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Tema: Velocidad de la corriente eléctrica

  1. #1
    Forero Experto Avatar de Avicarlos
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    Predeterminado Velocidad de la corriente eléctrica

    Mi curiosidad por indagar los retrasos de las transmisiones de televisión, me condujeron a saber lo que los motivaba.
    Son varios los motivos ya que la señal está tratada por la emisora y los repetidores aéreos, captación de antena, transmisión por cable y último trato por el circuito electrónico del receptor.

    De todo ello, la parte que menos contribuye a los retrasos es el aire y le sigue el conductor. El resto considerable se debe a la electrónica con todos sus componentes.

    Veamos como deduje la velocidad de la corriente eléctrica por cable conductor:


    [url]http://interspain.net/velocidad-de-la-corriente-electrica.html[/url]

    Cuando una corriente eléctrica fluye por un cable pueden observarse dos efectos importantes: la temperatura del cable aumenta y un imán o brújula colocado cerca del cable se desvía, apuntando en dirección perpendicular al cable.
    Al circular la corriente, los electrones que la componen colisionan con los átomos del conductor y ceden energía, que aparece en forma de calor. La cantidad de energía desprendida en un circuito eléctrico se mide en joules. La potencia consumida se mide en watts; 1 watt equivale a 1 joule por segundo.


    Si queremos saber la velocidad que adquiere la electricidad por un conductor, tendremos que dar los datos de este conductor, resistencia del material, su sección, dielectro de revestimiento, etc. Con ello obtendremos distintos resultados cuyos límites serán el de 0 km / s, hasta la velocidad de la luz.

    Concretamente, por un cable buen conductor y desnudo, se puede llegar a V= 0,975 c.
    El agua, permite V=0,11 c
    Las tarjetas de crédito V=0,5 c
    Un conductor de mediana calidad revestido en caucho V= 0,38 c

    Hay fórmulas empíricas que relacionan el dimensionado del conductor, su resistividad y la tensión a aplicar, lo que nos concreta cada caso.

    En teoría la generalidad de conductores en su mínima expresión cuántica, de sección un átomo, la velocidad podría calcularse así:

    Cable de 3*10^10 cm conteniendo 3*10^18 átomos, transportaría la carga eléctrica aplicada en un segundo.

    Si la transmisión de la carga fuera entre fotones, así sería. No es así. Se transmite entre electrones y estos se hallan en orbitales de los átomos que varían su nivel al ser excitados y los transmiten al vecino en un tiempo de 10^-9 segundos.
    Luego:

    V = c – ( 3*10^18 * 10^-9 s ) = 3*10^10 cm/s - 3*10^9 cm/s

    Esto son V = 0,9 c


    Y efectivamente, los electrones siguen en sus átomos ya que no son ellos los que viajaron sino la carga eléctrica transportada por fotones.

    Este es otro dato a sumar para comprobar la estuctura del electrón compuesta por la masa central la carga eléctrica periférica y cantidad de fotones según nivel energético del electrón.

    Saludos de Avicarlos.

  2. #2
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    Predeterminado Respuesta: Velocidad de la corriente eléctrica

    Cita Iniciado por herrerocar Ver mensaje
    Entonces, ¿cuando generamos electricidad lo que estamos generando son fotones? Si los fotones no poseen carga electrica ¿como puede ser que transporten la carga electrica?.

    La electricidad por definición es un flujo de electrones. Los átomos que conforman la materia contienen [URL="http://foros.monografias.com/wiki/Part%C3%ADculas_subat%C3%B3micas"]partículas subatómicas[/URL] positivas (protones), negativas (electrones) y neutras (neutrones). Si añades electrones a un átomo le das una carga negativa y si se los quitas una carga positiva. Es el electrón con su nube de fotones virtuales el que tiene la carga, el que equilibra al nucleo positivo.

    ¿Que diferencia un material conductor de uno que no lo es? En que el primero no produce resistencia al flujo de electrones y el segundo si.

    En cambio el calor que aparece cuando circula una corriente eléctrica si es generado por la emisión de fotones de los átomos a los que se les intercambia los electrones.

    Un saludo.
    Copio de Wikipedia:

    Fuerza electromagnética “Es la experimentada por las partículas cargadas eléctricamente y resulta muchísimo más intensa que la gravitatoria. Como la fuerza eléctrica entre dos cuerpos se traduce en mecánica cuántica en la atracción o repulsión entre las partículas que los componen, en general se anulan las fuerzas atractivas con las repulsivas, y el efecto es un cuerpo en estado neutro. Si no se anulan por completo, casi llegan a hacerlo, por lo que el resultado es una fuerza electromagnética neta muy débil. No obstante, dominan a distancias muy pequeñas, como es el caso de los átomos y moléculas.
    La fuerza de atracción eléctrica entre los protones del núcleo y los electrones de la corteza hace que éstos giren describiendo órbitas alrededor del núcleo del átomo.
    El fotón es la partícula elemental que representa este tipo de fuerza, que se entiende como un intercambio de esta clase de partículas.”



