[Elettronica] dubbio convenzione

[Flamber]

No, non ho detto che gli elettroni sono a potenziale maggiore, ho detto che gli elettroni si muovono dal potenziale maggiore verso il potenziale minore.

Posso chiederti che libro di elettrotecnica usi? Se riesci a reperire "Circuiti Elettrici " R.Perfetti, Zanichelli, nelle prime quattro pagine, trovi queste cose spiegate con immagini e schemini. Ti basta una lettura veloce, secondo me, per toglierti ogni dubbio.

[alby941]

Uso anche io quel libro per elettrotecnica... Si il discorso fila un po meglio e arrivo dunque a questa domanda: il fatto sempre del circuito a una maglia col condensatore , il potenziale abbiamo detto che essere maggiore nel filo superiore. E abbiamo anche detto che sono gli elettroni a muoversi da potenziale maggiore a minore. Sappiamo però anche che gli elettroni si muovono in senso contrario a quello della corrente assunta positiva. E allora perché nel nostro circuito immaginiamo che siano le cariche positive a scorrere da potenziale maggiore a minore? ( tant è che mettiamo dei più nell' armatura del condensatore superiore)... Non so cosa non capisci del mio dubbio... Mi sembra di avere fatto una domanda molto specifica

[Flamber]

Perchè la corrente tiene conto della carica, non è semplicemente un flusso di particelle, è un flusso di particelle cariche elettricamente. Se ti è più comodo immaginare una corrente negativa con verso concorde con il moto degli elettroni fai pure, ma matematicamente è esattamente come considerare una corrente positiva nel verso opposto.

Se hai un flusso di elettroni da sx verso dx, vedi una corrente negativa da sx verso dx, che matematicamente è uguale ad una corrente positiva da dx verso sx.

Se hai un flusso di lacune da sx verso dx, vedi una corrente positiva da sx verso dx, che matematicamente è uguale ad una corrente negativa da dx verso sx.

Se hai un flusso di neutrini (con carica elettrica nulla) non vedi nessuna corrente elettrica, perchè i neutrini non sono portatori di carica.

Ti faccio ancora un esempio, prendi un pezzo di silicio intrinseco isolato (cioè non messo in un circuito), se ne illumini la faccia sulla sinistra, per effetto fotoelettrico generi un eccesso di coppie lacune-elettroni all'estrema sinistra. Queste coppie, inizieranno a diffondere verso destra.
Nello stesso dispositivo hai elettroni che si muovono da sx verso dx, e uno stesso numero di lacune che si muove sempre da sx verso dx. Hai delle cariche che si muovono, quindi hai una corrente? assolutamente no, perchè il pezzo di silicio è isolato, non è in un circuito, quindi dove dovrebbe andare la corrente in un circuito aperto? O meglio hai due correnti uguali e opposte. Semplicemente la corrente è 0, perchè il flusso di elettroni e lacune è esattamente uguale (se vai a scrivere le equazioni di diffusione lo vedi, nonostante le costanti di diffusione siano diverse nelle equazioni di Einstein, tutto si bilancia grazie alla massa efficace diversa di elettroni e lacune, considerando che il silicio sia isotropo, e ti conviene, altrimenti ci devi buttare dentro anche il calcolo tensoriale e non fa mai piacere), e diffondono nello stesso verso. E se hai 100 cariche negative e 100 cariche positive che si muovono contemporaneamente, attraverso la stessa superficie, e nello stesso verso la corrente totale è 0.

EDIT:
Nell'esempio del generatore, le cariche positive "fittizie" si muovono dal potenziale minore, al potenziale maggiore, perchè quel potenziale è riferito agli elettroni.

[alby941]

E queste cariche positive sull' armatura superiore come si spiega?

[Flamber]

Prova a ragionarci un attimo, in un metallo una carica positiva da cosa può derivare? Ovviamente soltanto da una carenza di elettroni rispetto al numero di protoni.
Pensando al legame metallico, un'armatura si svuota di elettroni generando quindi una densità di carica positiva dovuta ai nuclei degli atomi del metallo, e questi elettroni finiscono sull'altra armatura, generando un'eccesso di carica negativa.

