¿Qué es la velocidad de deriva en física?

Creo que te refieres a la velocidad de deriva de los transportistas de carga, así que intentaré su explicación.

Ahora consideremos los electrones en un conductor como nuestros portadores de carga. Una cosa que debemos entender es que estos electrones no son estacionarios. Se mueven en todo momento ya que tienen ciertas energías cinéticas debido a la energía térmica que poseen. Entonces, si se mueven, ¿significa que la corriente fluye? NO. Todos estos electrones se mueven en diferentes direcciones al azar a diferentes velocidades y, por lo tanto, se anulan el efecto del otro (piénselo).

Ahora cuando aplicamos una batería (una diferencia de potencial), y se genera un campo eléctrico que a su vez aplica una fuerza sobre estos electrones. Esto produce una aceleración, pero esta vez solo en una dirección: ¡de negativa a positiva! Sin embargo, no sería razonable pensar que todos los electrones comenzarán a viajar a la misma velocidad aunque la aceleración aplicada sobre ellos sea la misma. Esto se debe a que ya hemos establecido que sus velocidades iniciales son todas diferentes. Además, estos electrones chocarán entre sí, por lo que sus velocidades cambiarían con el tiempo, haciéndolos impredecibles y variables.

Entonces, lo que debemos hacer es no golpearnos la cabeza contra la pared pensando en todos y cada uno de los electrones. Más bien, calcularemos la velocidad promedio de todos estos electrones usando las matemáticas para tener una idea de sus movimientos.

Y ESTA VELOCIDAD SE LLAMA LA VELOCIDAD DE DESPLAZAMIENTO.

No incluí un análisis cuantitativo ya que eso tiende a hacer que las cosas sean aburridas.

Probablemente esté preguntando acerca de la velocidad de deriva para los electrones en un metal, por lo que responderé en ese contexto. Sin embargo, el principio que describiremos se generaliza con bastante facilidad.

La mayoría de los metales contienen un número (grande) de “electrones libres”; es decir, electrones que no están unidos a ningún átomo padre particular. Los electrones libres se comparten básicamente entre todos los átomos en el metal. Y dado que no están vinculados a ningún átomo en particular, tienden a deambular, en direcciones aleatorias, debido a sus energías térmicas.

Debido a que hay una gran cantidad de ellos, y debido a que sus movimientos son aleatorios, sus movimientos tienden a cancelarse en conjunto. Entonces, la velocidad a la que se desplazan, en cualquier dirección, promedia a cero.

Cuando aplica un campo eléctrico a dicho metal, los movimientos electrónicos aleatorios tienen un sesgo en la dirección opuesta a la del campo: es más probable que se muevan en esa dirección que en cualquier otra dirección. Esto hace que los movimientos de los electrones se promedien a una velocidad distinta de cero en alguna dirección particular.

Es esta velocidad promedio distinta de cero a la que nos referimos como velocidad de deriva.

El hecho de que los electrones se desvíen en una dirección preferida es lo que causa una corriente eléctrica.

Editar: Dirección de deriva de electrones clarificada, que es -E en un campo E aplicado . Gracias a Robert Reiland por la corrección.

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