¿Por qué los electrones se mueven opuestos a la dirección de una corriente?

TL; DR: el electromagnetismo es complejo y sutil. Definir la corriente eléctrica como solo el flujo de electrones causará serios errores cuando se extienda más allá de los límites de esta definición demasiado simplificada.

La corriente eléctrica continua (CC) se define como el flujo neto de carga eléctrica en una dirección. La corriente alterna (CA) y otras formas de onda de señal son elaboraciones más complejas que varían en el tiempo sobre el flujo de CC simple, y se dejarán para una discusión detallada en otro lugar.

El flujo neto de carga puede ser transportado por electrones y / o por otros portadores de carga, como los átomos ionizados. Por ejemplo, un baño de recubrimiento electrolítico puede tener electrones e iones positivos que fluyen en direcciones opuestas, produciendo un flujo neto de carga en una dirección. La corriente que fluye a través de un gas ionizado, como en un tubo fluorescente en funcionamiento, tiene una población de portadores de carga de mezcla similar.

Fijarse solo en el movimiento de electrones puede funcionar en algunos casos especiales, pero dará lugar a confusión y conclusiones erróneas en muchas otras situaciones físicas, como analizar el flujo de corriente en dispositivos semiconductores, dentro de una batería electroquímica o dentro de una célula viva.

La asignación de carga “positiva” y “negativa” fue históricamente estandarizada (por personas como Benjamin Franklin) mucho antes de que se descubrieran los electrones alrededor de 1900, y no valía la pena cambiar el estándar retroactivamente. La definición es tan arbitraria como la diferencia entre “izquierda” y “derecha” o “gauche” y “droit”, pero es muy importante que todos estén de acuerdo con las mismas definiciones, para evitar una confusión generalizada.

Cualquier afirmación de que la corriente eléctrica es solo el flujo de electrones es una simplificación excesiva, una mentira para los niños que eventualmente debe descartarse para comprender la electricidad más profundamente. En realidad, la primera definición dada en esta respuesta podría generalizarse aún más para describir el flujo neto de carga a través de una superficie gaussiana tridimensional, pero luego tenemos que discutir las ecuaciones de Maxwell en toda su gloria matemática.

Elija su nivel de comprensión, pero tenga en cuenta que un modelo demasiado simplificado generará errores graves cuando se extienda más allá de sus límites. Los físicos e ingenieros competentes siempre deben ser conscientes de los límites de los modelos que estén utilizando en cualquier análisis en particular.

Hay dos tipos de flujo de corriente:

  1. Corriente convencional: se supone que la corriente fluye desde el terminal positivo, a través del circuito y hacia el terminal negativo de la fuente. Esta fue la convención elegida durante el descubrimiento de la electricidad.
  2. El flujo de electrones es lo que realmente sucede y los electrones fluyen desde la terminal negativa, a través del circuito y hacia la terminal positiva de la fuente.

Muchas leyes, como las reglas de la mano izquierda y derecha de Fleming, las leyes para diodos, etc., se introducen utilizando corriente convencional. Por lo tanto, el cambio de corriente convencional a flujo de electrones causaría un cierto grado de confusión y se producirían errores, por lo que se mantuvo la corriente convencional para garantizar que no hubiera confusión.

Pero experimentalmente se demostró que el flujo de electrones es la dirección real de la corriente.

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Estás hablando de corriente convencional. La corriente siempre fluye desde el terminal positivo al negativo creando un campo eléctrico a lo largo del terminal positivo al negativo, de modo que los electrones libres asociados con el metal desde el cual se unieron la celda y el conductor del material se mueven en dirección opuesta a la dirección del campo eléctrico … cuerpo y terminar en el cuerpo cargado negativamente. La carga negativa de electrones experimenta atracción hacia el lado positivo y repulsión del flujo del lado negativo opuesto a la dirección del campo eléctrico …

En realidad, todo esto es solo una convención, definimos la corriente como un flujo de carga positiva que es exactamente opuesto al flujo de electrones que están muy cargados ……….