¿Por qué mi luz se enciende rápidamente al encenderlos a pesar de que los electrones tienen una velocidad de deriva lenta?

Answer 1

Hay un par de cosas pasando aquí.

1. El voltaje, que puede considerarse algo análogo a la presión del agua, está presente en el interruptor todo el tiempo. Al igual que cuando abre un grifo, el agua no tiene que viajar desde el depósito hasta su casa antes de que el agua comience a fluir. De manera similar, los electrones que ya están en el cable, ya bajo “presión” del voltaje, fluyen a través de un interruptor recién cerrado sin tener que viajar desde la estación generadora.

2. Aunque la velocidad de deriva es muy lenta, esto se debe a que un cable de metal tiene una cantidad estupenda de electrones. Eso incluso cuenta solo los electrones de valencia externos, los que se mueven de un átomo a otro. Incluso un cable bastante delgado, como el cable de calibre 14 o 12 en las paredes de su hogar. Entonces, el porcentaje muy pequeño que se dibuja a través de la bombilla es solo una fracción muy pequeña del número total de electrones móviles disponibles.

Es un poco como tener el Ganges o el Amazonas, y abres un grifo y echas un chorro de agua. La velocidad del agua en el río debido a su pequeño grifo será extremadamente baja. Sin embargo, el agua comenzará a fluir casi de inmediato.

Además de todo eso, la velocidad de deriva no es la velocidad de la electricidad. Puede pensarlo como una tubería de agua conectada a un tanque de agua. El agua fluye por el extremo de la tubería a medida que fluye más agua desde el tanque de agua.

La velocidad real de un electrón, entre átomos, en realidad es bastante lenta en comparación con la velocidad de la luz. Algo así como 1/100 de la velocidad de la luz. El flujo de electricidad, también conocido como la velocidad de la señal, es más como 50 a 90% de la velocidad de la luz. Básicamente, es como empujar el agua en un extremo de una tubería que ya está llena de agua, el aumento de la presión viaja a través del agua a la velocidad del sonido en el agua, no a la velocidad de una molécula de agua que vuela libremente. Pero incluso eso solo entraría en juego si el interruptor de la luz estuviera en la estación generadora a muchas millas / kilómetros de la luz. Esto es como la tubería presurizada y el grifo que proporciona agua casi instantáneamente. En este caso, su interruptor de luz solo tiene de 10 a 20 pies o de 3 a 6 m de cable a la luz.

Answer 2

Porque el campo electromagnético (EM), en lugar de los electrones, es lo que se mueve tan rápido. Tan pronto como enciende el interruptor de alimentación, conecta todo el circuito (los cables y la bombilla) a una fuente de energía eléctrica. Por lo tanto, los electrones que siempre están presentes dentro del circuito eléctrico se energizan instantáneamente debido a que la fuente de energía los mueve a un nivel de energía más alto. Debido a que los electrones con mayor energía intentan moverse hacia una ubicación de menor energía, comienzan a interactuar con los electrones vecinos. La interacción electrostática b / n electrones vecinos provoca el movimiento no aleatorio de los electrones en todas partes del circuito. Esto es lo que llamamos flujo de carga (corriente). El flujo de carga a su vez crea un campo magnético alrededor del cable. Todo esto sucede al instante. Esta onda electromagnética es lo que viaja tan rápido. La velocidad del flujo de carga (corriente) es mínima (~ 0.5 mm / seg). Pero la onda EM viaja cerca de la velocidad de la luz.

Answer 3

Los electrones tienen una velocidad de deriva lenta, pero el campo eléctrico debido al voltaje alcanza rápidamente todo el cable (a medida que el campo eléctrico viaja con la velocidad de la luz).

Por lo tanto, no es necesario que los electrones en un extremo lleguen al otro para encender la bombilla porque al encender el interruptor, el campo eléctrico llega al otro extremo y hace que los electrones fluyan a través de la bombilla.

Answer 4

Porque no necesitas un electrón para viajar desde el interruptor a la luz. La mejor analogía que se me ocurre es la cuna de Newton:

El impulso viaja a través de las bolas en el centro sin que tengan que moverse porque cada bola empuja a la que está al lado. El impulso se transfiere a la velocidad del sonido.

De la misma manera, cuando cierra el interruptor de la luz, crea un voltaje (piense en él como un impulso eléctrico) que empuja los electrones en línea desde la fuente de energía a través de la luz. A pesar de que cada electrón se mueve lentamente, la luz se enciende casi instantáneamente porque los electrones que ya están en el filamento están siendo puestos en movimiento.

Answer 5

El circuito tiene una capacitancia casi nula, luego el voltaje aplicado en el interruptor alcanza la carga a casi la velocidad de la luz, luego la potencia se aplica tan rápido, el único retraso observado es calentar el filamento o atravesar el balasto. La velocidad de deriva es lenta, pero el cable ya está lleno de electrones libres que se mueven casi simultáneamente, los que se encuentran en el interruptor tomarán mucho tiempo (en CC) para hacer todo el viaje, si es que lo hacen.

Answer 6

Porque, aunque la velocidad de deriva es lenta, la velocidad de la señal es enorme, quizás 0.5 c. Usted sabe que las señales pueden viajar a altas velocidades a través de los cables de su computadora. Exactamente lo mismo es cierto de la señal que dice que la corriente fluye a través de su luz.

La analogía es el tren. Si la locomotora en la parte delantera comienza a moverse, la parte trasera del tren comienza a moverse al mismo tiempo, para los sentidos humanos. La señal que dice que el tren se mueve viaja de adelante hacia atrás cerca de la velocidad del sonido. De manera similar, la señal que dice que el circuito está completo viaja alrededor del cableado a una velocidad cercana a la de la luz. A lo largo de toda la longitud del cable, los electrones se empujan entre sí en su intento de nivelar los voltajes en los extremos.

Answer 7

A pesar de que los electrones no viajan lejos o rápido, la fuerza del EMF se siente casi de inmediato. EMF es el campo de voltaje.

Es como su plomería, a pesar de que el agua es forzada al sistema por una bomba a 10 millas de distancia, ¡el agua fluye de su grifo inmediatamente! ¡Magia!