CORRIENTE ELECTRICA

Enviado por armandoaguilar1

Indice
1.
Introducción
2. Lámpara
incandescente
3. Definición de corriente
eléctrica
4. Resistencia y ley de
OHM
5. Bibliografía

1.
Introducción

El termino corriente
eléctrica, o simplemente corriente, se emplea para
describir la tasa de flujo de carga que pasa por alguna
región de espacio. La mayor parte de las aplicaciones
prácticas de la electricidad
tienen que ver con corrientes eléctricas. Por ejemplo, la
batería de una luz de destellos
suministra corriente al filamento de la bombilla cuando el
interruptor se conecta. Una gran variedad de aparatos
domésticos funcionan con corriente
alterna. En estas situaciones comunes, el flujo de carga
fluye por un conductor, por ejemplo, un alambre de cobre. Es
posible también que existan corrientes fuera de un
conductor. Por ejemplo, una haz de electrones en el tubo de
imagen de una
TV constituye una corriente.

2. Lámpara incandescente

En una lámpara incandescente, una corriente
eléctrica fluye a través de un delgado hilo de
volframio denominado filamento. La corriente lo calienta hasta
alcanzar unos 3.000 ºC, lo que provoca que emita tanto
calor como
luz. La
bombilla o foco debe estar rellena con un gas inerte para
impedir que el filamento arda. Durante muchos años, las
lámparas incandescentes se rellenaban con una mezcla de
nitrógeno y argón. Desde hace un tiempo
comenzó a utilizarse un gas poco
común, el criptón, ya que permite que el filamento
funcione a una temperatura
mayor, lo que da como resultado una luz más
brillante.

3. Definición de
corriente eléctrica

Siempre que se mueven cargas eléctricas de igual
signo se establece una corriente eléctrica. Para definir
la corriente de manera más precisa, suponga que las cargas
se mueven perpendiculares a una superficie de área A, como
en la figura 27.1. (Esta sería el área de la
sección transversal de un alambre, por ejemplo.) La
corriente es la tasa a la cual fluye la carga por
esta superficie. Si ΔQ es la cantidad de carga que pasa por
esta αrea en un intervalo de tiempo Δt,
la corriente promedio, Ipro,
es igual a la carga que pasa por A por unidad de tiempo:

Fig. 27.1 Cargas en movimiento a
través de un área A. La tasa de flujo de carga en
el tiempo a través del área se define como la
corriente I. la dirección de a la cual la carga positiva
fluiría si tuviera libertad de
hacerlo.

Si la tasa a la cual fluye la carga varía en el
tiempo, la corriente también varía en el tiempo, y
definimos a la corriente instantánea I como el
límite diferencial de la ecuación:

La unidad de corriente del Sistema
Internacional es el ampere (A).

Esto significa que 1ª de corriente es equivalente a
1C de carga que pasa por el área de la superficie en
1s.

Fig. 27.2. Una sección de una conductor uniforme
de área de sección transversal A. los portadores de
carga se mueven con una velocidad
vd y la distancia que recorren en un
tiempo Δt esta dada por Δx =
vdΔt. El
número de portadores de cargas móviles en la
sección de longitud Δx está dado por
nAvdΔt , donde n es el
nϊmero de portadores de carga móviles
por unidad de volumen.
Las cargas que pasan por la superficie en la figura 27.1 pueden
ser positivas negativas o de ambos signos. Es una
convención dar a la corriente la misma dirección que la del flujo de carga
positiva. En un conductor como el cobre la
corriente se debe al movimiento de
electrones cargados negativamente. Por lo tanto, cuando hablamos
de corriente en un conductor ordinario, como un alambre de cobre,
la dirección de la corriente es opuesta a la
dirección del flujo de los electrones. Por otra parte, si
se considera un haz de protones cargados positivamente en un
acelerador, la corriente está en la dirección del
movimiento de los protones. En algunos casos —gases y
electrolitos, por ejemplo— la corriente es el resultado del
flujo tanto de cargas positivas como negativas. Es común
referirse a una carga en movimiento (ya sea positiva o negativa)
como un portador de carga móvil. Por ejemplo, los
portadores de carga en un metal son los electrones.
Es útil relacionar la corriente con el movimiento de
partículas cargadas. Pan ilustrar este punto, considere la
corriente en un conductor de área de sección
transversal A (figura 27.2). El volumen de un
elemento del conductor de longitud Δx (la regiσn
sombreada en la figura 27.2) es A Δx. Si n representa el
nϊmero de portadores de carga móvil por
unidad de volumen, entonces el número de portadores de
carga móvil en el elemento de volumen es nA
Δ Por lo tanto, la carga ΔQ en este elemento es
ΔQ= Nϊmero de cargas x carga por
partícula = (nA Δx)q
Donde q es la carga en cada partícula. Si los portadores
de cargas se mueven con una velocidad
vd la distancia que se mueven en un
tiempo Δt es Δx =
vdΔt. En consecuencia,
podemos escribir Δq en la forma
ΔQ =
(nAvdΔt)q
Si
dividimos ambos lados de la ecuación por Δt, vemos
que la corriente en el conductor está dada por

