Si los electrones se mueven lentamente en un circuito eléctrico, ¿qué señal o energía es la que viaja a la velocidad de la luz? [duplicar]

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Estoy leyendo "Radio Theory Handbook" y estoy confundido con la afirmación que dice que los electrones se mueven a través del cable al ritmo de los caracoles. Pero continúa diciendo que el "efecto eléctrico" es instantáneo. Supongo que se refiere a la velocidad de la luz. Entonces, ¿qué es esta misteriosa señal eléctrica en el cable que se mueve a la velocidad de la luz? ¿Es el EMF? Por definición la electricidad es el flujo de electrones. ¿Pero aún se dice que los electrones viajan despacio? No puede haber una contradicción. Estoy pidiendo ayuda para aclarar esto. Gracias. Hay otra pregunta "¿Es el voltaje la velocidad de los electrones? Esta no es la misma pregunta. No estoy preguntando sobre el voltaje. Estoy preguntando sobre la aparente contradicción dado que la electricidad, que es el flujo de electrones, tiene un efecto casi instantáneo. mientras que los electrones en sí mismos son más lentos. Aunque no es la misma pregunta, hubo suficiente información útil allí y junto con todas las respuestas excelentes que mi pregunta ha sido bien explicada.

    
pregunta Sedumjoy

5 respuestas

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Los electrones se desplazan al azar debido a la energía térmica (más adecuadamente en la energía Fermi, una vez que empiezas a pensar en términos cuánticos). Sin embargo, ese movimiento aleatorio no tiene efecto neto en la gran escala, excepto para generar ruido de Johnson.

Superpuesto a este movimiento aleatorio está la velocidad de deriva, que es un ritmo de caracol, debido a la corriente macroscópica. Cada 64 g o más de cobre tiene un faraday de carga en sus electrones libres (96500 coulombs), por lo que no tienen que moverse rápido para crear una gran corriente.

Los campos eléctrico y magnético se mueven a la velocidad de la luz en el medio aislante alrededor del cable y esto es lo que lleva la señal y lo controla todo: la corriente en el cable responde al campo eléctrico, comenzando en la superficie y disminuyendo. en el grueso del metal según el efecto piel.

En las radiofrecuencias, toda la corriente se transporta en la parte más exterior de los pocos micrones del conductor, prácticamente toda la acción se realiza en el espacio o el aislante alrededor del cable (o dentro de la guía de onda)

    
respondido por el Mark Tillotson
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Se trata de cambios en los campos dentro y alrededor del cable que viajan a la velocidad de la luz. Imagina el cable como un tubo hueco lleno de electrones. Cuando no hay corriente, todos los electrones están sentados allí, repeliéndose entre sí, pero como no hay a dónde ir, simplemente se quedan quietos.

Cuando un electrón en la parte posterior del cable comienza a ser empujado (por ejemplo, por una batería), se acerca a sus vecinos en el frente, lo que luego los empuja hacia adelante. Estos electrones comienzan a moverse, lo que hace que empiecen a empujar a sus vecinos. Finalmente, todos los electrones se mueven por el cable.

La velocidad con la que los electrones escuchan sobre el movimiento de sus vecinos determina la rapidez con que la señal viaja por el cable. Nada sobre este proceso realmente requiere que los electrones vayan a cualquier lugar rápidamente, solo que sus vecinos sienten que los cambios cambian rápidamente.

Todo esto es una gran simplificación, en realidad hay un campo eléctrico continuo, y hay un campo magnético generado alrededor del cable, y por supuesto el cable no está vacío, pero esta imagen puede ayudar a entender el concepto.

    
respondido por el Austin
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¿Podríamos analizarlo con algo como esto? Imagina un tren realmente largo con una gran cantidad de entrenadores. El motor comienza a moverse, muy, muy lentamente. Al instante, el último entrenador también comienza a moverse. La velocidad del motor no tiene relación alguna con la velocidad a la que se propaga la información del tren que comienza a moverse .

Los electrones son como los entrenadores.

    
respondido por el Arkadeb Sengupta
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Los electrones se mueven a la velocidad gloriosa de fracciones de milímetro por segundo. Sin embargo, están tan cerca el uno del otro que están constantemente chocando entre sí. Esto hace que una señal eléctrica se desplace por un cable en algún lugar generalmente alrededor de 2/3 de la velocidad de la luz. Esa velocidad puede ser efectivamente disminuida por varios elementos del circuito también. Una señal dentro de un cable coaxial viajará más lentamente que una señal en un cable suspendido. Consulte wikipedia en el Factor de velocidad para obtener más detalles sobre esto, específicamente parte sobre el factor de velocidad en una línea de transmisión sin pérdidas.

En cuanto al "efecto eléctrico", probablemente esté hablando de la radiación electromagnética que pueden producir ciertas oscilaciones en los circuitos (cambios en el campo eléctrico que producen ondas de radio, electrones que se mueven entre los estados de energía en los LED, etc.). Estos viajan a la velocidad de la luz en el vacío porque la radiación electromagnética es luz y viceversa.

    
respondido por el Los Frijoles
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Sí, 1) los electrones viajan muy lentamente, y en los sistemas de CA se detienen e invierten constantemente en la dirección, 2) los cables metálicos siempre están llenos de enormes cantidades de electrones, 3) las baterías y los generadores son bombas electrónicas, y t crear o 'generar' los electrones que se bombean.

La 'señal misteriosa' es exactamente eso. Tiene varios nombres: señales eléctricas, energía electromagnética, ondas eléctricas, ondas EM. Viaja a la velocidad de la luz porque ES light / radio / EM. Si tenemos un anillo de electrones móviles (un circuito de metal) y si aplicamos de repente una fuerza de bombeo en un punto, las ondas electromagnéticas se propagarán por todo el circuito a la velocidad de la luz, hasta que todas las cargas del metal reciban el mensaje. 'y comienza a moverte.

Pregunta similar: ¿qué venden las compañías eléctricas? No es actual, ya que la ruta para la corriente es un bucle cerrado. Venden ondas de radio de 60Hz, pero las ondas se envían a través de líneas de transmisión y son absorbidas por motores y luces distantes. Dentro del cableado de su casa y dentro de las largas líneas de transmisión, los electrones vibran de un lado a otro, pero las ondas EM continúan continuamente hacia adelante. No confunda el "medio" con las "olas". En el espacio vacío, la luz y la radio no requieren medio, pero si las ondas electromagnéticas viajan a lo largo de los cables, los electrones móviles actúan como el "medio" para la propagación de la onda EM.

Aquí hay un aspecto confuso: el flujo de ondas EM no tiene límite de frecuencia y funciona hasta cero Hz. La descripción de los campos EM de las líneas de transmisión de 2 hilos también se aplicará a las linternas. Cuando una batería enciende una bombilla, las ondas electromagnéticas viajan de una batería a otra a la velocidad de la luz. Este efecto se vuelve obvio para los generadores de señal de 100MHz, pero sigue siendo el mismo para 60Hz y para DC. En los sistemas de CC solo podemos detectar el flujo de energía a alta velocidad si de repente comenzamos o paramos el flujo, para producir un borde afilado que se pueda rastrear. Y así, otro nombre para su misteriosa señal podría ser: "¡Energía de onda DC!" :)

respondido por el wbeaty

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