Velocidad de deriva: debería estar aumentando cada vez más

Question

La fórmula de la velocidad de deriva es $\mu_rE$. Sabemos que es constante en todo el alambre ya que sabemos que la corriente es constante.

Me pregunto cómo esto es lógicamente cierto. La cuestión es que mientras el electrón se acerca al terminal positivo, la fuerza de atracción es mayor allí (debido a la menor distancia), por lo tanto $E$ es mayor ya que $F=qe$. Si es así, cuanto más cerca esté el electrón del terminal positivo, su velocidad de deriva debería aumentar debido a la fórmula. ¿Por qué eso no sucede lógicamente?

Si dices que también se desaceleran, eso es cierto, pero entonces la desaceleración debería estar ocurriendo en una mayor cantidad cerca del terminal positivo que lejos de él. Y no estoy seguro de por qué es así entonces.

Buscando una explicación lógica e intuitiva.

Answer 1

La cosa es que mientras más se acerca el electrón al terminal positivo, la fuerza de atracción es mayor allí (debido a la menor distancia), por lo tanto $E$ es mayor ya que $F=qe$.

Este es el error. El $E$ es aproximadamente uniforme por lo que $F$ también es aproximadamente uniforme.

Estás pensando en el campo eléctrico $E$ de un dipolo a medida que te acercas a uno de los polos. Esta sería una aproximación razonable del campo en ausencia del conductor. Sin embargo, con el conductor hay cargas superficiales inducidas. Estas cargas superficiales perturban algo el campo del dipolo fuera del conductor, pero tienen un gran efecto en el campo dentro del conductor. Hacen que el campo eléctrico $E$ dentro del alambre sea aproximadamente constante en magnitud y paralelo al eje del alambre.

Answer 2

En un vacío tienes razón, la velocidad de tu portador de carga aumentaría indefinidamente.

Sin embargo, en la práctica los electrones pierden energía en el medio a través de dispersión de fonones o defectos cristalinos. Esto lleva a una "velocidad terminal" finita (llamada velocidad de saturación) para un material dado.

Una analogía podría ser la de un paracaidista que alcanza una velocidad finita bastante rápido debido a la resistencia del aire. Si no hubiera resistencia del aire, el paracaidista aceleraría indefinidamente de manera similar a tu portador de carga en un vacío.