Tecnología Electrónica

¿Qué hace un cable en un circuito eléctrico? La autopista de los electrones

Un cable proporciona un camino de baja resistencia para la corriente eléctrica (flujo de electrones) para viajar entre componentes, completando el bucle del circuito.

Mecanismo físico

  • Electrones de banda de conducción: En metales (Cu, Al), los electrones de la capa exterior están deslocalizados —un «mar de electrones» libre para desplazarse bajo un campo eléctrico.
  • Propagación del campo eléctrico: Cuando se conecta una fuente de voltaje, el campo se establece a casi velocidad de la luz (~0.6–0.9c en cable), empujando electrones a lo largo del cable.
  • Velocidad de deriva: Los electrones individuales se mueven lentamente (~mm/s), pero la señal (energía) se transfiere rápidamente.

Cable ideal vs. Real

Cable idealCable real
Resistencia cero (R = 0)Resistencia finita: \(R = \rho \frac{L}{A}\) (Ω)
Sin caída de voltajeCaída de voltaje \(V_{drop} = I \times R\)
Sin generación de calorPérdida de potencia \(P = I^2R\) (calefacción)
Sin inductancia/capacitanciaL y C parásitos (importan en HF/frentes rápidos)

Cable como componente

  • Elemento en serie: Agrega resistencia, inductancia; causa caída de voltaje.
  • Línea de transmisión: En altas frecuencias / frentes rápidos, la impedancia del cable (\(Z_0 = \sqrt{L/C}\)) importa —reflexiones, terminación.
  • Acoplamiento parásito: Inductancia/capacitancia mutua a cables adyacentes → diafonía.

Analogía

Tubería de agua: Voltaje = Presión, Corriente = Caudal, Cable = Diámetro/suavidad de la tubería. Tubería más gruesa/corta = menos caída de presión para el mismo caudal.

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Cable coaxial