Calculadora de velocidad de deriva
Una corriente de 1,6 A en un cable de 1 mm² con 10²⁸ electrones libres por metro cúbico avanza a solo 1 milímetro por segundo. Escriba la corriente, la densidad de portadores, la sección y la carga para obtener la velocidad de deriva. Gratis en su navegador.
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Ejemplo resuelto
- Actual
- 1,6
- Densidad
- 10 000 000 000 000 000 000 000 000 000
- Área
- 0,000001
- Carga
- 0
- Velocidad de deriva
- 0,001
La velocidad de deriva de los electrones es la rapidez neta media de los portadores de carga libres a lo largo de un conductor cuando circula una corriente estacionaria. La corriente macroscópica I es el flujo de carga a través de una sección: I equivale a n por A por q por vd, de modo que la fórmula de trabajo es vd igual a I dividido entre el producto de la densidad de portadores n, el área de sección A y la carga elemental q. Esta calculadora acepta esas cuatro magnitudes SI —amperios, portadores por metro cúbico, metros cuadrados y culombios—, comprueba que la sección no sea nula y devuelve la velocidad de deriva en metros por segundo.
Qué significa vd = I/(n A q) y qué cifras debe introducir
En la imagen microscópica de un conductor, un número enorme de portadores de carga móviles —típicamente electrones en un metal, o electrones y huecos en un semiconductor— deambulan a velocidades térmicas de cientos de kilómetros por segundo mientras se forma una velocidad media mucho menor a lo largo del campo eléctrico aplicado. Esa velocidad neta media es la velocidad de deriva del electrón, que suele escribirse vd.
Una corriente estacionaria I a través de un hilo uniforme es la carga que cruza un plano dado cada segundo, igual al producto de la densidad de portadores n, el área de sección A, la carga q de cada portador y la rapidez de deriva vd. Al reordenar se obtiene la identidad de trabajo vd igual a I dividido entre n por A por q.
Las densidades típicas del cobre rondan ocho coma cinco por diez a la veintiocho portadores por metro cúbico, de modo que incluso unos pocos amperios a través de un milímetro cuadrado de cobre dan rapideces de deriva de milímetros por segundo, mucho más lentas que la señal electromagnética que viaja cerca de la velocidad de la luz por el mismo hilo. Esta calculadora existe para que usted introduzca cifras SI una vez, vea ese orden de magnitud y fije un resultado reproducible en metros por segundo sin repetir el álgebra.
El modelo supone un solo tipo de portador, densidad uniforme y una sección bien definida; no resuelve el transporte de Boltzmann, la movilidad dependiente de la temperatura ni corrientes mixtas de electrones y huecos.
Introduzca la corriente en amperios, la densidad en metros cúbicos inversos, el área en metros cuadrados y la carga en culombios —para electrones la magnitud convencional es uno coma seis por diez a la menos diecinueve culombios— y el motor devuelve vd en metros por segundo junto con una etiqueta de fórmula que puede citar en el cuaderno de laboratorio.
Contrato de entrada, forma de la respuesta y comportamiento de error
El área de sección debe ser estrictamente mayor que cero: un área nula se rechaza con un mensaje de que el área de sección no puede ser cero, porque la densidad de corriente física quedaría indefinida y la fórmula dividiría entre A. El área negativa se rechaza igualmente. La densidad y la carga deben ser distintas de cero para que el denominador n por A por q no se anule.
Los techos de magnitud evitan que entradas patológicas desborden la aritmética aislada y siguen cubriendo hilos de milímetros de aula y corrientes ordinarias de laboratorio. Combine la respuesta con sus propias identidades de movilidad o resistividad si a continuación necesita campo eléctrico o conductividad; este extremo calcula solo la rapidez de deriva escalar y no emite gráficos, tablas de materiales ni conversiones de unidad desde milímetros o AWG.
Dónde resulta útil la velocidad de deriva
Las aulas y las plataformas de tutoría usan una calculadora de velocidad de deriva de electrones para que quien aprende compruebe resultados en milímetros por segundo con corriente, densidad, área y carga arbitrarias sin tropezar a mano con las conversiones de unidad. Los generadores de exámenes necesitan un oráculo determinista que marque como error el caso de sección nula en lugar de devolver en silencio un infinito que un calificador defectuoso podría tratar como acierto. La validación fallida no consume saldo.
Mantenga las solicitudes en unidades SI de extremo a extremo, convierta diámetros en milímetros a metros cuadrados con pi r al cuadrado antes de llamar, y fije el valor en metros por segundo en las pruebas para que las comprobaciones de deberes, los plugins LMS y los workers de borde sigan siendo reproducibles sin montar un solver de transporte propio.
La deriva basada en movilidad a partir de un campo eléctrico, la corriente de la ley de Ohm y la conductividad dependiente de la temperatura quedan fuera de esta identidad, así que trate el número como la línea de base clásica de libro y no como un modelo completo de semiconductor.
Qué puede hacer con ella
Estimaciones de orden de magnitud en hilos y conductores
Compruebe cuán despacio derivan de verdad los electrones en un calibre conocido antes de actas de laboratorio o notas de diseño que citen milímetros por segundo.
Preguntas frecuentes
¿Qué ocurre si el área de sección es nula?
Un área nula hace que la fórmula ideal divida entre A, de modo que el motor la rechaza y no factura la llamada.
¿Qué valor de q debe usar para los electrones?
Use la magnitud de la carga elemental, unos 1.6e-19 C. Para huecos o iones, pase la carga con signo o el múltiplo adecuado en culombios; la calculadora no la consulta por usted.
