 Comments
garyp 04/25/2016
No veo ninguna razón para que sea diferente a cualquier otro caso: $ \ Delta U = q \ Delta V $
CuriousOne 04/25/2016
El potencial varía a lo largo de una resistencia y los electrones pierden pequeñas cantidades de energía en los procesos de dispersión estocástica en la red del material de la resistencia.
Tonylb1 04/25/2016
sí, pero aquí me refiero a la diferencia entre la energía potencial de los electrones (o nivel de energía en la mecánica cuántica) y la diferencia de potencial a través de una resistencia
sammy gerbil 04/25/2016
La relación es tan simple como dice garyp. La corriente está compuesta de una gran cantidad de electrones. No hay diferencia entre la pérdida de energía para un electrón = carga de electrones x PD, y la pérdida de energía para todos los electrones = corriente x tiempo [= carga total] x PD. Tal vez estás tratando de preguntar algo más profundo, pero no está claro de qué se trata. Creo que llevar los niveles de energía cuantizados al problema solo oscurece los problemas.

2 Answers


Steeven 04/25/2016.

¿Cuál es la diferencia entre la diferencia de potencial y la energía potencial de un electrón?

Si entiendo correctamente su pregunta, estos términos describen lo mismo: uno solo está en una versión "por carga".

  • Electric potential energy $ U_e $ es la energía potencial asociada con un punto en el circuito.

  • Electric potential o solo potential $ V $ es esta energía per charge , $ V = U / q $.

  • Potential difference $ \ Delta V $ es la diferencia de potencial entre dos puntos, $ \ Delta V = V_ {b} -V_ {a} $.

La energía potencial es la "repulsión" (como la presión en una tubería de agua) que empuja a los electrones a través de la resistencia.

4 comments
Tonylb1 04/25/2016
Me refiero aquí a la diferencia entre los niveles de energía de los electrones ( en.wikipedia.org/wiki/Energy_level ) y la diferencia de potencial eléctrico en un circuito
1 Steeven 04/25/2016
@ Tonylb1 Aha. En ese caso, usaría el término energy state energy level o energy level lugar de potential energy en toda su pregunta.
sammy gerbil 04/26/2016
@ Tonylb1: En ese caso, los dos conceptos son iguales. El electrón tiene una energía potencial eléctrica diferente en diferentes posiciones dentro de un átomo, y tiene una energía potencial eléctrica diferente en diferentes posiciones a lo largo de un cable en un circuito.
Tonylb1 04/28/2016
Pero ambas energías (dentro de un átomo y posición a lo largo de un cable) ¿están relacionadas de alguna manera?

anna v 08/06/2017.

La diferencia potencial en un circuito es un efecto colectivo de un gran número (orden de 10 ^ 23) electrones que se mueven en conductores y resistencias. Es un término dentro de la electrodinámica clásica, y el valor surge de lo que sucede a nivel de partículas y átomos, el nivel mecánico cuántico.

Este enlace muestra lo que está sucediendo a nivel microscópico:

micro actual

En un conductor, los electrones existen en niveles de energía prácticamente continuos que los hacen actuar como libres, tienen una velocidad de deriva, mucho menor que la velocidad de la luz, que es la velocidad del efecto colectivo,

Ley de Ohm

esto muestra más detalles de cómo los electrones individuales ven la resistencia.

Los electrones individuales "ven" la diferencia de potencial, es decir, el campo eléctrico impuesto en el nivel clásico y adquieren su velocidad de deriva, sumado a la velocidad estadística del nivel de fermi.

Leer la teoría de la banda de los sólidos ayudará a aclarar esta imagen microscópica, ya que los electrones en los circuitos no están vinculados a los átomos, sino a la red en su conjunto.

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