Consecuencias de la interrelación entre la intensidad de la corriente y la diferencia de potencial a través de las velocidades de las partículas

Vamos a razonar con el modelo manejando los conceptos de diferencia de potencial (como energía eléctrica perdida por cada carga) la cual está relacionada con el número de choques y la energía perdida en cada choque, que a su vez está relacionada con la velocidad de las partículas móviles, y de intensidad de la corriente, (como número de cargas que pasan por una sección del circuito por segundo), la cual está relacionada con la velocidad a la que pasan y el número de cargas que pasan a la vez.
Comprobaremos que cuando se modifica el circuito, aunque sea en una pequeña parte, esta modificación afecta a la intensidad de la corriente y a las diferencias de potencial en las diferentes partes del circuito, o sea esa modificación afecta a todo el circuito. Trataremos además de averiguar cómo afectan algunas modificaciones concretas.
Primero proponemos que el alumno trate de razonar por sí mismo, utilizando el modelo, planteándose cuestiones y respondiéndolas. Proponemos dos ejemplos de preguntas que pueden hacerse y un ejemplo de respuesta.

a) Pregunta
Tenemos un circuito con un conductor y una pila como indica la figura. En un momento dado lo acortamos, a la mitad. Indica cómo cambiarán la velocidad de las partículas móviles, la intensidad y la diferencia de potencial en este fragmento, respecto al mismo fragmento en la situación inicial.

Respuesta
Como la pila es la misma, cada carga móvil recibirá la misma energía cuando la atraviese y esa energía la deberá perder a base de choques en la parte del circuito exterior a la pila. Inicialmente debía perderlo en 8 choques y ahora, la misma energía la debe perder en 4 choques, luego cada choque deberá ser más violento que antes, luego la partícula deberá ir más deprisa que antes, luego la velocidad será mayor y también la intensidad, ya que, al ir más deprisa, pasarán más cargas por unidad de tiempo por cada sección del circuito. La diferencia de potencial se habrá duplicado para ese fragmento, ya que antes, a energía que la pila proporcionaba a cada carga, se debía disipar, la mitad en los cuatro primeros choques y la otra mitad en los cuatro siguientes, luego en cada conjunto de cuatro choques perdía la mitad de energía, ahora, esa misma energía que antes perdía en los 8 choques (dos conjuntos de 4), la pierde en 4, luego pierde el doble que antes, en los cuatro choques, luego la diferencia de potencial se ha duplicado.

b) Pregunta
En un circuito como el de la figura, conectamos otra pila igual, en serie con la primera. ¿Cómo variará, la velocidad , diferencia de potencial e intensidad en el conductor?

Puedes mejorar tu comprensión de estas cuestiones con los ejercicios que van del 9.1 al 9.15. Para responder mejor a estos ejercicios sería conveniente que, en cada uno hicieras un esquema de la situación, antes de responder. Puedes encontrar una serie de consejos sobre resolución de problemas, en general en Resolución de problemas.

El dibujo que se muestra, en la IC.15 muestra diferentes fenómenos en los que hay conducción eléctrica y las partículas móviles, portadoras de la carga, van a velocidades muy diferentes y, a pesar de ello, la intensidad de la corriente es la misma en todos los casos. Podemos comparar con nuestro conductor de tipo D, de la figura 9.0.

A la luz de lo que sabemos en este momento podemos volver sobre los circuitos de la figura 2 e interpretar las observaciones.


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