Hace 10 años | Por shake-it a alpoma.net
Publicado hace 10 años por shake-it a alpoma.net

Si la velocidad de arrastre de los electrones libres en un conductor eléctrico fuera cercano al de la luz, no funcionaría ninguna instalación eléctrica de las que disponemos hoy día y, además, aparecerían efectos de lo más asombroso. Imaginemos igualmente un conductor acodado 90º en el que circulen electrones libres a la velocidad de la luz. Creo que no hay que imaginar mucho para pensar qué sucedería. Para las densidades de corriente ordinarias, la velocidad de los electrones pocas veces supera el milímetro por segundo.

Comentarios

sangaroth

#1 Entiendo que en alterna la energia se propaga entre los electrones de los atomos, es decir, se van robando electrones uno a otro en un sentido u otro alternativamente. Por tanto se propaga la energía no el 'electrón' (mucho mas rapida la propagación E).
A mi me despista la continua, a donde van los electrones?

Robus

#3 Gracias!

D

#3 Muchas gracias. No lo conocía y lo encuentro muy interesante.

trivi

#1 #2 Lo que viaja siempre es una onda, que sí se mueve cercana a la velocidad de la luz. Haciendo un símil sencillo, si tiráis una piedra en el centro de una piscina en calma veréis como el agua empieza a formar ondas. En cierto momento esas ondas llegan al borde pero nadie espera que el agua del centro (las moléculas que la forman) también haya llegado, simplemente las moléculas de agua mueven las de su alrededor (interaccionan) y así se propaga la energía.


#16 Te voy a contestar, pero no quiero que te lo tomes a mal porque en realidad la culpa es de la persona a la que hayas leído/oído hacer divulgación científica.
Te comento porque sospecho que te interesan estos temas:
"obviamente lo que se transmite es el frente de onda o pulso electromagnético, o dicho de otra forma, los fotones. Los electrones libres del metal sólo evitan que el fotón escape y le obligan a continuar su trayectoria dentro del metal creando un "túnel" para los fotones."
Los fotones aquí no tienen nada que ver, los únicos fotones relevantes son los que median la interacción electromagnética (fotones virtuales) responsables de que el desplazamiento de unos electrones afecte a otros electrones cercanos.
Los electrones libres (aunque es más descriptivo hablar de electrones que no pertenecen a un átomo concreto) forman parte de lo que se llama nube electrónica y al ser sometidos a un campo eléctrico tienden a acelerar hasta que chocan con otros electrones o protones (para más información busca sobre el camino libre medio), es decir, se mueven a lo largo del conductor pero a velocidades muy inferiores a la de la luz, la interacción entre ellos sí es a la velocidad de la luz.

"Por otro lado, es imposible que una partícula con masa se acerque a la velocidad de la luz"
Los neutrinos lo hacen, tanto que se dudo durante un tiempo de si tenían masa. Otro ejemplo son los rayos cósmicos (protones, neutrones, etc). No hace falta irse al LHC, pasa en la naturaleza.

"Supongo que el origen del error es en que hablamos de "electricidad" y damos por supuesto que se trata de "electrones" ya que el fotón no se llega a estudiar hasta bien entrados en la Universidad."
Te lo dije antes, pero te lo repito aquí, el fotón no pinta nada, son los electrones los que crean gradientes locales en el campo eléctrico. Y no creo que te refieras a fotones virtuales, porque esos sí que solo se me ocurre una carrera donde se enseñen.

"El diámetro de un electrón es "cero pelotero". Un electrón no tiene volumen alguno. La masa viene de su interacción con el bosón de higgs, no de que esté gordo."
Un error frecuente es confundir el bosón de Higgs con el campo de Higgs, este último es el responsable de la masa inercial de las partículas y no tendría, en principio, nada que ver con la masa gravitatoria.
Para intentar picarte un poco la curiosidad, no se sabe si hay un solo bosón de Higgs, supersimetría (SUSY para los amigos) predice 5 o más, por lo que el que se confirmó en LHC hace un año podría ser solo el menos energético de muchos.

Un saludo!!

