La guía paso a paso o código que hallarás en este artículo es la resolución más sencilla y válida que encontramos a esta duda o dilema.
Solución:
Parece que está contrastando la velocidad de propagación de la corriente con la velocidad de los portadores de carga individuales.
Estas dos cosas están claramente separadas. Hay muchos ejemplos. Considere el sonido.
Al otro extremo de un campo de fútbol se dispara un cracker de fuego. Oirá el sonido unos 100 ms después. Las moléculas de aire que estaban junto al petardo no acabaron contigo. No viajaron lejos en absoluto. Sin embargo, presionaron a sus vecinos, que presionaron a sus vecinos, etc., hasta los oídos. Este empuje puede propagarse mucho más rápido de lo que se mueven las moléculas individuales.
Piense en un tubo de cartón largo y hueco lleno de bolitas un poco más pequeñas que el diámetro interior del tubo. Todas las bolas se tocan entre sí. Empujas una bola en un extremo y la mueves 1 mm. La bola en el otro extremo luego se mueve 1 mm. Sin embargo, ninguna de las bolas se movió más de 1 mm y lo hicieron tan lentamente como empujaste, sin embargo, la propagación del empujón fue instantánea en tu escala humana.
Lo que se confunde aquí no es el flujo de “corriente” sino más bien la transmisión de energía.
Los electrones individuales en un cable se mueven muy lentamente, ya que pueden modelarse como colisionando constantemente con los átomos (sí, este es un modelo clásico ingenuo, no cuántico) y rebotando aleatoriamente como un gas (el término “gas de electrones” es real y nada inapropiado). La corriente eléctrica es el flujo muy lento de este gas de electrones a través del cable cuando hay un campo eléctrico. El término “flujo de corriente” en realidad es engañoso: no existe tal “sustancia” llamada “corriente”, corriente es un flujo. “Flujo de cargos” o más específicamente (en esta caso – ¡en otros, puede diferir!) “flujo de electrones” tiene más sentido. (Después de todo, no hablamos de “corriente” como una sustancia que está contenida dentro de un río y que es lo que hace el “fluir”, es decir, el “flujo de actual en el río “, más bien hablamos de fluir”agua en“el río, y” la corriente “significa el flujo de agua.) Ver:
http://amasci.com/miscon/eleca.html#cflow
Energía, sin embargo, no se transmite por un electrón que se mueve por todo el circuito hasta la carga, sino a través de ondas en los electrones y, lo que es más importante, el campo eléctrico asociado. Es la misma forma en que la energía mecánica se transmite en, digamos, un poste que se empuja desde un extremo. El polo se comprime ligeramente y aparece una onda de sonido, que inicialmente contiene toda la energía dentro de su “empuje”, y luego viaja hacia abajo, distribuyendo progresivamente esa energía entre todos los átomos dentro del polo hasta que todos se mueven en una sola dirección ( aquí me imagino el polo empujado en el vacío, como en el espacio interestelar, sin que actúen otras fuerzas). Lo mismo ocurre con los electrones en el circuito, aunque debo señalar que el siguiente modelo es un poco simplista, pero es más para transmitir el punto de cómo se transmite la energía que para detallar el comportamiento real de los electrones, que involucra la mecánica cuántica y es sujeto a muchas de las mismas advertencias que se ven dentro de un átomo o molécula individual. Pero en este sentido flexible, cuando acciona el interruptor, ahora un electromagnético La onda viaja hacia abajo, poniendo los electrones adelante en movimiento y distribuyendo así su energía por todo el circuito. Por supuesto, los átomos del núcleo del metal están relativamente fijos a pesar del movimiento de los electrones, por lo que estos últimos tenderán a perder esa energía al chocar con ellos, a diferencia del polo donde todos, átomos y electrones juntos, comienzan a ir en sincronía, y así usted tienen que seguir suministrándoles energía con una fuente de energía como una batería o un generador que efectivamente sigue “empujando el poste” y, por lo tanto, mantiene la energía entrando; ahora piense en un poste que ahora no está en el vacío sino en melaza, y tiene para seguir empujándolo para mantenerlo en movimiento. Esta presión sobre los átomos, por supuesto, es la forma en que los dispositivos eléctricos pueden usar energía transmitida eléctricamente para realizar tareas útiles.
Ondas electromagnéticas y ondas de sonido, por lo tanto energía, viajan mucho más rápido que los electrones y los átomos tanto en el circuito como en el polo empujado. La energía es lo que enciende sus bombillas y la energía es lo que hace que su computadora funcione. Dado que la energía viaja rápido, estos dispositivos comienzan a funcionar “con solo presionar un interruptor”.
Es necesario distinguir entre dos cosas cuando se trata de electricidad, corrientes eléctricas y voltajes.
1) La corriente eléctrica es el flujo de electrones en cables metálicos (o en fluidos como los electrolitos). Los electrones se mueven en el cable a la velocidad de deriva.
$ v = frac I enA $
donde: $ I $ es la corriente eléctrica; $ e $ es la carga eléctrica del electrón; $ n $ es la densidad numérica de electrones en el material metálico del alambre; $ A $ el área de la sección transversal del cable.
Dependiendo de los valores de $ I $, $ n $ y $ A $, la velocidad $ v $ tiene un valor típico de varios cms $ ^ – 1 $!
2) Sin embargo, la causa del movimiento de los electrones es el campo eléctrico, que colocas en el cable cuando enciendes la luz, digamos, que viaja a lo largo del cable a la velocidad de la luz. A medida que el campo viaja a lo largo del cable tan rápido, hace que los electrones se muevan a lo largo del cable. Entonces, parece que los electrones se mueven muy rápido, cuando en realidad no es así. Espero que esto aclare el punto que estaba tratando de hacer.
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