Las luces se encienden muy rápidamente cuando acciono el interruptor. ¿Qué velocidad tiene la electricidad en un cable?
Noviembre de 2001
Para responder a esta pregunta tenemos que observar la materia en sí misma a un nivel muy básico. La materia está formada por pequeñas unidades llamadas átomos. En este nivel atómico, la materia posee dos características básicas. La materia tiene masa y puede tener una carga eléctrica, ya sea positiva, negativa, o puede ser neutra sin carga. Cada átomo contiene tres tipos de partículas con características diferentes; protones positivos, neutrones neutros y electrones negativos.
La corriente eléctrica (electricidad) es un flujo o movimiento de carga eléctrica. La electricidad que se conduce a través de los cables de cobre de su casa está formada por electrones en movimiento. Los protones y neutrones de los átomos de cobre no se mueven. La progresión real de los electrones individuales en una dirección determinada a través del cable es bastante lenta. Los electrones tienen que abrirse camino a través de los miles de millones de átomos del cable y esto lleva un tiempo considerable. En el caso de un cable de cobre de calibre 12 que transporta 10 amperios de corriente (típico del cableado doméstico), los electrones individuales sólo se mueven unos 0,02 cm por segundo o 1,2 pulgadas por minuto (en la ciencia esto se llama la velocidad de deriva de los electrones). Si esta es la situación en la naturaleza, ¿por qué se encienden las luces tan rápidamente? A esta velocidad los electrones tardarían horas en llegar a las luces.
Los átomos son muy pequeños, menos de una milmillonésima parte de un metro de diámetro. El cable está «lleno» de átomos y electrones libres y los electrones se mueven entre los átomos. En un cable de cobre típico, cada segundo pasarían billones de electrones por cualquier punto del cable, pero pasarían por ese punto muy lentamente. Piensa en el cable en comparación con una tubería llena de canicas. Si empujamos otra canica en una tubería llena, entonces una canica tendría que salir por el otro extremo. Los electrones son así en un cable. Si uno se mueve, todos tienen que moverse. Así, cuando se enciende un interruptor, una diferencia de potencial eléctrico (creada por un generador) provoca inmediatamente una fuerza que intenta mover los electrones. Si haces que un electrón se mueva cuando enciendes un interruptor, los electrones de todo el cable se mueven, aunque el cable tenga kilómetros de longitud. Por lo tanto, cuando se enciende un interruptor, los electrones de la luz empiezan a moverse «instantáneamente» en lo que a nosotros respecta, es decir, empieza a suceder algo en todo el sistema eléctrico. Aunque en realidad los electrones se mueven por el cable lentamente, decimos que la velocidad de la electricidad se acerca a la de la luz (extremadamente rápida). Lo que realmente queremos decir es que los efectos de la electricidad se producen «instantáneamente». La luz se enciende en el momento en que se acciona un interruptor. No hay que esperar a que los electrones fluyan desde el interruptor hasta la luz.