PythonMan8

#49 Artículos de divulgación a mí: http://es.scribd.com/doc/84179728/Vol-4-Landau-Lifshitz-Quantum-Electrodynamics-2ed-Pergamon-1982-ISBN-s

Lo de intentar contradecir poniendo como ejemplo el neutrino y partículas provenientes de reacciones nucleares viajando en el vacío es, como se suele decir por aquí "intentar meterla con calzador".

Y esta frase es contradictoria consigo misma: "Los fotones aquí no tienen nada que ver, los únicos fotones relevantes son los que median la interacción electromagnética (fotones virtuales) responsables de que el desplazamiento de unos electrones afecte a otros electrones cercanos."

Estás mezclando física clásica (gradientes) con física cuántica (fotones bosones y electrones fermiones) para acabar haciéndote un lío y concluir que hay una "interacción" (sin definir de que se trata) que se propaga a la velocidad de la luz. Tu "interacción" son fotones del pulso electromagnético. Por cierto, la señal eléctrica no se propaga a la velocidad de la luz, sino bastante más lento, aproximadamente a un tercio de c). Este hecho es bien conocido en el diseño de circuitos electrónicos donde la ruta que conecta los diferentes circuitos se ajusta para que nunca pase de :

1/3 * c / ciclo (bus cerrado)

o bien :

1/6 * c/ciclo (bus abierto)

y si esto no te convence quedamos tal día a tal hora en la plaza del pueblo y el que salga menos abollado tiene la razón.

trivi

#55 "Artículos de divulgación a mí: es.scribd.com/doc/84179728/Vol-4-Landau-Lifshitz-Quantum-Electrodynami"
Por lo menos el autor al que lees tiene la decencia de poner las referencias bibliográficas en sus artículos de divulgación. Es algo de agradecer.

#35 "En el caso del mar la ola es una onda de presión. En el caso del metal una onda electromagnética (fotones)"
Pásame también la referencia al libro donde habla de la "onda de presión" como interacción fundamental y cuál es su bosón asociado (no me valen los fonones ni otros bosones que no existan). Porque si la electricidad la explicas como propagación de fotones las ondas mecánicas tienes que asumirlas como lo mismo.

Y esta frase es contradictoria consigo misma: "Los fotones aquí no tienen nada que ver, los únicos fotones relevantes son los que median la interacción electromagnética (fotones virtuales) responsables de que el desplazamiento de unos electrones afecte a otros electrones cercanos."
La modifico para que tenga sentido estricto: Los fotones reales aquí no tienen nada que ver, los únicos fotones relevantes son los que median la interacción electromagnética (fotones virtuales) responsables de que el desplazamiento de unos electrones afecte a otros electrones cercanos.
Los fotones reales cumplen todas las leyes de conservación mientras que los fotones virtuales no, en este caso solo aparecerían como propagador. Repasa el punto 79 del Landau si no recuerdas bien los que son las partículas virtuales.

"Estás mezclando física clásica (gradientes) con física cuántica (fotones bosones y electrones fermiones) para acabar haciéndote un lío y concluir que hay una "interacción" (sin definir de que se trata) que se propaga a la velocidad de la luz. Tu "interacción" son fotones del pulso electromagnético."
Sí, y no simples bosones (el helio 4 también es un bosón), bosones gauge (fotones virtuales) que son mediadores de la interacción electromagnética y que no son fotones reales.
Y vendría bien que me aclares qué es para ti un pulso electromagnético, porque yo lo entiendo como esto:
http://es.wikipedia.org/wiki/Pulso_electromagn%C3%A9tico

"Por cierto, la señal eléctrica no se propaga a la velocidad de la luz, sino bastante más lento, aproximadamente a un tercio de c)"
Supongo que lo dices por mi frase: "la interacción entre ellos sí es a la velocidad de la luz."
Ellos=electrones. No es discutible que la interacción entre dos electrones se produce a la velocidad de la luz, es la velocidad a la que se producen las interacciones fundamentales (incluso la gravedad que no está cuantizada de momento).

