Cuando los electrones se desplazan en el metal de menor a mayor potencial, ¿significa que todos los electrones libres del metal se mueven en la misma dirección?

No, en realidad se están moviendo en la misma dirección como en línea recta, pero el movimiento neto será de menor a mayor potencial. El electrón tiene dos movimientos.

1: movimiento de deriva debido a la diferencia de potencial.

2: se mantiene el movimiento normal del electrón en un metal cuando no hay potencial (movimiento aleatorio)

Entonces el electrón experimenta la combinación de estos dos movimientos.

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Océano de electrones en un metal normal (electrones libres)

Imagen cortesía: Random Motion

Cuando se mantiene el potencial, derivan

En esa dirección como un movimiento neto.

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En realidad no. Es la velocidad promedio de cada electrón libre que está en la dirección de menor potencial a mayor potencial. Viajan a lo largo de un camino aleatorio que choca con otros átomos.

Los electrones libres disponibles en los conductores comienzan a derivar bajo un campo externo, por ejemplo, aplicando una diferencia de potencial a través del conductor. Dado que el campo eléctrico existiría en todo el conductor, por lo tanto, todos los electrones libres comenzarían a derivar desde un potencial más bajo a un potencial más alto y contra la dirección del campo eléctrico. ¡La velocidad de deriva resultante es demasiado pequeña y es comparable con la de un caracol! Sin embargo, recuerde que si un electrón sale de un extremo de un conductor, OTRO también entrará simultáneamente desde el otro extremo para que la concentración de electrones libres permanezca sin cambios y el conductor permanezca sin cambios. no “evacuado” como tal.

no absolutamente no. hay vibraciones térmicas, por lo que el electrón también se desvía, pero en promedio hay un movimiento colectivo en la dirección del campo. El campo eléctrico da fuerza en una dirección, pero la colisión entre los electrones los obliga también a desviarse.

No. Los electrones se mueven aleatoriamente dentro del material debido a la energía térmica y al campo local debido a los iones. Cuando se aplica el campo eléctrico, los electrones se mueven en la dirección opuesta al campo eléctrico (ya que están cargados negativamente) en promedio. Por todo lo que importa en un momento particular, un electrón podría moverse a lo largo del campo.