La velocidad de la corriente
La velocidad de la electricidad depende realmente de lo que se entienda por la palabra “electricidad”. Esta palabra es muy general y significa básicamente “todo lo relacionado con la carga eléctrica”. Supondré que nos referimos a una corriente de carga eléctrica que viaja a través de un cable metálico, como por ejemplo el cable de alimentación de una lámpara. En el caso de las corrientes eléctricas que viajan a través de cables metálicos, existen tres velocidades diferentes, todas ellas físicamente significativas:
Ahora bien, si se conecta el cable a una batería, se ha aplicado un campo eléctrico externo al cable. El campo eléctrico apunta en una dirección a lo largo del cable. Los electrones libres del cable sienten una fuerza de este campo eléctrico y se aceleran en la dirección del campo (en realidad, en la dirección opuesta, porque los electrones tienen carga negativa). Los electrones siguen chocando con los átomos, lo que hace que sigan rebotando en diferentes direcciones. Pero además de este movimiento térmico aleatorio, ahora tienen un movimiento neto ordenado en la dirección opuesta al campo eléctrico. La corriente eléctrica en el cable consiste en la parte ordenada del movimiento de los electrones, mientras que la parte aleatoria del movimiento sigue constituyendo sólo el calor en el cable. Por lo tanto, un campo eléctrico aplicado (como el de la conexión de una batería) hace que fluya una corriente eléctrica por el cable. La velocidad media a la que se mueven los electrones por un cable es lo que llamamos “velocidad de deriva”.
Velocidad de la electricidad
Para responder a esta pregunta tenemos que analizar la materia en sí misma a un nivel muy básico. La materia está formada por pequeñas unidades llamadas átomos. A 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.
¿Se mueven realmente los electrones en un cable?
El recientemente fallecido Stephen Hawking dijo que una de las formas de viajar al futuro podría ser construir un vehículo capaz de alcanzar “casi” la velocidad de la luz. Dijo “casi” porque nada puede superar la velocidad de la luz. Este es uno de los principales principios básicos de la ciencia.
El físico británico propuso el siguiente enigma: se construye un tren que viaja al 99,99% de la velocidad de la luz y dentro de ese tren un pasajero corre a toda velocidad por los pasillos. En teoría, este pasajero estaría superando la velocidad de la luz, pero en la práctica entraría en vigor la inexorable ley de la naturaleza.
¿Cómo? Haciendo que el tiempo sea más lento dentro del tren. No importa cuánto tiempo corra el pasajero, el tiempo se ralentizaría para no superar la velocidad de la luz. El tiempo dentro del tren pasaría más lento que fuera y una semana de viaje se convertiría en 150 años fuera.
Más allá de las teorías difíciles de demostrar, la velocidad de la luz es una de las herramientas indispensables para la astronomía y la física. Gracias a ella, podemos saber a qué distancia estamos de otros lugares del universo. Pero, ¿a qué velocidad viaja la luz?
Velocidad de la señal en el cable de cobre
Aunque no podemos decirte lo rápido que puede volar Superman, sí podemos confirmar que las ondas electromagnéticas de la electricidad viajan casi a la velocidad de la luz, que es de 670.616.629 millas por hora. ¿Cómo de rápido es esto? Es realmente alucinante. Imagínate esto: Si fueras tan rápido como la electricidad, podrías dar ocho vueltas a la Tierra en el tiempo que tarda alguien en encender un interruptor.
Como la velocidad a la que viaja la electricidad es tan rápida, sus efectos son inmediatos una vez que entras en contacto con ella. Uno puede pensar que puede apartarse de una descarga eléctrica para evitar lesiones, pero debido a la velocidad, no hay posibilidad de evitarla.
Cuando una persona entra en contacto directo con una corriente eléctrica fuerte, como la de un cable doméstico con corriente, sus músculos se tensan de tal manera que es físicamente incapaz de soltarse o liberarse de la fuente. Incluso tocar a alguien que está recibiendo una descarga es muy peligroso y puede arrastrarle al circuito eléctrico. El cuerpo humano es un fuerte conductor de electricidad. ¿Por qué? Porque la electricidad fluye rápidamente a través del agua, y el cuerpo humano está compuesto por un 70% de agua.