Este hecho es bien conocido en el diseño de circuitos electrónicos donde la ruta que conecta los diferentes circuitos se ajusta para que nunca pase de :
1/3 * c / ciclo (bus cerrado)
o bien :
1/6 * c/ciclo (bus abierto)

Ya has dejado el comentario de lo que se ve que sí entenderás como buen ingeniero electrónico o teleco que debes ser, pero de física los conocimientos se te quedan algo cortos.

y si esto no te convence quedamos tal día a tal hora en la plaza del pueblo y el que salga menos abollado tiene la razón
Dime por lo menos a qué lado del pacífico busco la susodicha plaza.

PD: yo no te he insultado en ningún momento para que me votes negativo, pero tú sabrás

vickop

#1 El concepto lo explica muy bien #5. Los electrones no van a la velocidad de la luz. Lo que va a la velocidad de la luz es la onda electromagnética que se desplaza por el cable.

D

#15 hola.

Por favor: aprende a usar los votos correctamente. Si quieres utilizar un único voto para todo puedes usar el de "irrelevante". Parece que has estudiado si vienes a puntualizar en noticias de ciencia. No uses el voto spam incorrectamente.

saludos

vickop

#57 Irrelevante no representa bien el voto para el concepto "boicot a medios de Aede". Estoy de acuerdo en que "spam" tampoco lo representa, pero creo que tampoco es para ponerse en plan quisquilloso.

Por esa misma regla de tres, te podría decir que venir a comentar este tema a una noticia que no tiene nada que ver, solamente para poder decirme esto, tampoco es lo más adecuado.

En cualquier caso, gracias por tu apreciación.

Un saludo.

D

#58 gracias, ahora te entiendo con lo de AEDE y lo comprendo.

D

A ver, para los que no sois científicos , como #1 ,#5 y todos los demas:

Los electrones no se mueven.Sólo son como las bolas colgantes que al golpear la primera, se comunica la energía a la ultima,que sale despedida. Las bolas no se mueven, solo hacen de transmision.

El_galeno

#19 Pues el ejemplo de #5 está muy bien. Es el mismo que empleaba mi profesor para explicarlo grosso modo en la asignatura de Física II de la carrera (industriales). Ayuda bastante a entender el concepto. Por lo demás, si hay un movimiento, el de la corriente de arrastre, lo que pasa es que se mueven erráticamente y muy despacio (son valores de velocidad muy pequeños).

D

#20 tu profesor no tenía ni puta idea

El_galeno

#22 Mi profesor trataba de poner un ejemplo. De todos modos, lo de la velocidad de arrastre lo puedes encontrar en cualquier libro de física universitario decente. Así que de mentira, poco.

d

#29 Yo eso ya me lo sé.

El_galeno

#29 Hombre, la verdad, físico no soy, pero soy ingeniero y algo de física he tenido que aprender, créeme. Sé lo que son las bandas de valencia y los orbitales

salva6

#31 yo tampoco soy físico.
Pero lo agusto que se queda uno restregando el 4 - 0 al Bayern de Guardiola....

zULu

#5 Sigo sin entenderlo. El interruptor está en el punto A, y la bombilla en el punto B. Con el interruptor apagado, entre A y B, no hay electricidad circulando, sin embargo, al encenderlo es "inmediato", así que la electricidad ha tenido que moverse de A a B en poco tiempo, no?

K-M

#28 en el ejemplo de la manguera de #5, con el grifo cerrado tampoco hay agua circulando, aunque la manguera esté llena. En este caso es lo mismo. La "electricidad" no son los electrones, sino su movimiento. El cable de metal que va del interruptor a la bombilla está lleno de electrones quietos (aproximación muy burda en realidad, pero dejémoslo así). La tensión eléctrica es la fuerza que hace que los electrones "se desplacen" por lo que al conectar el interruptor estás permitiendo que los electrones de la red empujen a los del cable que a su vez empujan a los de la bombilla, etc... Aunque se muevan poco individualmente, el efecto es prácticamente instantáneo.

