¿Qué distancia recorren realmente los electrones a lo largo de un conductor bajo una corriente alterna?

Question

Esto es más o menos una pregunta de curiosidad. Pero hasta ahora he tenido muy buena suerte con el intercambio de pilas. Si puedo ampliar mi pregunta un poco - puede que no sea super importante, pero sé que bajo digamos un típico circuito doméstico, bajo corriente alterna, todos los cables están bajo 120v o 240v de energía monofásica a 60 htz. Cada htz es un ciclo que va de (creo) 0v a +120 v de vuelta a 0v a -120v y de vuelta a 0v. Mi pregunta es básicamente, entre digamos nuestro inicio a 0v y la primera cresta a +120v, y diremos para simplificar que esto está ocurriendo en un cable de tamaño estándar de 12 AWG, cómo lejos ¿los electrones consiguen desplazarse a lo largo del conductor? ¿son unos pocos centímetros? ¿son un par de metros? ¿fracciones de centímetro? ¿Cambiaría esto sustancialmente si se tratara de un monofásico de 240v o digamos el voltaje de fase de 480v que se obtendría entre las fases de un transformador en estrella?

Nota final: No soy el mejor con la mayoría de las ecuaciones científicas. Algunos simples tal vez, pero si su respuesta es en forma de como un conjunto de ecuaciones logarítmicas sería apreciado si usted podría tal vez "tonto" la respuesta para mí :)

EDIT: David White - Así que dado que durante un solo hertz, o ciclo, tenemos la presión eléctrica que va en una "dirección" para la mitad de ese ciclo y luego la presión que va en la otra dirección para la segunda mitad de ese ciclo, así que puedo pensar en ello ahora como la presión (que entiendo varía, ya que nos movemos de 0 a +120 cresta y de nuevo a 0) que va en una dirección para 1/120 de un segundo y un APROXIMADO (usando su calculadora para establecer 5 amperios a través de un 12 guage/2. 05mm) velocidad de deriva de 40cm/hr o (0.1 mm/s) así que entonces sería 0.1mm x 1/120th = "los electrones" se "mueven" alrededor de .0008 mm a lo largo de este conductor dado? ¿Es eso exacto en absoluto? Me disculpo si estoy simplificando demasiado esto.

Answer 1

El campo eléctrico viaja a través de los cables prácticamente a la velocidad de la luz. Sin embargo, la velocidad de los electrones individuales, conocida como velocidad de deriva, es MUY pequeña, del orden de 0,04 mm/s. Para más información sobre esto, y una calculadora de la velocidad de deriva, vea http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/electric/miccur.html

Answer 2

Los electrones de conducción se mueven a velocidades muy altas de millones de metros por segundo . Estas velocidades se anulan en ausencia de campo. Cuando se aplica un campo eléctrico deriva de electrones resultados con una velocidad muy pequeña $v=\mu E$ . $\mu$ es la movilidad. Los valores típicos son del orden de micrómetros por segundo. Para calcular la distancia recorrida debido a un campo alterno hay que especificar $E = V/l$ donde $l$ es la longitud del conductor. Tenga en cuenta que las tensiones alternas se dan en valores eficaces y que el valor de pico es $\sqrt{2}$ veces mayor. Finalmente el desplazamiento máximo es $d_{max} = \frac{1}{2\pi f}\sqrt{2}\mu V/l$ . $f=50 Hz$ . Para el Cu, la movilidad es de aproximadamente 6 $10^{7}$ Siemens/m.