[alby941]

Qualsiasi cosa in natura tende a muoversi verso una la configurazione ad energia più bassa, e come una sfera che rotola giù per una collina, gli elettroni si muovo verso dal + dove l'energia potenziale è più alta, al - dove l'energia potenziale è più bassa. Per le lacune vale il discorso opposto, il - è a potenziale più alto mentre il + è a potenziale più basso, quindi le lacune si muovono dal - al +. Se ci pensi, in un diagramma a bande riferito al potenziale per gli elettroni, quella che per gli elettroni è una barriera non lo è per le lacune è viceversa.

quindi in complesso vedi delle cariche positive muoversi dal - al +, o delle cariche negative muoversi dal + al -, quindi vedi una corrente .

Ho chiarito il mio dubbio all'università, ed ovviamente mi sono state utili le tue risposte e quella di renzo , quindi grazie però in questa frase sopra quotata non mi torna che gli elettroni vanno dal + al - .. Perché il potenziale è definito per le cariche positive e quindi per gli elettroni il potenziale 'più alto' per loro è il - .

[RenzoDF]

... Ma quindi quando noi nei circuiti mettiamo un generatore costante di tensione (+ -) .. Con l estremità positiva rivolta verso l alto, come mai le cariche che vi "partono" sono positive?

Se stiamo parlando di un normale circuito elettrico con un generatore un utilizzatore ed un conduttore che li collega, dal positivo del generatore non parte nessuna carica positiva verso l'utilizzatore, in quanto in un normale conduttore metallico solo gli elettroni possono muoversi e quindi la reale corrente elettrica sarà costituita da elettroni che si muovono dall'utilizzatore verso il morsetto positivo del generatore ma, per quanto spiegato nel mio primo intervento, per ragioni puramente storiche, si considera una equivalente corrente convenzionale (inesistente) di verso opposto.

... in questa frase sopra quotata non mi torna che gli elettroni vanno dal + al - ...

Siamo in due, non torna nemmeno a me!

[alby941]

Ok allora perfetto , grazie
Una curiosità: come mai gli elettroni partono dal - se il meno che noi vediamo indica il potenziale delle cariche positive? ( ossia la polarità associata al conduttore adiacente al -).. Cioè che legame c è tra il potenziale minore delle cariche positive e il fatto che gli elettroni partano proprio da li? (penso di saperlo ma vorrei una conferma)

[Flamber]

Io parlavo del moto degli elettroni "dentro" il generatore, vanno dal + verso il - e vengono emessi dal -, era solo per descrivere il verso.

Ok allora perfetto , grazie
che legame c è tra il potenziale minore delle cariche positive e il fatto che gli elettroni partano proprio da li? (penso di saperlo ma vorrei una conferma)

il potenziale minore per le cariche positive, corrisponde al potenziale maggiore per le cariche negative. Il campo è esattamente lo stesso, ed il modulo del potenziale è lo stesso, l'unica cosa che cambia è il segno della carica di prova.



In questo diagramma, ad esempio, il potenziale è riferito agli elettroni. Gli elettroni nella regione p vedono una "discesa" verso destra e naturalmente si muovono dal potenziale maggiore a quello minore, per diffusione.

La lacune tuttavia, si muovono da destra verso sinistra, nonostante ci sia una "salita". Questa apparente contraddizione, appunto è dovuta al fatto che il potenziale è riferito ad una carica negativa, e ti basta ruotare la testa (o l'immagine, è più comodo) di 180°. E ruotare l'immagine di 180°, matematicamente, si traduce cambiano il segno al potenziale. (o meglio all'energia potenziale nel caso di questo diagramma)

[alby941]

Si sotto questo punto di vista ho molto chiarito. Tuttavia non so perché, ma non mi viene naturale di pensare che un circuito progettato correttamente per quanto riguarda le correnti possa andare bene nei circuiti reali e fisici ove gli elettroni vanno al contrario della corrente. Ad esempio nel bjt gli elettroni vanno da emettitote a connettore, la corrente contrario.. Ecco, qua già storgo il naso perché tratto elettroni e corrente come due cose indipendenti mentre in realtà sono 'la stessa cosa'. Probabilmente mi confondono anche tutte le tensioni in diretta e inversa , interdizioni varie ... vorrei mi venisse spontaneo vedere un circuito senza farmi tutte queste complicanze ..