4. Resistencia y
ley de
OHM

Las cargas se mueven en un conductor para producir una
corriente bajo la acción de un campo
eléctrico dentro del conductor. Un campo
eléctrico puede existir en el conductor en este caso
debido a que estamos tratando con cargas en movimiento, una
situación no electrostática.
Considere un conductor de área transversal A que conduce
una corriente I. La densidad de
corriente J en el conductor se define como la corriente por
unidad de área. Puesto que la corriente
I=nqvdA, la densidad de
corriente es:

Donde J tiene unidades del Sistema
Internacional A/m2. La expresión es
válida sólo si la densidad de corriente es uniforme
y sólo si la superficie del área de la
sección transversal A es perpendicular a la
dirección de la corriente. En general, la densidad de
corriente es una cantidad vectorial:

A partir de esta definición, vemos otra vez que
la densidad de corriente, al igual que la corriente, está
en la dirección del movimiento de los portadores de carga
negativa.
Una densidad de corriente J y un campo eléctrico E
se establece en un conductor cuando se mantiene una diferencia de
potencial a través del conductor. Si la diferencia de
potencia es
constante, la corriente también lo es. Es muy común
que la densidad de corriente sea proporcional al campo
eléctrico.

(27.7)

Donde la constante de proporcionalidad σ recibe el
nombre de conductividad del conductor. Los materiales que
obedecen la ecuación 27.7 se dice que cumplan la ley de Ohm, en
honor de Simon Ohm (1787-1854). Más
específicamente, la ley de Ohm
establece que
En muchos materiales
(incluidos la mayor parte de los metales), la
proporción entre la densidad de corriente y el campo
eléctrico es una constante, σ, que es independiente
del campo eléctrico productor de la corriente.
Los materiales que obedecen la ley de Ohm y que,
en consecuencia, presentan este comportamiento
lineal entre E y J se dice que son óhmicos.
El comportamiento
eléctrico de la mayor parte de los materiales es bastante
lineal para pequeños cambios
de la corriente. Experimentalmente, sin embargo, se encuentra que
no todos los materiales tienen esta propiedad. Los
materiales que no obedecen la ley de Ohm se dice que son no
óhmicos. La ley de Ohm no es una ley fundamental de la
naturaleza
sino más bien una relación empírica
válida sólo para ciertos materiales.

Una forma de la ley de Ohm útil en aplicaciones
prácticas puede obtenerse considerando un segmento de un
alambre recto de área de sección transversal A y
longitud e, como se ve en la figura 27.4. Una diferencia de
potencial V =Vb — Va se mantiene a
través del alambre, creando un campo eléctrico en
éste y una corriente. Si el campo eléctrico en el
alambre se supone uniforme, la diferencia de potencial se
relaciona con el campo eléctrico por medio de la
relación

Por tanto, podemos expresar la magnitud de la densidad
de la corriente en el alambre como

Puesto que J=I/A, la diferencia de potencia puede
escribirse

La cantidad /A se
denomina la resistencia R del
conductor. De acuerdo con la última expresión,
podemos definir la resistencia como la razón entre la
diferencia de potencial a través del conductor y la
corriente.

A partir de este resultado vemos que la resistencia
tiene unidades del Sistema Internacional (SI) de volts por
ampere. Un volt por ampere se define como un ohm
(Ω).

Es decir, si una diferencia de potencial de 1V a
través de un conductor produce una corriente de 1ª,
la resistencia del conductor es 1Ω. Por ejemplo, si un
aparato eléctrico conectado a una fuente de 120 V conduce
una corriente de 6ª, su resistencia es de 20
Ω.

El inverso de conductividad es resistividad
ρ.

5.
Bibliografía

Fisica Tomo II
Cuarta Edición
Autor: Raymond A. Serway
Editorial: McGraw-Hill

Autor:

Moises Armando Aguilar Mendoza