Última actualización: 2026-07-01

Velocidad de arrastre

La velocidad de arrastre es la velocidad media neta con la que los portadores de carga —normalmente electrones libres— avanzan a lo largo de un conductor cuando circula una corriente. Los portadores en sí se mueven rápido y de forma caótica, chocando constantemente con los átomos del metal, pero un pequeño arrastre constante superpuesto a ese movimiento aleatorio es lo que transporta la corriente. Esta calculadora obtiene la velocidad de arrastre a partir de la corriente, la densidad de portadores, el área de sección del conductor y la carga de cada portador, mediante $v_d = I /(n A q)$.

De dónde sale la fórmula

En un tiempo $t$, los portadores se desplazan una distancia $v_d\, t$ a lo largo del hilo. Todos los portadores dentro de esa longitud atraviesan una sección dada, de modo que el volumen barrido es $A\, v_d\, t$. Multiplicando por la densidad de portadores $n$ se obtiene el número de portadores, y multiplicando por la carga $q$ de cada uno, la carga total que cruza la sección:

La corriente es carga por unidad de tiempo, $I = Q/t$, por lo que el tiempo se cancela:

Despejando la velocidad de arrastre resulta $v_d = I /(n A q)$.

Fórmula

En un metal, $n$ es el número de electrones libres por metro cúbico —unos $8{,}5\times10^{28}\ \text{m}^{-3}$ para el cobre— y $q$ es la carga elemental $e = 1{,}602\times10^{-19}\ \text{C}$.

Ejemplo resuelto

Consideremos una corriente de $I = 1\ \text{A}$ en un hilo de cobre con un área de sección de $A = 1\ \text{mm}^2 = 1\times10^{-6}\ \text{m}^2$. El cobre tiene $n = 8{,}5\times10^{28}$ electrones libres por metro cúbico, y cada electrón transporta $q = 1{,}602\times10^{-19}\ \text{C}$:

Eso equivale a unos 0,073 mm/s, o aproximadamente 7 centímetros por hora: un avance sorprendentemente lento para algo que enciende una bombilla en el mismo instante en que se acciona el interruptor.

Por qué la velocidad de arrastre es tan pequeña

La velocidad de arrastre es diminuta no porque los electrones sean lentos, sino porque hay muchísimos. Un solo milímetro cúbico de cobre contiene alrededor de $8{,}5\times10^{19}$ electrones libres. Con un depósito tan enorme de portadores, cada uno solo tiene que avanzar un poco para entregar una corriente considerable. La velocidad térmica aleatoria de esos mismos electrones es del orden de $10^6\ \text{m/s}$ —más de diez mil millones de veces mayor que el arrastre— pero ese movimiento promedia cero y no aporta corriente neta.

Velocidad de arrastre frente a velocidad de la señal

La lentitud del arrastre plantea una pregunta evidente: si los electrones avanzan a fracciones de milímetro por segundo, ¿por qué una lámpara se enciende en el instante en que se cierra el interruptor? La respuesta es que la señal eléctrica no es lo mismo que los electrones. Al completarse el circuito, un campo eléctrico se propaga por el conductor a una fracción importante de la velocidad de la luz, y cada portador a lo largo del hilo empieza a desplazarse casi al mismo tiempo. La corriente se establece en todo el circuito en una fracción minúscula de segundo, aunque cada electrón individual apenas se haya movido.

Limitaciones

La fórmula supone un único tipo de portador con densidad uniforme que se mueve por un conductor de sección constante. En los semiconductores contribuyen tanto electrones como huecos, cada uno con su propia densidad y movilidad, de modo que la corriente es la suma de dos términos de arrastre. La densidad de portadores $n$ también varía entre materiales en muchos órdenes de magnitud, por lo que la misma corriente produce una velocidad de arrastre mucho mayor en un semiconductor poco dopado que en un metal. Para el cableado metálico cotidiano, sin embargo, el resultado anterior de un solo portador es una estimación excelente.