    Me consta herrerocar que esto no es nuevo para tí, más bien creo que quieres que detalle mi post anterior.

    Insisto por haberlo ya cotejado por varias fuentes, que la corriente eléctrica, no obedece a lo manido de corriente de electrones.
    No se desplaza ni uno de su ubicación en sus átomos. varían sus orbitales, también se dice oscilan, ceden energía, o absorben pero lo que hacen es permitir que la carga eléctrica, (de 8,5*10^22 electrones/cm^3) fluya desde los electrones. El que los fotones sean transportistas, les viene desde el generador que indica la dirección a tomar.

    Si hay que corregir, lo trasladaré a las fuentes que asimismo me condujeron al error. Pero en principio, me parece lógico el que los electrones no viajen, en cambio sí lo haga la carga eléctrica obligada por los fotones.

    Y la velocidad ideal sea la calculada.

    Saludos de Avicarlos.

  3. #3
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    Predeterminado Respuesta: Velocidad de la corriente eléctrica

    Conclusiones
    Que la velocidad de arrastre de los electrones libres en los conductores es la
    velocidad de la luz es un error muy extendido. Se ha visto en este artículo que,
    si fuera esa su velocidad, la densidad de corriente en los conductores sería
    enorme y constante, que las fuerzas por choques en los ángulos y la fuerza
    centrífuga en las curvas también serían enormes, y que la energía que los
    electrones cederían al conductor lo volatilizaría. Realmente las consecuencias
    de esa velocidad harían imposible la existencia de instalaciones eléctricas.
    Por el contrario, para las densidades de corriente ordinarias, la velocidad de los
    electrones pocas veces supera el milímetro por segundo. Para esas mismas
    densidades en corriente alterna, los electrones solo oscilan imperceptiblemente,
    pues apenas se alejan alternativamente muy pocas micras del punto central de
    la oscilación.
    Hay conceptos erróneos muy extendidos. Algunos afectan a los fundamentos
    físicos, por lo que dificultan la correcta asimilación del saber posterior. El
    análisis crítico que consiste en comprobar la compatibilidad de lo recién
    aprendido con lo que ya se sabe, es un buen escudo contra los posibles errores.
    [Referencias
    [1] M. E. Van Valkenburg, Análisis de redes, Editorial Limusa, México 1983, pág.
    18.
    [2] F. R. Quintela, R. C. Redondo, J. M. G. Arévalo, N. R. Melchor y M. M.
    Redondo. 'Carga de una batería' y 'electricidad', dos términos de utilización confusa.
    Técnica Industrial. Junio de 2005.
    [3] [URL]http://www3.usal.es/electricidad[/URL]
    [4] Félix Redondo Quintela, Roberto Carlos Redondo Melchor. Redes eléctricas de
    Kirchhoff, 2ª edición. Ed. Revide S. L. Béjar 2005.


    [URL="http://campus.usal.es/%7Eelectricidad/Principal/Circuitos/Descargas/VelocidadElectrones.pdf"]http://campus.usal.es/~electricidad/Principal/Circuitos/Descargas/VelocidadElectrones.pdf[/URL]



    He copiado el final del trabajo de los Srs. Redondo. Universidad de Salamanca.


    Saludos de Avicarlos.

  4. #4
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    Predeterminado Respuesta: Velocidad de la corriente eléctrica

    Cita Iniciado por herrerocar Ver mensaje
    Efectivamente no pueden ir, en ningún caso, a la velocidad de la luz... pero que viajan, o son "arrastrados", como bien es usada esa palabra, a una cierta velocidad, también es una conclusión....

    Eso si, van acompañados de sus nubes de fotones virtuales.......


    Un saludo
    herrerocar: a estas alturas debes ya haber constatado que te considero colega calificado para sancionar mis deducciones cuánticas. Como lo que estoy estudiando no es cosa restregada por la red, necesito que alguien me diga, y en este caso eres tú, si voy bien encaminado o si estoy todavía en la nube de probabilidad de fotones virtuales.

