¿Qué tan rápido es la velocidad del flujo de electricidad?

Una corriente eléctrica es un flujo de carga eléctrica . En los circuitos eléctricos, esta carga a menudo se transporta moviendo electrones en un cable. También puede ser transportado por iones en un electrolito, o por iones y electrones como en un gas ionizado (plasma).
Los electrones pueden tener una amplia gama de velocidades. Un caso lento: sabemos que los electrones se mueven cuando hay un flujo de corriente en un cable, pero la velocidad a la que los electrones se mueven en el cable, la llamada velocidad de deriva de electrones, sorprende a la mayoría de las personas. Por ejemplo, para un cable de cobre de 1 mm de radio con una corriente constante de 10 amperios, la velocidad de deriva es de solo 0.024 cm / seg. En el lado rápido: el modelo de Bohr del átomo de hidrógeno tiene el electrón (unido) que comprime alrededor del núcleo a aproximadamente 2 millones de metros / seg. Y en el lado muy rápido, algunos ejemplos son: partículas beta, que son emitidas por algunos materiales radiactivos; y los electrones más internos de los átomos de elementos que tienen un gran número atómico, como el uranio. En estos casos, los electrones viajan a casi la velocidad de la luz. (alrededor de 300 millones de metros / seg).

Aunque la velocidad de deriva en un cable es pequeña, la velocidad térmica de los electrones tiende a ser bastante grande. Algo del orden de 100,000 metros / seg. Por lo tanto, están zumbando al azar a altas velocidades, con una pequeña velocidad de deriva superpuesta causada por el campo eléctrico.

La corriente eléctrica es esencialmente una medida de cuántos portadores de carga puede mover a través de una sección transversal determinada del conductor en un período de tiempo determinado. Esto dependerá del tamaño de la sección transversal, el número de portadores de carga y su velocidad. Una corriente de 1 A corresponde a una transferencia de 1 Coulomb de carga por segundo. Un electrón transporta 1.6 × 10-19C, por lo que debe mover 6.3 × 10 ^ 18 electrones / seg. Divida entre la densidad de electrones en un cable de cobre (aproximadamente 8.45 × 10 ^ 22 electrones / cm ^ 3) y la sección transversal del cable (para AWG 18 esto es pi * (1.02 mm / 2) ^ 2 o 0.008 cm ^ 2) y obtienes 0.0093 cm / s.

Si la velocidad de deriva de los electrones en el cable fuera c / 3, la corriente sería aproximadamente 1 tera-amperio. Con un valor nominal de 10.5 ohmios / 1000 pies para cobre AWG 18, puede calcular una disipación de potencia del orden de 10 ^ 26 vatios en una longitud de un pie, suficiente para vaporizar instantáneamente el cable y cualquier persona lo suficientemente tonta como para probar este experimento. 😉

Esa es una pregunta muy compleja.

Hay dos cosas que entendemos por electricidad. Uno de ellos es la velocidad del campo eléctrico en sí.

Una onda eléctrica tiene la velocidad de la luz, que depende de la permitividad y la permeabilidad del material que propaga esta onda. Creo que en el caso del cable de cobre, estamos hablando del 70% de c (este número estaba en mi cabeza, no estoy seguro de si es correcto)

La segunda parte de esta respuesta es la velocidad de deriva, que es la velocidad de los portadores de electricidad, como iones o electrones.

Por lo que puedo decir, esta velocidad depende de la conductividad del material, la fuerza del campo eléctrico y el tipo de portador de carga del que estamos hablando.

Esta velocidad es, obviamente, considerablemente inferior a la velocidad de la luz.

Eso es lo que se llama la “velocidad de deriva” o “velocidad de deriva” de los electrones y es sorprendentemente baja. Con densidades de corriente típicas en cobre es de unas pocas decenas de micras por segundo. Es muy fácil calcular si conoce el amperaje y la cantidad de electrones disponibles en la banda de conducción.

Tenga en cuenta que no debe confundirse con la velocidad a la que se propaga una señal eléctrica a lo largo de un cable. Eso es mucho, mucho más rápido.

Como dicen otros, es cierto que la velocidad de deriva de los electrones en un cable es bastante lenta. Pero la electricidad (señal) fluye a casi la velocidad de la luz y la velocidad depende de las características de la línea de transmisión, pero principalmente de la capacitancia. Tal vez 12 a 15 ns por pie. La luz se desplaza al vacío 11.78 pulgadas por nano segundo. (Gracias al Almirante Grace Hooper por demostrarme esto de tal manera que nunca lo olvidaré).

Uno de mis primeros proyectos de ingeniería fue determinar la degradación de la forma de onda en una longitud de cable de 400 pies de largo entre el blocao y la torre de cohetes y encontrar una mejor manera de recibir esa señal. Era simple enviar un pulso al final del cable y medir el retraso en un osciloscopio y ver la calidad de la forma de onda. Luego desarrollé un receptor que podría gastarse y reemplazarse por mucho menos que los transformadores personalizados de cuerda manual utilizados antes en tales circunstancias. Como recuerdo, el retraso parecía apropiado para una velocidad de pulso a la velocidad de la luz.

Los cambios de baja frecuencia de CA y CC en el campo eléctrico se propagan a aproximadamente 0.1c

Alta frecuencia, digamos microondas en una guía de ondas o frecuencias de radio en un cable coaxial, los cambios en el campo eléctrico se propagan a 0.9c o más.

La velocidad de deriva estimada de un electrón promedio, para un flujo de corriente razonable en un conductor promedio, es cercana a 0.1 m / seg.

Como Q = IT

Y Q = ne

Así desde arriba

ne = IT

AS T = 1

ASÍ,

ne = I

Además, I = venA (para un conductor que tiene n electrones, la carga e, v es la velocidad)

por lo tanto,

ne = venA

v = A.

así, la velocidad del tiempo igual a 1 segundo es igual al área de la sección transversal del conductor.

Gracias.

Depende del potencial que hayamos aplicado en los extremos del cable. Más diferencia de potencial aplicada rápidamente, el electrón se moverá. El movimiento de electrones produce corriente, lo llamamos flujo de electricidad.

Muy completa respuesta aquí.

¿La electricidad viaja a la velocidad de la luz?

La velocidad de la onda electromagnética que comunica los cambios en la corriente a través de la cual pasa la corriente es la misma que la velocidad de la luz a través de ese medio. La velocidad de los portadores de carga cambia según el medio y los portadores de carga.

“No creo que puedas ver ninguna diferencia” Es como decir que no ves el retraso de la luz que viaja a tus ojos después de encender una lámpara. Por supuesto, no puede ver la diferencia cuando la energía transferida viaja a grandes fracciones de la velocidad de la luz (al menos 50%). Para medir de manera efectiva una diferencia, necesitará instrumentos que sean sensibles a períodos de tiempo pequeños y un cable muy, muy largo.

Mi profesor de física de la escuela secundaria, que tenía una maestría en Ingeniería Eléctrica, me dijo que los electrones se movían a una velocidad aproximada. Eso probablemente sea cierto para el alambre de cobre a temperatura ambiente.

Los rayos parecen moverse lo suficientemente rápido como para que se necesite una cámara de alta velocidad para capturar su propagación a través del aire.

La velocidad de la electricidad no es tan rápida como crees.

Cuando enciende el interruptor en ese instante, la luz se enciende, por lo que diría que es rápido pero eléctrico es el flujo de carga, son los electrones que se mueven en una dirección empujándose unos a otros hacia adelante.

Un electrón empuja a otro y esto continúa, desde el exterior parece que es rápido pero no lo es.

Sobre la velocidad de la luz, un poco más lenta.