Calculadora de velocidad de deriva: qué tan lento avanzan los electrones en un cable
Calcula la velocidad de deriva de los electrones en un cable según la corriente, el diámetro y el metal, con la densidad de corriente y el tiempo por metro.
Cómo funciona
I = n·A·e·v_d → v_d = I ÷ (n·A·e) · densidad de corriente J = I ÷ A · campo eléctrico E = ρ·J · movilidad μ = v_d ÷ E
Aunque parezca increíble, los electrones que forman una corriente avanzan lentísimo: en la instalación eléctrica de una casa, apenas fracciones de milímetro por segundo. La razón es que el cobre tiene muchísimos electrones libres (uno por átomo, unos 8.5 × 10²⁸ por metro cúbico), así que basta un desplazamiento promedio minúsculo para mover mucha carga. El foco se enciende al instante porque lo que viaja rápido es el campo eléctrico, a una buena fracción de la velocidad de la luz, y pone en marcha a todos los electrones del cable a la vez, como el agua de una manguera que ya está llena.
Ejemplo resuelto
Luis conecta una carga de 10 A a un cable de cobre de 2.05 mm de diámetro (calibre 12 AWG, 3.30 mm² de sección). La densidad de corriente es J = 10 ÷ 3.30 = 3.03 A/mm², y la velocidad de deriva v_d = 10 ÷ (8.5 × 10²⁸ × 3.30 × 10⁻⁶ × 1.602 × 10⁻¹⁹) = 2.225 × 10⁻⁴ m/s, o sea 0.2225 mm/s. A ese ritmo, un electrón tarda 74.9 minutos en avanzar un metro.
Preguntas frecuentes
¿Qué es la velocidad de deriva?
Es la velocidad promedio con la que los electrones avanzan en la dirección de la corriente. En cables comunes es del orden de décimas de milímetro por segundo.
¿Por qué la velocidad térmica de los electrones es mucho mayor?
Los electrones se mueven al azar a unos 10⁶ m/s por la agitación térmica; la deriva es solo el pequeño empujón neto que el campo eléctrico añade a ese movimiento desordenado.
¿Los electrones avanzan con corriente alterna?
Prácticamente no: a 50 o 60 Hz solo oscilan de ida y vuelta unos micrómetros, sin desplazamiento neto. La energía la transporta el campo electromagnético.
¿Por qué el foco se prende al instante si los electrones van tan lento?
Porque el cable ya está lleno de electrones libres y la señal eléctrica se propaga a unos 2 × 10⁸ m/s. Al cerrar el interruptor, todos empiezan a moverse casi al mismo tiempo.
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Esta calculadora tiene fines informativos. Verifica los resultados importantes antes de tomar decisiones.