    En otros foros sucede lo mismo. No me dan una respuesta contundente a lo que pido que es ni más ni menos el que No son los electrones los que circulan desde el generador a la bombilla. Que lo que enciende la bombilla es la transmisión de energía que le facilita el electrón que está en contacto con la bombilla. Este electrón estaba allí antes de encenderla y sigue estando allí después de encendida. No viajó el electrón desde su toma de corriente hasta la bombilla.
    Esto ¿es correcto?.

    ¿Encuentras la explicación de los Srs. Redondo de la Universidad de Salamanca, según el enlace que puse, correcta?.

    Necesito la respuesta sin ambages.

    A partir de aquí, podré analizar al electrón y el transporte y sacaremos si te parece, conclusiones conjuntas, ya que si lo leen los estudiantes recién salidos de la escuela, seguirán creyendo que una corriente eléctrica es una circulación de electrones, que dejan a los átomos ionizados, hasta que no queda ni uno en el conductor.(La didáctica escolar, se ve que es anacrónica).

    Saludos de Avicarlos.

  5. #5
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    Predeterminado Respuesta: Velocidad de la corriente eléctrica

    Cita Iniciado por herrerocar Ver mensaje
    Hola Avicarlos, en mi humilde opinión yo no leo en ninguna parte del artículo lo que indicas, que los electrones no viajan generando la corriente eléctrica.

    Yo solo leo que es el autor deduce que los electrones no viajan a la velocidad de la luz y lo demuestra. Pero en ningún momento dice que estan estaticos en la órbita del átomo.

    Podrías empezar por intentar descubrir la cantidad de fotones que se emiten al sustituirse un electrón de la órbita de un átomo cuando se le inyecta una lluvia de electrones. Esa cantidad puede dar respuesta al número de fotones y a su vez de neutrinos (y porque no taquiones) que posee en esa nube virtual que le envuelve. Ahi si encontrarias la relación de masa y carga electrica.

    Recuerda que los fotones que observas son los quantos de energía que emite un electrón al ser intercambiado en la órbita de un átomo y que esos fotones si van a la velocidad de la luz en órbita del electrón.

    Como sabes, para conseguir un material superconductor hay que mantenerlo a temperaturas muy bajas, es decir, se "congelan" los átomos y asi si que se consigue que no haya intercambio de electrones.

    Un saludo

    PD Agradecido de considerarme colega cualificado y espero no haberte molestado por sugerir que cambies tu linea de investigación
    Lo que he remarcado en negrita, parcialmente es lo que acepto y en consecuencia no acepto que sean los electrones los que VIAJAN.

    Verás los electrones de cada átomo van ligados y máxime los libres en la orbital periférica. Luego con enlaces elctrovalentes o covalentes se codean con los átamos vecinos. Que yo sepa, estas uniones, no son como una soldadura rígida. Conforme que la fuerza de su unión puede ser mayor que la soldadura, pero en todo caso al no ser puntuales, entre un electrón y el siguiente, campea un distancia. Para simplificar esta distancia podemos indicar la de Borh y con ello superficialmente en un cable habrán 10^8 electrones por cada grosor de 10^-8 cm. Y con corriente de 220V alterna a 50 Hz, en un segundo, no pueden trasladarse 300 mil Km., sólo lo harán 3 micras.
    Pero si cuento que lo que se transmitió fueron fotones, entonces diré que se trasladaron a velocidad 0,9 c. porque es el freno que realizó el conductor al tener que absober y ceder cada uno de los electrones la energía que le transmite el vecino. Así como esta operación la realiza cada 10^-9 s al final resulta que instantáneo no puede haber sido y a velocidad de la luz, tampoco. Y según el material que disponemos, esta resistencia crece por lo cual llega un momento que se convierte en dielectro, no permitiendo ninguna velocidad.

    Como ves, si no me lo detallas, yo en esta operación veo que lo que recorrió el conductor a velocidad 0,9 c, fue la energía que transmitieron los electrones, pero no son ellos quienes hicieron el recorrido de kilómetros. Ellos solo se movieron una oscilación de tres micras.

    Si esto lo ves lógico, ¿Porqué he de aceptar que la corriente eléctrica, máxime la alterna, es una corriente de electrones?. Mi lógica dice que es una corriente que pasa entre los electrones. Que es merced a ellos, que ellos a base de muchíiiiisimo tiempo, también avanzan, pero la corriente o flujo energético, al segundo de conectar con un generador, ya enciende bombillas en el otro extremo.

    ¿Sigo con error?. Hasta que no lo entienda bien, no podré avanzar en mi afán de destripar al electrón.

    Gracias herrerocar. Saludos de Avicarlos.