Otro ejemplo sería una hilera de cajas. Si empiezas a empujar en un extremo, la última comenzará a moverse casi de inmediato (existe un pequeño retraso en lo que tarda en propagarse la energía del empuje, y en el caso de los electrones en un cable sí que es una fracción de la velocidad de la luz) por lo que el efecto se notaría en el extremo sin necesidad de que la caja que estás empujando recorra todo el camino.

zULu

#48 GRacias, ahora si que me ha quedado perfectamente claro, en serio, parece una pregunta de idiotas, pero es que no lo entendía.

TALIVAN_HORTOGRAFICO

#16 Pero, pregunta tonta: si los electrones tienen carga, y por tanto les afecta el campo electrico, cual seria el efecto del campo electrico en el cable? Forzar a los electrones del conductor a moverse en determinados orbitales o algo asi?

Y por que el campo magnetico que se genera? No es por el movimiento de electrones?

D

#18, sencillamente se mueven de unos átomos a otros. Es como si se "cayesen" de los átomos desde los más próximos del terminal negativo al positivo. Y bueno, aunque vayan muy lentos, ¡son muchos! los electrones se desplazan lentamente, pero no permanecen totalmente quietos, por eso basta con desplazarlos un poquito para que se genere un campo magnético importante.

PythonMan8

#18 La respuesta intuitiva, pedagógica e inexacta es que oscilan como una boya en la superficie del mar cuando pasa la ola. En el caso del mar la ola es una onda de presión. En el caso del metal una onda electromagnética (fotones). Al igual que para transmitir la onda de presión (ola) hace falta que las moléculas de agua puedan desplazarse libremente el fotón necesita electrones libres en el medio (un metal).

sorrillo

#16 El problema creo con el fotón es que normalmente lo tenemos tan arraigado al concepto de luz, y por ende de luz visible, que hay que hacer un esfuerzo para acordarse de aplicarlo a la transmisión de electricidad o cualquier otra cosa.

A mí lo de la electricidad me lo explicaron una vez con el símil de la manguera y lo entendí, pero aún así no lo tenía presente y si me hubieras preguntado antes de leer el artículo hubiera caído de nuevo en las concepciones erróneas de toda la vida. Sabemos que al apretar el interruptor la luz se enciende al instante, por lo tanto "algo" va muy rápido, y "sabemos" que la electricidad son electrones, por lo tanto serán los electrones los que van muy rápido. Eso es lo intuitivo, erróneo pero intuitivo.

D

#16 Típica excusa de alguien gordo.

d

#1 Una cosa es la velocidad de los electrones y otra la de la energía.

Piensa que cuando un electrones se mueven, lo hacen en fila, como en un gran atasco en la nacional.

Imagina una fila de coches esperando a pagar el peaje de la autopista, una fila de 10 km.

No hay que esperar al último de la fila para empezar a cobrar, de hecho es que según se va cobrando se van moviendo los electrones. Junto a la bombilla hay electrones esperando turno, dentro de la bombilla hay electrones esperando su turno, pero para salir por el otro lado, incluso al otro lado de la bombilla hay electrones esperando turno para moverse.


Si esto te sorprende te diré que los electrones del enchufe jamás llegarán a la bombilla. Tenemos corriente alterna en las casa que cambia de polaridad 50 veces cada segundo. Es decir, los electrones de los cables se mueven adelante y atrás como una sierra talando un árbol. Adelante y atrás 50 veces cada segundo, no de para avanzar mucho, pero como se mueven todos, incluidos los de dentro de la bombilla, eso produce calor y la bombilla se ilumina.

yemeth

Me da que la confusión tipo #1 viene porque el titular da a entender que la luz sea cosa de los electrones, y no tiene nada que ver ni explica nada más que dos párrafos que casi confunden más que aclaran. Es decir, lo que nos llega del Sol no son electrones, son fotones. Electrones en la bombilla ya hay todo el rato, y no "brillan".

Los electrones tienen masa. Los fotones no, y es por no tener masa que pueden ir a la velocidad máxima permitida. Si los electrones pretendieran ir a la velocidad de la luz, su masa aumentaría hasta volverse infinita.

