¿Los electrones libres en una corriente eléctrica hacen lo mismo que los electrones en una nube de electrones?

Cerca, pero no exactamente correcto.

Dentro de los circuitos eléctricos, los vastos grupos de electrones no son raros y se comportan como objetos cotidianos. Pero los electrones individuales son diferentes. Cada electrón individual en una corriente seguirá teniendo el extraño comportamiento habitual de incertidumbre QM en forma de onda (busque en: Fermi Surface, el comportamiento cuantificado de electrones dentro de los metales).

Piense así: un electrón puede tener forma de onda, pero si tenemos dos electrones, su centro de masa es más grande y tiene menos fluctuaciones. Su centro común de carga es similar. Ahora agregue tres electrones, cuatro electrones, N electrones. Su centro de masa y centro de carga se vuelve muy seguro, muy macro, como una gran gota de lluvia. Cuando todo el grupo se mueve, fluye de manera muy similar a cualquier fluido macroscópico. Tiene una posición y velocidad de grupo, a pesar de que los miembros individuales del grupo exhiben una locura cuántica extrema.

Pero eso no es diferente a los sólidos, donde un cristal actúa como un objeto en el mundo cotidiano, sin embargo, cada átomo en el cristal es una entidad cuántica en forma de onda con posición y velocidad extendidas.

Por otro lado, algunos tipos de corrientes eléctricas son mucho menos Heisenberg-y!

Durante las corrientes eléctricas en el agua, no fluyen electrones. En cambio, los coulombs que fluyen están hechos de iones de sodio, iones de cloruro, potasio, etc. Estas partículas tienen una masa inmensa en comparación con los electrones, por lo que tienen un comportamiento cuántico proporcionalmente más pequeño. Si la corriente está en soluciones de cobre, entonces los átomos de color azul se mueven visiblemente (búsqueda: electroforesis, electro cromatografía). Si bien las corrientes de electrones no pueden verse a simple vista, las corrientes eléctricas de iones de cobre son fácilmente visibles como un azul en movimiento. mancha verde, y no son muy mecánica cuántica en absoluto.

Conclusión: las corrientes eléctricas no son raras. Son “física clásica”.

La rareza solo se presenta cuando se trata de un tipo particular de conductividad: los flujos de electrones en los metales. La rareza no se trata de las corrientes eléctricas en sí mismas. Y, la rareza QM solo aparece con electrones en grupos muy pequeños, o con electrones individuales. En los cables del mundo real, el “mar de electrones” está bien localizado, y su posición cambiante es simplemente la velocidad de deriva promedio de toda la población de electrones.

Aquí hay otra forma de cortar la confusión. El aire y el viento son bastante similares a las cargas y corrientes. Cuando no hay viento, el aire está a velocidad cero, a pesar de que cada molécula de nitrógeno se mueve aleatoriamente a cientos de MPH. Las corrientes eléctricas son como el viento: son movimientos promedio de una población enorme, con el comportamiento de las partículas individuales ignoradas como meras “vibraciones térmicas”.

Los electrones son electrones sin importar dónde se encuentren. Sus propiedades son inmutables en todas partes. La corriente es simplemente I = dQ / dt = d / dt q | psi | ^ 2. Esta última es la versión mecánica cuántica.

Lo que se vuelve difícil es calcular la resistencia o la constante dieléctrica de un material, ya que se forman bandas de conducción y bandas de valencia y hay muchos procesos de dispersión y modos de vibración. La verdad es que para calcular las propiedades requiere un programa de computadora y nunca confiaría en estos cálculos a menos que se verifiquen por muchas mediciones.

Los electrones son electrones, pero lo que hacen en cualquier circunstancia depende de su entorno. Por lo general, lo que hacen no es buzzare, pero hay algunas situaciones en las que pueden actuar inesperadamente, es decir, superconductores, efecto Hall cuántico, experimento de doble rendija donde hay interferencia. Una vez que tenga experiencia con el electromagnetismo (es decir, antenas), los fenómenos de interferencia no son tan extraños.

Tiene la opción de profundizar en los detalles y comprender las matemáticas y la relación con las mediciones del mundo real O puede aceptar que alguien más entienda y pueda desarrollar tecnologías utilizando este conocimiento y los científicos pueden usar estos modelos para comprender mejor el mundo y desarrollar mejores modelos

Nada de eso cambia nuestro disfrute en el zoológico o en una puesta de sol. Y extraño es justo lo que no tenemos intuición. La verdad es que no tenemos intuición sobre muchas cosas en nuestro mundo y lo mejor que podemos hacer es leer sobre las explicaciones de los demás sobre su intuición.

Una nube de electrones volará en todas direcciones. Los electrones en una corriente fluirán en una dirección como un fluido en una tubería.

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