La velocidad de la luz a través del vacío se conoce mejor como la velocidad de señal del vacío. Cualquiera que sea la fuente de la señal, las señales no pueden moverse a velocidades superiores a c. La celeridad, c, es el límite superior más bajo para la velocidad de todos los tipos de señales.
La frase coloquial, velocidad de la electricidad, es algo ambigua porque hay más de un componente de corriente eléctrica. Aunque la corriente eléctrica a menudo se define como “el flujo de electrones”, la velocidad de los electrones libres en un cable de metal es extremadamente lenta.
Típicamente, la velocidad de la información que fluye a través de un medio es mucho más rápida que la velocidad promedio del flujo de materia en el medio. La velocidad del sonido en el aire es típicamente mucho más rápida que la velocidad del fluido del aire mismo. La velocidad de presión en una manguera de agua es mucho más rápida que la velocidad del fluido del agua. La velocidad de un impulso nervioso en el cuerpo de un animal es mucho más rápida que la velocidad del flujo de iones en una célula nerviosa.
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La velocidad promedio de los transportistas libres en un cable eléctrico suele ser de unos pocos metros por segundo. Entonces, la velocidad de una persona que corre es mayor que la velocidad promedio del electrón de conducción en un cable de cobre. Dado que pensamos que la electricidad se mueve muy rápido, tal vez cerca de la velocidad de la luz, no es apropiado referirse a la velocidad de los electrones como “la velocidad de la electricidad”.
La “velocidad de la información” en un medio se define como la “velocidad de la señal”. Obviamente, no estamos tan interesados en los cuerpos móviles que no llevan información. Así que supongo que lo que quieres saber es si la velocidad de la señal en un cable de cobre es menor que la celeridad, c.
La velocidad de la señal en un cable de metal o fibra óptica es siempre menor que la celeridad, c. La velocidad de la señal está determinada principalmente por la geometría del cable o la fibra. La composición del cable o la fibra tiene muy poco efecto sobre la velocidad de la señal. Por lo tanto, apenas importa si el cable está hecho de cobre o plomo. Un cable de metal redondo con cierto diámetro tendrá una velocidad de señal específica. Por lo general, la velocidad de la señal está cerca de la celeridad.
La velocidad de la señal es lo que probablemente quiere decir con velocidad de la electricidad, ¿sí? Así que déjame darte algunas estimaciones.
La velocidad de la señal del cable de cobre de calibre 12 es de aproximadamente 0.99c. El cable que transmite energía eléctrica entre ciudades es mucho más grueso. Leí que los cables de alimentación entre ciudades tienen una velocidad de señal de 0.3c. Ahora, tampoco vi los cálculos asociados con ninguno. Entonces no puedo estar seguro. Entonces deberías comprobarlo. Sin embargo, esto probablemente proporcionará una buena estimación del rango sobre el cual pueden viajar las velocidades de la señal.
Permítanme repetir que la velocidad promedio de los electrones libres en estos cables es de solo unos pocos metros por segundo. Entonces, si monta en bicicleta justo al lado de una línea eléctrica, viaja mucho más rápido que los electrones libres en esa línea eléctrica. Sin embargo, no viaja casi tan rápido como la información en esa línea de alimentación.
Permítame darle otra imagen de la velocidad de la señal para que tenga una mejor idea de lo que está sucediendo.
La velocidad de la señal en todos estos casos es la velocidad de las ondas electromagnéticas cerca de la superficie del medio. La celeridad, c, es en realidad la velocidad de las ondas electromagnéticas en un vacío lejos de cualquier materia corporal. La velocidad de la señal en el cable de metal es en realidad la velocidad de las ondas electromagnéticas en la superficie del cable de cobre. Entonces, lo que piensas como la velocidad de la electricidad es en realidad la velocidad de las ondas electromagnéticas justo afuera del cable. Es por eso que la velocidad de la señal es mucho mayor que la velocidad de los portadores libres.
