¿Por qué no es posible medir la velocidad de deriva de los electrones cronometrando su recorrido a lo largo de un conductor?

> ¿Por qué no es posible?

¿Quién dice que no lo es?

Si por “conductor” se refería a “un cable de metal”, entonces no, no es posible localizar una sola entidad de QM como un electrón.

Por lo demás, ¡no es fácil medir la velocidad del viento rastreando moléculas de nitrógeno individuales! Una sola molécula de aire deambula aleatoriamente a varios cientos de MPH, ya sea que el viento sopla o no. La “velocidad del viento” es una deriva global de todas las moléculas. Para medir el viento, dejamos que lleve partículas marcadoras (humo o pompas de jabón) o dejamos que desvíe un objeto macro. Si no, entonces tendría que eliminar de alguna manera la enorme caminata aleatoria de una sola molécula rastreada, y solo detectar el pequeño viento promedio a largo plazo.

Los electrones actúan así: los individuos tienen efectos QM locos, pero dos electrones tienen menos, y mil millones de electrones móviles juntos actúan como un fluido; como un objeto macroscópico con posición y velocidad medibles.

La manera fácil de medir la velocidad de deriva de los electrones es hacerlos visibles. Meiners muestra cómo hacer esto en su compendio de volúmenes múltiples de demostraciones de conferencias de física (ref. Demostración de física PIRA 5M10.30). Se calienta un cristal de sal transparente, mientras que las pestañas de metal se sujetan a los extremos. Si se aplica alto voltaje, las pestañas metálicas inyectarán electrones móviles, y estos crearán * centros de color * que se desplazarán como corriente eléctrica. IIRC, un cristal de NaCl produce un color gris oscuro del terminal negativo. Durante la corriente eléctrica, una “onda oscura” progresa a través del cristal. Invierta el voltaje de accionamiento y la onda invierte la dirección. Estamos viendo la nube de electrones y su velocidad de deriva. Use una regla y un cronómetro para medir la velocidad.

Pero eso es un “conductor”, no un cable de metal.

El experimento de Haynes Shockley hace precisamente esto. Vea el video de dibujos animados y el artículo de Wikipedia. Para una verdadera lección de historia, vea el experimento realizado por Haynes y Shockley en esta tira de película de 24 minutos.

Bueno, eso es efectivamente lo que estás haciendo cuando mides la corriente, ya que, en un conductor ordinario, la velocidad de deriva es directamente proporcional a la corriente.

Pero supongamos que desea seguir el progreso de un solo electrón a medida que se mueve de un extremo del conductor al otro. ¿Cómo va a distinguirlo de los otros electrones [matemáticos] \ aprox 10 ^ {18} – 10 ^ {23} [/ matemáticos] que también pasan a través del material al mismo tiempo? No hay forma de “marcar” un electrón para seguirle la pista.

Lo que podría hacer es enviar un pulso de electrones al final del conductor, y medir el tiempo que tarda ese pulso en llegar al otro extremo. Sin embargo, ahora está entrando en el ámbito de la corriente dependiente del tiempo, lo que significa que la inductancia y la capacitancia entran en juego, y su medición de la velocidad de deriva se verá confundida con las contribuciones de esos.

Es la energía que viaja a lo largo de un conductor, no electrones.

Es como un juego de bolas de acero a lo largo de una fila; Si tira suavemente y suelta una bola en un extremo, la bola en el otro extremo también se desplazará, mientras que todas las bolas intermedias permanecen fijas en su posición.

No veo cómo cronometrar elementos entre otros que no se pueden distinguir, no pueden contaminarse con una bala radiactiva de monitor y no puedo darme cuenta de cuál es el beneficio del procedimiento.

Puede calcular la velocidad de deriva por varios métodos indirectos. No se puede evitar directamente porque los electrones son todos idénticos y no se pueden etiquetar. Por lo tanto, no hay manera de que podamos medir qué tan lejos se ha movido un elector en particular en algún intervalo de tiempo.