Ultimo aggiornamento: 2026-07-01

Velocità di deriva

La velocità di deriva è la velocità media netta con cui i portatori di carica — di solito elettroni liberi — avanzano lungo un conduttore quando vi scorre una corrente. I portatori stessi si muovono velocemente e in modo caotico, urtando di continuo gli atomi del metallo, ma una piccola deriva costante sovrapposta a quel moto casuale è ciò che trasporta la corrente. Questo calcolatore ricava la velocità di deriva da corrente, densità dei portatori, area della sezione del conduttore e carica di ciascun portatore, tramite $v_d = I /(n A q)$.

Da dove viene la formula

In un tempo $t$ i portatori derivano di una distanza $v_d\, t$ lungo il filo. Tutti i portatori entro quella lunghezza attraversano una data sezione, quindi il volume spazzato è $A\, v_d\, t$. Moltiplicando per la densità dei portatori $n$ si ottiene il numero di portatori, e moltiplicando per la carica $q$ di ciascuno la carica totale che attraversa la sezione:

La corrente è carica per unità di tempo, $I = Q/t$, quindi il tempo si semplifica:

Risolvendo per la velocità di deriva si ottiene $v_d = I /(n A q)$.

Formula

In un metallo $n$ è il numero di elettroni liberi per metro cubo — circa $8{,}5\times10^{28}\ \text{m}^{-3}$ per il rame — e $q$ è la carica elementare $e = 1{,}602\times10^{-19}\ \text{C}$.

Esempio svolto

Consideriamo una corrente di $I = 1\ \text{A}$ in un filo di rame con area della sezione $A = 1\ \text{mm}^2 = 1\times10^{-6}\ \text{m}^2$. Il rame ha $n = 8{,}5\times10^{28}$ elettroni liberi per metro cubo, e ciascun elettrone porta $q = 1{,}602\times10^{-19}\ \text{C}$:

Sono circa 0,073 mm/s, ovvero all'incirca 7 centimetri all'ora: un avanzamento sorprendentemente lento per qualcosa che accende una lampadina nell'istante in cui si aziona l'interruttore.

Perché la velocità di deriva è così piccola

La velocità di deriva è minuscola non perché gli elettroni siano lenti, ma perché sono tantissimi. Un solo millimetro cubo di rame contiene circa $8{,}5\times10^{19}$ elettroni liberi. Con un serbatoio così enorme di portatori, ciascuno deve avanzare solo di poco per fornire una corrente considerevole. La velocità termica casuale degli stessi elettroni è dell'ordine di $10^6\ \text{m/s}$ — oltre dieci miliardi di volte più veloce della deriva — ma quel moto ha media nulla e non contribuisce alla corrente netta.

Velocità di deriva e velocità del segnale

La lentezza della deriva solleva una domanda ovvia: se gli elettroni strisciano a frazioni di millimetro al secondo, perché una lampada si accende nell'istante in cui si chiude l'interruttore? La risposta è che il segnale elettrico non coincide con gli elettroni. Quando il circuito si chiude, un campo elettrico si propaga nel conduttore a una frazione rilevante della velocità della luce, e ogni portatore lungo il filo comincia a derivare quasi contemporaneamente. La corrente si stabilisce in tutto il circuito in una minuscola frazione di secondo, benché ogni singolo elettrone si sia mosso appena.

Limiti

La formula presuppone un unico tipo di portatore con densità uniforme che si muove in un conduttore a sezione costante. Nei semiconduttori contribuiscono sia gli elettroni sia le lacune, ciascuno con la propria densità e mobilità, quindi la corrente è la somma di due termini di deriva. Anche la densità dei portatori $n$ varia tra i materiali di molti ordini di grandezza, per cui la stessa corrente produce una velocità di deriva molto più elevata in un semiconduttore poco drogato che in un metallo. Per il cablaggio metallico di uso quotidiano, tuttavia, il risultato a portatore singolo riportato sopra è un'ottima stima.