Dado que los electrones tienen masa, ¿es más difícil empujar la corriente cuesta arriba?

Todo es una cuestión de masa, la masa de electrones es muy baja y la fuerza de gravedad es muy pequeña en comparación con la fuerza de Coulomb, ¡fácil! ¿De Verdad?

Bueno, el problema es la validez de un modelo mecánico a nivel de partícula, tal vez se pueda obtener un buen valor relacionando masa y carga con una referencia elemental como carga y masa de Planck, ver Constante de estructura fina – Wikipedia y Constante de acoplamiento gravitacional – Wikipedia .

Usando estas constantes (baja energía) tenemos una estructura fina constante de 40 órdenes de magnitud sobre el acoplamiento gravitacional. Pero hay un problema confuso, el acoplamiento gravitacional usa masa de reposo de electrones constante en comparación con el uso de una constante física para carga elemental (¡un valor cuantificado!), Si en cambio usamos la masa de Planck como referencia, ¡el acoplamiento gravitacional es 137 veces el acoplamiento de carga!

Ref .: Mitos de la física: 2. La gravedad es mucho más débil que el electromagnetismo

La respuesta directa formal es sí en caso de que un circuito no esté cerrado, como ha mencionado Victor T. Toth. El efecto es inconmensurable debido a la extrema debilidad de la gravedad en comparación con un efecto mucho mayor de la fuerza eléctrica.

Sin embargo … Es una pregunta interesante si el efecto de la gravedad en una partícula cargada como el electrón podría medirse. El experimento se realizó con electrones en caída libre dentro de un tubo metálico conectado a tierra, ver FRED C.WllTEBORN WILLIAM M. FAIRBANK Nature 220,436. Tal tubo metálico debe cancelar todos los campos eléctricos que actúan sobre el electrón. Un efecto interesante, predicho teóricamente y aparentemente verificado en este experimento, es que la gravedad induce el campo eléctrico en los metales de tal manera que compensa la fuerza de gravedad en el electrón (y duplica la fuerza que actúa en el positrón). La razón es que los electrones en los metales se desplazan hacia abajo por la gravedad de tal manera que hay un campo eléctrico débil, inducido por este cambio (ver LL Schiff, MV Barnhill, Phys. Rev. 151,1067)

Wow buena pregunta,

Para explicarlo, usaré una parte de mi clase:

¿Sabes cuánto tiempo transmitimos la electricidad, 5 km o 100 km o 1000 km?

Transmitimos más de 1000 km,

Si enciende la alimentación desde un extremo, ¿cuánto tiempo necesitará para llegar al otro extremo?

Tomará solo unos pocos milisegundos, sí 1000 km son pocos milisegundos.

Precisamente tomará 3.33333333333 … milisegundos para viajar 1000 km, viaja con la velocidad de la luz,

Un electrón o cualquier objeto masivo no puede viajar con la velocidad de la luz,

Deje un concepto muy claro: en la corriente eléctrica, el electrón no viaja de un extremo a otro, sino que es una perturbación o vibración, o la energía viaja de un extremo a otro.

Cuando un electrón obtiene la energía, golpea el segundo, el tercero y así sucesivamente … de esta manera la onda o la vibración viajan de un extremo al otro, no del electrón.

Comprenderá mejor por esta analogía: De una tubería de agua, el agua continua sale de su nariz. En un momento preciso, una molécula de agua ingresa a la tubería, está justo fuera del grifo y dentro de la tubería. En el mismo momento preciso, una molécula de agua sale de la tubería,

¿Estas dos moléculas son iguales, lo mismo sucede en el flujo de corriente?


Ahora llega a tu pregunta, no hay diferencia en ir cuesta arriba o cuesta abajo.

Pregunta divertida pero no, porque en un circuito cerrado obtienes la misma cantidad de electrones que regresan cuesta abajo. Y si no es un circuito cerrado, está acumulando carga rápidamente, y la fuerza electrostática excederá cualquier cosa que la gravedad pueda hacer en unos 40 órdenes de magnitud.

