La velocidad de la corriente
Una vista de múltiples longitudes de onda del centro galáctico muestra estrellas, gas, radiación y agujeros negros, entre… [otras fuentes. Pero la luz procedente de todas estas fuentes, desde los rayos gamma hasta la luz visible y la de radio, se mueve siempre a la misma velocidad a través del espacio vacío: la velocidad de la luz en el vacío.
No importa lo rápido que vayas, siempre hay algo que nunca podrás alcanzar: la luz. La velocidad de la luz no sólo es la velocidad más rápida a la que puede viajar cualquier cosa en el Universo, sino que se considera una constante universal. Tanto si iluminamos con una linterna, como si miramos la Luna o el Sol, o medimos una galaxia a miles de millones de años luz, la velocidad de la luz es lo único que nunca cambia. Pero, ¿es eso realmente cierto? Eso es lo que quiere saber Violet Brettschneider:
Los campos eléctricos y magnéticos oscilantes y en fase que se propagan a la velocidad de la luz definen… […lo que es la radiación electromagnética. La unidad más pequeña (o quantum) de la radiación electromagnética se conoce como fotón.
Puede que no parezca una partícula cuando la veas salir de una fuente de luz como una bombilla, una linterna, un puntero láser o incluso el Sol, pero eso es porque no estamos bien equipados para ver partículas individuales. Si utilizamos fotodetectores electrónicos en lugar de nuestros ojos, descubrimos que toda la luz del Universo está formada por el mismo tipo de partícula: el fotón. Tiene unas cuantas propiedades que son iguales entre todos los fotones:
¿Cómo midieron la velocidad de la luz
Si organizara un experimento en el que la luz corriera con la electricidad, ¿cuáles serían los resultados? Digamos que se dispara un láser rojo al mismo tiempo que se cierra un interruptor que aplica 110 voltios a un bucle de cable de cobre de calibre 12 con un medidor a una distancia de diez metros. Además, ¿la velocidad de la electricidad depende de la tensión aplicada o de la resistencia del conductor? Para esta prueba digamos que la distancia es de diez metros a través del aire. No busco una respuesta exacta. Una aproximación está bien.
La velocidad de la electricidad es conceptualmente la velocidad de la señal electromagnética en el cable, que es algo similar al concepto de la velocidad de la luz en un medio transparente. Así que normalmente es menor, pero no demasiado menor que la velocidad de la luz en el vacío. La velocidad también depende de la construcción del cable. La geometría del cable y el aislamiento reducen la velocidad. Los buenos cables alcanzan el 80% de la velocidad de la luz; los excelentes, el 90%. La velocidad no depende directamente de la tensión o la resistencia. Sin embargo, las distintas frecuencias tienen una atenuación diferente. En tu ejemplo, el momento de la conexión representa un frente de alta frecuencia que se atenuará. Mientras que en la entrada la tensión aumentaría muy rápidamente, en la salida lo haría gradualmente, como con un retardo. En realidad no es un retardo en sí, porque la señal inicial de bajo nivel llegaría casi con la velocidad de la luz, pero su amplitud sólo aumentaría gradualmente y alcanzaría la tensión total con un retardo considerable que dependería de la impedancia del cable y del circuito (sobre todo de la inductancia del cable). Si se utiliza un cable coaxial de alta velocidad (como un cable de televisión por satélite de 3 GHz) en lugar de un cable, el retardo sería mucho menor (80-90% de la velocidad de la luz hasta la tensión total). Espero que esto te ayude.
Velocidad de propagación
La palabra electricidad se refiere generalmente al movimiento de electrones (u otros portadores de carga) a través de un conductor en presencia de una diferencia de potencial o un campo eléctrico. La velocidad de este flujo tiene múltiples significados. En los dispositivos eléctricos y electrónicos cotidianos, las señales viajan en forma de ondas electromagnéticas, normalmente al 50%-99% de la velocidad de la luz, mientras que los propios electrones se mueven mucho más lentamente; véase velocidad de deriva y movilidad de los electrones.
La velocidad a la que la energía o las señales viajan por un cable es en realidad la velocidad de la onda electromagnética que viaja a lo largo del cable (guiada por él). Es decir, un cable es una forma de guía de ondas. La propagación de la onda se ve afectada por la interacción con el material o materiales que rodean el cable, causada por la presencia de portadores de carga eléctrica (que interactúan con la componente del campo eléctrico) y de dipolos magnéticos (que interactúan con la componente del campo magnético). Estas interacciones suelen describirse mediante la teoría del campo medio por la permeabilidad y la permitividad de los materiales implicados.
Viajes más rápidos que la luz
En algún lugar del espacio exterior, a miles de millones de años luz de la Tierra, la luz original asociada al Big Bang del universo está abriendo nuevos caminos mientras sigue avanzando hacia el exterior. En marcado contraste, otra forma de radiación electromagnética originada en la Tierra, las ondas de radio del episodio inaugural en directo de The Lucy Show, están emitiendo un estreno en algún lugar del espacio profundo, aunque con una amplitud muy reducida.El concepto básico que subyace a ambos acontecimientos tiene que ver con la velocidad de la luz (y de todas las demás formas de radiación electromagnética).
Kenneth R. Spring – Consultor científico, Lusby, Maryland, 20657.Thomas J. Fellers, Lawrence D. Zuckerman y Michael W. Davidson – National High Magnetic Field Laboratory, 1800 East Paul Dirac Dr., The Florida State University, Tallahassee, Florida, 32310.