Inside a Conductor — Random Motion to Drift
Un circuito cerrado de cobre abierto para que puedas ver los electrones libres de su interior. Con el campo desconectado ya viajan a unos 10⁶ m/s, chocan con la red cristalina y de media no van a ninguna parte. Conecta el campo y aparece una leve inclinación constante sobre esa carrera: esa inclinación es toda la corriente.
Cómo usar esta simulación
- Pulsa Field off para observar el movimiento térmico puro, sin corriente alguna
- Pulsa Field on para superponer el arrastre y empezar a hacer cruzar carga por la sección
- Sigue a un electrón resaltado a lo largo de varias colisiones para ver su trayectoria en zigzag
- Recorre el circuito para comprobar que el arrastre es el mismo en todas partes
Qué observar
- Con el campo desconectado los electrones se mueven rápido, pero la nube en conjunto permanece quieta
- Con el campo conectado la carrera no cambia: simplemente se le suma una lenta inclinación en un sentido
- El arrastre es tan lento frente a la velocidad térmica que hay que mirar la nube, no un electrón
- Las colisiones con la red reinician continuamente la aceleración, y por eso el arrastre se mantiene constante en vez de crecer
- Toda sección del circuito lleva el mismo arrastre, así que la corriente es igual en todo el recorrido
La física detrás
La velocidad térmica en el cobre a temperatura ambiente ronda los 10⁶ m/s, pero las direcciones son aleatorias, de modo que el desplazamiento medio es nulo y no se transporta carga. Un campo aplicado E añade una aceleración a = eE/m entre colisiones, que cada choque vuelve a poner a cero. El resultado es una pequeña media constante llamada velocidad de arrastre, típicamente del orden de 10⁻⁴ m/s, diez órdenes de magnitud por debajo de la velocidad térmica. La corriente es I = nAv_d e, y en ella solo aparece ese diminuto término de arrastre.