Muy levemente , sí. Pero la fuerza de la gravedad es [matemática] 10 ^ {36} [/ matemática] veces más débil que la fuerza electromagnética. Incluso el voltaje detectable más pequeño es mucho más fuerte que la fuerza de gravedad en cualquier ubicación que podría hacerse un experimento de este tipo que no hay forma posible de detectar la diferencia.

Para ilustrar cuán ridículamente grande es la diferencia entre el efecto de la fuerza electromagnética y el efecto de la gravedad, intente usar un pequeño imán para levantar un clip. La fuerza magnética generada por el pequeño imán tiene una mayor atracción sobre el clip que la fuerza gravitacional generada por un planeta entero . Simplemente asombroso.

Como nota al margen, el flujo de electrones es realmente opuesto al flujo de corriente según la definición estándar. Entonces, si la corriente fluye cuesta arriba, los electrones fluyen cuesta abajo, y viceversa. Pero todavía no importa en ningún grado detectable.

Editar: Viktor Toth hizo un muy buen punto: en un circuito cerrado, siempre tendrás tantos electrones fluyendo “cuesta abajo” como “cuesta arriba”.

La fuerza eléctrica en el cable es muy grande en comparación con la fuerza gravitacional.

La fuerza gravitacional = mg = 9.1 × 10 ^ -31 x10N. = 9.1 × 10 ^ -30N. Hemos tomado g = 10m / s ^ 2.

Si suponemos que el voltaje a través del cable de longitud 1000m es 100V, el campo eléctrico dentro del cable será = 100/1000 = 0.1V / m. La fuerza eléctrica en un electrón será = 0.1 (V / m) x 1.6 × 10 ^ -19C = 1.6 × 10 ^ -20N. Ahora, puede comparar la fuerza eléctrica con la fuerza gravitacional. La fuerza gravitacional es insignificante en comparación con la fuerza eléctrica.

Los valores seleccionados aquí son solo ilustrativos. Pero, en general, nuestra conclusión es válida. Por lo tanto, no es más difícil empujar la corriente cuesta arriba.

Si. Tal como lo ha supuesto, necesitará agregar suficiente energía adicional (altura de elevación por peso de los electrones) para superar la gravedad.

NB: Otros han señalado que, si hubiera preguntado sobre la corriente en un circuito cerrado, en lugar de solo sobre una corriente ascendente, la respuesta sería no. Eso es útil pero no relevante para su pregunta. Es fácil crear un experimento con solo una corriente ascendente, no un circuito cerrado.

Es igualmente interesante (pero igualmente irrelevante para su pregunta) que solo enviar una corriente de electrones cuesta arriba (es decir, una corriente convencional cuesta abajo) implica superar las fuerzas electrostáticas crecientes de la creciente separación de carga en el “condensador” que necesariamente está cargando.

Fantástica pregunta!

Tienes una gran comprensión de la física para hacer esa pregunta. Pero hagamos los números, ¿de acuerdo?

Las otras respuestas citan el valor típico de 40 órdenes de magnitud, pero eso es irrelevante en este cálculo.

Levantar el electrón 1 metro hacia arriba en el aire aumenta la energía potencial gravitacional en E = mgh, donde m es la masa del electrón, g = 9,82 m / s ^ 2 y h = 1 m.

Este aumento en la energía potencial corresponde a un aumento en el potencial electrostático U = E / | e |, donde e es la carga del electrón.

Ahora | e | / m = 1.7588 * 10 ^ 11 C / kg según la relación masa-carga – Wikipedia

Entonces, una altura de 1 m corresponde a un voltaje de gh * (e / m) ^ – 1 = (9,82 / 1.7588) * 10 ^ -11 V = 56 pV.

Entonces esto es demasiado pequeño para ser medido directamente.

Claro, pero no lo suficiente como para darse cuenta. Aquí hay una linda discusión sobre el tema: ¿Masa gravitacional de un electrón?

La masa del electrón es tan pequeña que la fuerza gravitacional no tendrá ninguna posibilidad. Técnicamente es más difícil, pero prácticamente no.

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