¿Por qué la deriva es tan lenta si la lámpara se enciende al instante?
Porque los portadores y la señal son cosas distintas. Los electrones derivan a milímetros por segundo, mientras que la señal electromagnética que los pone en marcha recorre el cable a una velocidad cercana a la de la luz.
¿Cómo introduzco una sección de cable dada en milímetros cuadrados?
Pásela antes a metros cuadrados: un milímetro cuadrado es una millonésima de metro cuadrado. La calculadora trabaja siempre en unidades SI y rechaza una sección de cero o negativa.
¿Sirve para semiconductores con electrones y huecos a la vez?
Solo para un tipo de portador cada vez. El modelo supone una sola clase de portador con densidad uniforme, así que las corrientes mixtas de electrones y huecos o la movilidad que cambia con la temperatura requieren un modelo de transporte más completo.
Herramientas relacionadas
Para desarrolladores — acceso por API
Todo lo de esta página está disponible por programación. Esta sección es para equipos que quieren integrarlo en sus sistemas; el resto puede usar la herramienta de arriba sin más.
Endpoint de API
¿Prefiere automatizarlo? Un POST autenticado crea la tarea; el resultado llega por webhook o enlace firmado. La misma capacidad también se ejecuta aquí en la web, por email y desde Telegram — y pronto también desde nuestra app.
Llámela desde su stack
curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/phys/drift-velocity \
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-H "Content-Type: application/json" \
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"method" => "POST",
"header" => "Authorization: Bearer " . getenv("KIT_KEY") . "\r\nContent-Type: application/json",
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]));
$task = json_decode($res, true);body := bytes.NewBufferString(`{"current":1.6,"density":1e+28,"area":0.000001,"charge":1.6e-19}`)
req, _ := http.NewRequest("POST", "https://api.kit.forhosting.com/phys/drift-velocity", body)
req.Header.Set("Authorization", "Bearer "+os.Getenv("KIT_KEY"))
req.Header.Set("Content-Type", "application/json")
res, _ := http.DefaultClient.Do(req)Ejemplo de solicitud
{
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"density": 1e+28,
"area": 0.000001,
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}Ejemplo de respuesta
{
"task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
"type": "phys.drift_velocity",
"status": "queued",
"_links": {
"result": "/tasks/tsk_…/result"
}
}La API es asíncrona: la llamada devuelve un task_id al instante y el resultado llega por webhook. El polling está limitado a 1 req/s por tarea.
Precio
Precio publicado — sin tokens ni créditos inventados. Una tarea fallida no se cobra.
Límites
max_abs_current | 1000000000000 |
max_abs_density | 1e+40 |
max_abs_area | 1000000 |
max_abs_charge | 0.000001 |
Errores
| HTTP | Código | Significado |
|---|---|---|
401 | unauthorized | API key ausente o inválida. |
402 | insufficient_balance | El saldo no cubre el precio de la tarea. |
404 | unknown_type | El tipo de tarea no existe. |
429 | rate_limited | Demasiadas peticiones. Use el webhook en vez de sondear. |
Notas técnicas
Contrato de entrada, forma de la respuesta y comportamiento de error
Envíe un cuerpo JSON con cuatro números finitos obligatorios: current, la corriente eléctrica I en amperios; density, la densidad de portadores n en portadores por metro cúbico; area, el área de sección del conductor A en metros cuadrados; y charge, la carga del portador q en culombios. Cada campo puede llegar como número JSON o como cadena numérica; se aceptan los alias I, n y carrier_density, A y cross_section, y q y elementary_charge para que cuadernos y exportaciones CAD se mapeen sin renombrar columnas. Los campos ausentes, las cadenas vacías y los valores no finitos fallan con invalid_input nombrando el campo. En caso de éxito el cuerpo repite las cuatro entradas, informa drift_velocity en metros por segundo redondeado a doce decimales para goldens estables, e incluye formula vd igual a I sobre n por A por q, method microscopic_current y un objeto units que documenta metros por segundo, amperios, metros cúbicos inversos, metros cuadrados y culombios.
Dónde resulta útil una API de velocidad de deriva
Los scripts de proceso y de currículo pueden llamar a este endpoint con n y q fijos para una tabla de materiales mientras varían I y A entre conjuntos de problemas. Como la implementación es parse de nivel A puro, cada llamada exitosa cuesta el precio base publicado $0.002 sin tokens de modelo y sin red saliente.
Casos de integración
Comprobación de deberes y exámenes
Introduzca corriente, densidad de portadores, sección y carga elemental, compare los metros por segundo con el cálculo a mano y reciba un invalid_input claro cuando el área sea nula.
Fixtures curriculares y ejercicios autoevaluados
Genere comprobaciones de velocidad de deriva en unidades SI para demos, ítems LMS y cuadernos de laboratorio sin incrustar un solver de transporte de carga.
Preguntas técnicas
¿Cómo se calcula la velocidad de deriva del electrón a partir de I, n, A y q?
Envíe números finitos current (A), density (m^-3), area (m^2) y charge q (C). La API devuelve vd = I / (n * A * q) en metros por segundo, más las entradas repetidas, la fórmula y las unidades SI.
¿Qué contiene una respuesta exitosa de velocidad de deriva?
Las entradas current, density, area y charge repetidas, drift_velocity en m/s, formula vd = I / (n * A * q), method microscopic_current y un objeto units para m/s, A, m^-3, m^2 y C.
¿Cuánto cuesta la calculadora de velocidad de deriva?
La herramienta del navegador es gratuita. Las solicitudes a la API usan saldo prepago del KIT a $0.002 por llamada exitosa; la entrada no válida no se factura.