La corriente eléctrica lo que hace es que al producirse esta en una resistencia, se disipe parcialmente la potencia aplicada sobre el circuito en forma de luz y calor. P = I^2 * R, donde P es la potencia disipada, I la intensidad y R la resistencia en Ohmios:

http://es.wikipedia.org/wiki/Resistencia_el%C3%A9ctrica#Potencia_que_disipa_una_resistencia

salva6

Es que acaso alguna vez una partícula con masa pudo alcanzar la velocidad de la luz en el vacío?
No hace falta andarse p8r las ramas.0: Teoría de la Relatividad General y punto pelota.

Que si cables, que si campos, que si la tecnología actual, que si tal, que si cual....

Veo que éstos no han cogido un libro de Física en su puta vida.
Eso sí, veo que está redactado por "ingenieros" de la ETSII... roll

D

Vale, pues ya estáis corrigiendo la entrada de la Wikipedia: http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_el%C3%A9ctrica

D

#33 ¿Lo dices por esto?
"Se debe al movimiento de las cargas (normalmente electrones) en el interior del material"

Ahi no dice nada de que la corriente sea un flujo de electrones, sino que el movimiento de los electrones la provoca.

editado:
se refiere al tira y afloja de la alterna o al continuo de la continua.

D

#34
Los electrones libres son los portadores de carga. La velocidad de la carga eléctrica en los conductores es de 2/3 la velocidad de la luz en el vacío.

D

#37 No es la velocidad de la carga. Esa es muchísimo menor. 2/3 de C es muchísimo más que unos milímetros por segundo

Es la velocidad de los campos electromagnéticos (es decir la luz) la que se mueve a la velocidad de la luz. Esos campos desplazan electrones en el proceso.

P.D: Seguramente desde el punto de vista dualidad onda corpúsculo sea un poco más complicado.

D

#46
El E no se mueve a la velocidad de la luz, al transmitirse en un medio conductor eléctrico dicha velocidad es inferior, 2/3.

shinjikari

#14 Esa no es la definición de HDR. Precisamente por eso te puntualizaba el comentario anterior

ElPerroDeLosCinco

Este era uno de esos mitos que yo me había creido toda la vida. Y ahora, al verlo desmentido de forma tan sencilla, me parece increible no haberlo cuestionado antes.

D

Pero esto ya se sabia desde los tiempos de Maricastaña, ¿no?

D

En realidad, si lo piensas bien, en relación a su tamaño (creo que el diámetro de un electrón es del orden de picometros)... ¡van a toda leche! Aun así lejos de la brutal velocidad de la luz, pero claro es que un electrón tiene masa, y un fotón no, así yo también

El campo eléctrico sí que va a velocidad de la luz, porque de alguna manera "es" luz, pues es propagado mediante fotones. Los electrones puede que sean lentos, pero en presencia de un campo eléctrico se ponen en marcha enseguida.

l

Pero bueno, todo el mundo sabemos que por ejemplo cuando la luz cambia de medio, varía su dirección y su velocidad. En el agua se genera el famoso efecto de la refracción, y la velocidad de la luz cae a 250 mil km/seg

¡En el diamante, por ejemplo a 124 mil Km/seg!

Probablemente en el metal caerá muchísimo la velocidad de los electrones libres.

c

Pues a mi me ha sorprendido, no que la velocidad esté lejos de C, sino que sea tan baja ¡1 mm/s! en una hora tres metros y medio. El electrón que sale de la dinamo de la bici tarda media hora en volver al otro polo de la dinamo.

#36 no confundas la velocidad de la luz con la del electrón, en un diamante no se mueve nada de nada el electrón

#40 de la I no se puede saber cual es la velocidad ya que depende de la densidad de electrones (doble de cantidad de electrones a mitad de velocidad dan la misma intensidad)

D

Y añado del enlace anterior de Wikipedia:

Una característica de los electrones libres es que, incluso sin aplicarles un campo eléctrico desde afuera, se mueven a través del objeto de forma aleatoria debido a la energía calórica. En el caso de que no hayan aplicado ningún campo eléctrico, cumplen con la regla de que la media de estos movimientos aleatorios dentro del objeto es igual a cero. Esto es: dado un plano irreal trazado a través del objeto, si sumamos las cargas (electrones) que atraviesan dicho plano en un sentido, y sustraemos las cargas que lo recorren en sentido inverso, estas cantidades se anulan.