  6. #6
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    Predeterminado Respuesta: Velocidad de la corriente eléctrica

    Cita Iniciado por herrerocar Ver mensaje
    Extraido de la wikipedia ([URL]http://es.wikipedia.org/wiki/Pila_de_combustible_alcalina[/URL]) :

    La pila de combustible alcalina (AFC, o Alcaline Fuel Cell en su denominación anglosajona), es una de las más desarrolladas tecnologías dentro de las [URL="http://foros.monografias.com/wiki/Pila_de_combustible"]pilas de combustible[/URL], y es el tipo de pila de combustible que llevó al hombre a la [URL="http://foros.monografias.com/wiki/Luna"]Luna[/URL]. La AFC consume [URL="http://foros.monografias.com/wiki/Hidr%C3%B3geno"]hidrógeno[/URL] y [URL="http://foros.monografias.com/wiki/Ox%C3%ADgeno"]oxígeno[/URL], produciendo [URL="http://foros.monografias.com/wiki/Agua"]agua[/URL], [URL="http://foros.monografias.com/wiki/Calor"]calor[/URL] y [URL="http://foros.monografias.com/wiki/Electricidad"]electricidad[/URL]. Su efectividad es de las más elevadas en este tipo de tecnologías, llegando a alcanzar un rendimiento del 70%.
    Esta pila produce la energía a través de una [URL="http://foros.monografias.com/wiki/Reacci%C3%B3n_redox"]reacción redox[/URL] entre el hidrógeno y el oxígeno. En el ánodo, el hidrógeno es [URL="http://foros.monografias.com/wiki/Oxidaci%C3%B3n"]oxidado[/URL] según la reacción:

    produciendo agua y soltando 2 [URL="http://foros.monografias.com/wiki/Electr%C3%B3n"]electrones[/URL]. Los electrones fluyen a través de un circuito externo y regresan al cátodo, [URL="http://foros.monografias.com/wiki/Reducci%C3%B3n"]reduciendo[/URL] al oxígeno según la reacción:

    produciendo iones hidróxidos. La reacción global consume una molécula de Oxígeno y 2 de Hidrógeno para producir 2 [URL="http://foros.monografias.com/wiki/Mol%C3%A9cula"]moléculas[/URL] de agua. La electricidad y el calor son subproductos de esta reacción

    entonces ¿donde van los electrones generados si no salen porque no se mueven de sus átomos?

    Un saludo

    Espero explicarme mejor con números que con palabras a las que no les doy el mismo significado por mi particular visión.

    Datos de un conductor (sin especificar) para transporte energía corriente eléctrica alterna a 50 Hz.

    Velocidad de transporte átomos

    V = 0 cm/s

    [i]Velocidad transporte fotones a través electrones del conductor[/i]

    V = 0,9 c

    V= 3*10^{10} cm/s - ( 3*10^{10} u * 10^{8} u/cm * 10^{-9} s)

    En 1/50 s (Un solo impulso del generador) recorren 5,4*10{^8} cm= 540 Km
    Velocidad avance electrones

    V=3*10^-4 cm /s V= 10^{-14} c


    Avance de los electrones en cada impulso D= 6*10^{-7}cm/s = 60 átomos/ s

    Tiempo para alcanzar al próximo átomo, desplazando a otro electrón de su orbital por repulsión carga

    t = 1 / 60 s = 0,0166 s

    Durante este tiempo el electrón recorre en sus propias orbitales a


    L= 2,1*10^{10} cm/s

    Y da un número de vueltas

    N = 10^{-8} pí cm. * 0,0166 s / 0,7 * 10^{10} cm/s = 7,45 vueltas

    Con esta vueltas, se absorben y emiten 0,0166 s / 10^{-9} s = 1,66 * 10^{7} fotones

    En cada vuelta se emitieron 2,228*10^{6} fotones


    RESUMEN

    Velocidad electrón en orbital periférica = 0,7 c

    Velocidad electrón en conductor = 10^{-14} c

    Velocidad transporte fotones entre electrones, al final carrera = 0,9 c

    Tiempo recorrido por un electrón de un átomo al próximo= 0,0166 s

    Vueltas realizadas durante el recorrido de un átomo = 7,45 con 1,66*10^{7} fotones totales

    Fotones emitidos en cada vuelta orbital por cada electrón = 2,228*10^{6}

    ¿Se ve mejor?. Si así fuera seguiría luego con galvanotecnia.

    Saludos de Avicarlos.

  7. #7
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    Predeterminado Respuesta: Velocidad de la corriente eléctrica

    Estoy viendo una mala interpretación mía a la velocidad de la corriente eléctrica.

    Lo aceptado es que sea una corriente de electrones. En realidad esto es así, se desplazan a una velocidad tan ridícula, que los ignoraba para dar el valor de las velocidades casi de la luz a las que se transmite la energía por conductores eléctricos.

