Deriva de electrones en un metal: velocidad de deriva, movilidad y resistividad

Qué muestra

En un metal, aproximadamente un electrón por átomo puede moverse libremente por la red de iones positivos. Estos electrones se mueven al azar a unos 10⁵ m/s y chocan una y otra vez con los iones, que vibran, así que sin campo no hay movimiento neto. Una diferencia de potencial crea un campo E en el cable; entre choque y choque cada electrón es empujado en sentido contrario a E y adquiere una deriva lenta, de una fracción de milímetro por segundo. La corriente es I = nAv_d e. Si los iones están más calientes vibran más, los choques llegan antes, τ disminuye y la resistividad ρ = m/(ne²τ) aumenta.

Cómo usarla

Elige un Metal y ajusta Corriente I, Sección A, Temperatura T y Longitud del cable L. Observa cómo el electrón naranja zigzaguea y deriva despacio contra el campo, y cuenta los electrones que cruzan la sección discontinua. Lee la velocidad de deriva, el campo, el tiempo entre choques y la movilidad bajo la imagen, y pulsa Registrar para añadir una fila a la tabla. La gráfica muestra cómo cambian la resistividad y τ con la temperatura.

Parámetros que puedes cambiar

• Metal Cobre, Plata, Oro, Aluminio
• Corriente I 0–20 A
• Área de la sección transversal A 0,1–10 mm²
• Temperatura T 100–600 K
• Longitud del cable L 0,1–10 m
• Seguir un electrón

Preguntas para explorar

1. ¿Por qué la velocidad de deriva de los electrones es tan pequeña si se mueven al azar a unos 10⁵ m/s?
2. Si la misma corriente pasa por un cable más delgado, ¿qué le ocurre a la velocidad de deriva y por qué?
3. ¿Por qué aumenta la resistencia de un cable de cobre cuando se calienta?