Cuando se aplica una fuente de tensión externa (como, por ejemplo, una batería) a los extremos de un material conductor, se está aplicando un campo eléctrico sobre los electrones libres. Este campo provoca el movimiento de los mismos en dirección al terminal positivo del material (los electrones son atraídos [tomados] por el terminal positivo y rechazados [inyectados] por el negativo). Es decir, los electrones libres son los portadores de la corriente eléctrica en los materiales conductores.

RocK

Edit: Me he equivocado este comentario no vale para nada.

derethor

vaya, eso lo sabe cualquiera que diseñe placas con trazas de alta velocidad, como memorias, puertos USB, etc

V

Hombre!!!

I =nº de cargas/ s... que pasan por un punto y sección de cable. Si mides una porción de cable lo sacas...

Verdad que no doy todos los datos, depende del número de cargas, pero la corriente es un dato para sacarlo.

V

No me he leído ni el artículo del todo ni todos los comentarios. Pero es un error pensar que los electrones se mueven a la velocidad de la luz.

Los electrones dependen de las características del metal por el que corren y la diferencia de potencial entre los nodos. Nada más.

I = V/R... de la corriente se puede sacar la velocidad de los electrones en un metal.

D

47# pues ahí también se puede decir que va a la velocidad de la luz... En ese medio. Lo correcto es decir que la velocidad luz en ese medio es 2/3 de la velocidad en el vacío.

Aplicas las ecuaciones de maxwell y sale una ecuación con soluciones sinusoidales que se desplazan dependiendo de la permetividad electrica y permeabilidad magnetica del medio.

D

#51
Ya pero los electrones se mueven y eso es la intensidad = corriente eléctrica = sección del conductor * número electrones = cantidad de culombios (cantidad de cargas transportadas). El efecto Ohm es debido al movimiento de los electrones y la fuerza opositora del medio a su movimiento.

iaglados

En realidad la corriente alterna es un tira y afloja de los electrones, NO es como una manguera que recorre todo, sino que los electrones va y viene por las vueltas del motor que genera la electricidad, se alterna por los campos magnéticos.

Es erróneo pensar que recorre en una sola dirección...

v

Pues yo siempre he creído que en continua los electrones se ven atraídos por el polo positivo y ese pequeño desplazamiento crea el campo eléctrico. En alterna lo mismo solo que al variar la polaridad el campo es complejo. ¿Alguien da la respuesta correcta sin tener que desempolvar los libros?XD

yemeth

#39 Es complicado, porque hay dos campos eléctricos, uno que funciona aunque el circuito esté abierto entre los polos del generador y otro que se pone en marcha cuando se cierra el circuito. La perturbación eléctrica que genera el campo al cerrarse el circuito es lo que se pone en marcha -eso sí- a la velocidad de la luz. Con lo que no solo es que tú le des al interruptor y se encienda a esa velocidad, sino que podría ser igual de instantáneo si se enciende de pronto tu central eléctrica a varios kilómetros.

Lo que crea el campo eléctrico es la diferencia de potencial entre ambos polos del generador. Cuando se cierra el circuito y tienes esa diferencia de potencial, hay campo eléctrico, y eso sí que va a la velocidad de la luz. Pero vaya, que electrones tienes en toda la materia.

Para verlo más fácil, es como si te pones a tocar una armónica. El aire que tú soplas no va a la velocidad del sonido, pero la perturbación del aire que escuchas sí.

m

Interesante, pero la foto que ilustra el artículo lleva HDR.

porcorosso

#7 ¿Y?

shinjikari

#7 Además de que importa poco, es posible que no se trate de un HDR. Quizás han aumentado su claridad, o han usado algún método medianamente automático de contraste tonal.

m

#10: Si, es un poco HDR, o sea, aclarar y oscurecer las zonas en función de los elementos de alrededor.