    A lo que hasta ahora me refería como corriente eléctrica, no era corriente de electrones, sino transmisión de energía.

    De todas maneras, aguardo más información para aplicar a mis supuestos. Ya que me baso en la emisión de fotones que los electrones han ido recibiendo del generador. Son dos cosas distintas que debo aún analizar.

    Saludos de Avicarlos.

  8. #8
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    Predeterminado Respuesta: Velocidad de la corriente eléctrica

    VELOCIDAD DE LA CORRIENTE ELECTRICA

    A) Conectado un borne del generador con un cable conductor se oponen a la mínima distancia permitida los electrones libres del borne del generador con los libres del extremo del conductor.
    Con este simple contacto, el campo eléctrico del generador, a velocidad c, llega al extremo opuesto del conductor.
    Todos los electrones libres del conductor, ante este campo eléctrico, se orientan en la misma dirección y sentido. Con ello, mantienen la mínima distancia unos de otros por su natural repulsión de carga eléctrica.

    Como no existe diferencia de potencial, allí nos llegó la tensión, pero no pasa corriente. Simplemente se trasladó el potencial que había en el borne del generador. (220 V, oscilando a 50 Hz). Los electrones no se movieron más que en el giro correspondiente para orientarse y ubicarse ordenadamente equidistantes los unos de los otros. Esto lo hacen a velocidad c, puesto que el electrón no varía su momento. No precisa, ni se le dio, energía alguna que lo acelerara.

    B) Intercalado al conductor una resistencia (bombilla, aparato vario, motor) sigue el extremo del conductor en las mismas condiciones. Los electrones orientados, la tensión del generador, sin paso de corriente.

    Conectando este extremo al otro borne del generador, ya existe la diferencia de tensión de 220 V . Esto inicia la corriente de electrones.
    La energía de los electrones del borne del generador ejerce una presión que empuja a los electrones del extremo del conductor. Este empuje, es proporcional al potencial, suministrando los fotones equivalentes a los primeros electrones del extremo del conductor.
    A tenor de este empuje, los primeros electrones, se desplazan a la velocidad que les corresponde E = m v^{2}. Tienen que vencer la resistencia que les oponen los electrones inmediatos distantes un átomo, ya que la fuerza de repulsión sigue siendo la misma. Ello les hace reaccionar, trasladando el empuje recibido a los predecesores de sus átomos, que a su vez lo transmiten a los siguientes y así sucesivamente.
    La velocidad de la energía transmitida por los electrones, se retardará 10^{-9} s por cada salto de átomo lineal, (absorción y emisión de un fotón) además de la resistencia ofrecida por la instalación.
    Con ello ya se ve que la velocidad que alcanzarán los electrones dependerá de varios factores. El principal la Alta tensión, seguida de la Máxima sección del conductor y su coeficiente de resistencia. La combinación de ellas, permitirá una determinada intensidad de paso.

    Al circular los electrones por el campo eléctrico, emiten ondas magnéticas en todo su recorrido. Si estas no son afectadas por otros campos, la pérdida de energía es prácticamente nula. No tan nula la que pierden por el roce de los electrones con la periferia del cable, que se pierde, emitiendo ondas infrarrojas.

    El empuje recibido por los electrones, sirve para trasladar al siguiente, pero una vez realizado el trabajo, se paran. Como este empujón lo reciben 50 veces cada segundo, se trasladan lo que les permite 1/50 del recorrido de un segundo, pero a continuación al ser corriente alterna, cambian el sentido de su orientación, (cosa que no les modifica su energía, por simple giro del electrón), para recorrer el cable desandando lo andado.

    Sin embargo, habiendo introducido en el recorrido elementos resistentes, la energía de regreso es inferior a la de ida. En el caso de la bombilla, produciendo calor por delgadez del filamento, (fricción de los electrones con el metal) acompañada de ondas lumínicas. En el de un motor, absorbiéndola por inducción del campo magnético y también por emisión ondas infrarrojas.

    El rendimiento de la instalación viene dado por disponer de elementos que minimicen estas pérdidas. Mejores materiales conductores, Menores distancias de transmisión, Bajas temperaturas ambientales o de los conductores, Secciones de mínima resistencia, Aparatos consumidores con mínima resistencia por sus circuitos internos, etc.

    Visto lo cual, la velocidad de la corriente eléctrica, queda patente que puede adquirir cualquier valor comprendido entre cero y c.


    Si esta vez no hay nada que corregir, aplicaré lo aquí aprendido en el resto de hilos.

    Saludos de Avicarlos.

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