CORRIENTE ELECTRICA

CORRIENTE ELÉCTRICA

La corriente eléctrica es un flujo de electrones en el seno de un material

conductor.

Este flujo tiene lugar desde un punto con un potencial eléctrico determinado

hacia otro con un potencial eléctrico menor.

Normalmente, se habla de corriente eléctrica en metales, debida al movimiento

de los electrones libres de éstos materiales. Pero, de un modo más general,

puede haber corriente por el desplazamiento de iones, tanto positivos como

negativos, en el seno de un líquido, mediante la llamada conducción

electrolítica; e incluso se puede tener una corriente eléctrica que viaje por el

vacío, sin necesidad de un soporte material, tratándose en este caso de

conducción eléctrica mediante haces de partículas cargadas.

Para definir el valor de una corriente eléctrica, consideremos un trozo de un

conductor eléctrico, por ejemplo un cable de cobre, de sección S. Dentro de

ese cable hay unos electrones libres de moverse, cada uno de carga q,

siempre que alguna fuerza los impulse. Veamos en la sgte fig:

Pues bien se llama intensidad de una corriente eléctrica I a la carga total, ∆q,

que fluye a través de la sección S en la unidad de tiempo:

y, si se define, con mayor rigor de modo instantáneo, esto es estudiando ese

paso de carga en un tiempo suficientemente pequeño, en modo diferencial

queda

La unidad de intensidad de corriente en el Sistema Internacional de Unidades

será por tanto 1 C/1 s, y esta unidad se le llama amperio: 1 A = 1 C/1 s.

Donde :

i=intensidad

q= carga

t=tiempo

2. Magnitudes eléctricas

Toda corriente eléctrica tiene unas propiedades determinadas que vienen

dadas por tres magnitudes fundamentales que están relacionadas entre sí.

3. Tensión o diferencia de potencial

La tensión o diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito se define

como el trabajo necesario para mover una carga unitaria entre dichos puntos.

Se mide en Voltios (V).

Vamos a intentar explicar esta definición. Para mover un electrón de un

conductor en una dirección particular se requiere cierto trabajo o transferencia

de energía. Este trabajo, que se conoce con el nombre de tensión o diferencia

de potencial, lo lleva a cabo una fuerza electromotriz.

Matemáticamente, podemos definir la tensión entre los puntos a y b de un

circuito como:

vab=dw /dq

vab= tensión entre a,b

w : trabajo

q: carga

Como se puede deducir de la definición, las dimensiones del Voltio son:

ANALOGIA DE LA CORRIENTE ELECTRICA CON LA CORRIENTE EN UN CONDUCTO DE AGUA

Camino cerrado de tuberías en forma de círculo, compuesto por:

Agua: Son los electrones que se mueven para hacer algún trabajo.

Bomba propulsora de agua: En el equivalente eléctrico seria la fuente de

voltaje, que ejerce presión sobre los electrones (agua). Si la bomba está

apagada no fluye agua o electrones. Si la bomba está encendida hay una

diferencia de presión (tensión) que mueve el agua (electrones).

Un flujo de electrones se parece a un flujo de agua en que requiere una fuente

de trabajo para que se produzca y persista y en que tanto la energía de las

cargas como la energía del agua son formas de energía potencial que se

transforman en energía térmica al circular.

Por otro lado un alambre nunca se vacía de electrones como puede sucederle

a una tubería al perder el agua y la movilización de los electrones en un

alambre ocurre casi instantáneamente cuando los conectamos a una batería

mientras que es mucho más lenta la movilización del agua en una tubería

cuando la conectamos a una bomba.

En la figura 5 vemos la presencia de dos elementos acumuladores de energía.

Los depósitos de la figura tienen acumuladas dos alturas de agua H1 y H2, que

tienden a empujar una corriente de agua a salir de ellos. Al final el agua fluirá

en un sentido dependiendo de qué elemento tenga más energía acumulada (en

este caso desde el depósito con altura H1 al depósito con altura H2).

En el ejemplo anterior podemos asimilar la carga (medida en C) con el agua

(Medida en l). La cantidad de agua que pasa por la tubería (l/s) se puede

identificar con la intensidad eléctrica (A=C/s).

podemos ver que la diferencia de altura (al igual que tensión eléctrica) implica

una potencialidad, es decir, si se cierra la válvula dejará de producirse el flujo

de agua.

4. La resistencia (R)

Es la oposición o dificultad que ésta opone a que la corriente eléctrica pase a

su través (a que los electrones lo atraviesen). La resistencia se mide en ohmios

(Ω).

Analogía hidráulica. El tubo del depósito "A", al tener un diámetro reducido,

ofrece más resistencia a la salida del líquido que el tubo del tanque "B", que

tiene mayor diámetro. Por tanto, el caudal o cantidad. de agua que sale por el

tubo "B" será mayor que la que sale por el tubo "A".

Mediante la representación de una analogía hidráulica se puede entender

mejor este concepto. Si tenemos dos depósitos de líquido de igual capacidad,

situados a una misma altura, el caudal de salida de líquido del depósito que

tiene el tubo de salida de menos diámetro será menor que el caudal que

proporciona otro depósito con un tubo de salida de más ancho o diámetro, pues

este último ofrece menos resistencia a la salida del líquido.

De la misma forma, una carga o consumidor que posea una resistencia de un

valor alto en ohm, provocará que la circulación de los electrones se dificulte

igual que lo hace el tubo de menor diámetro en la analogía hidráulica, mientras

que otro consumidor con menor resistencia (caso del tubo de mayor diámetro)

dejará pasar mayor cantidad de electrones. La diferencia en la cantidad de

líquido que sale por los tubos de los dos tanques del ejemplo, se asemeja a la

mayor o menor cantidad de electrones que pueden circular por un circuito

eléctrico cuando se encuentra con la resistencia que ofrece la carga o

consumidor.

Por norma general:

Un conductor presenta menor resistencia cuanto más corto es.

Un conductor presenta menor resistencia cuanto más sección presenta (mayor diámetro)

La resistencia en un conductor aumenta al aumentar la temperatura.

La resistencia en un semiconductor disminuye al aumentar la temperatura

Desde el punto de vista de la resistividad, se pueden encontrar materiales de diferentes tipos tales como:

Conductores: no presentan ninguna oposición al paso de la corriente eléctrica o es casi despreciable, como ejemplo tenemos Al, Ag, Cu, y en general todos los metales,

Aislantes: no permiten el flujo de corriente, como ejemplo, tenemos Plástico, cerámica, mica,

Semiconductores: son aislantes en condiciones normales pero pueden ser conductores bajo ciertas condiciones, como ejemplo tenemos el Si, Ge, GaAs y

Resistivos: presentan cierta resistencia al paso de la corriente eléctrica. Dentro de este último estarían las resistencias hechas principalmente de Carbón.

Potencia:

Es el trabajo o transferencia de energía realizada en la unidad de tiempo.

La unidad de potencia eléctrica es el vatio (W), y representa la generación o consumo de 1 julio de energía eléctrica por segundo. Un kilovatio es igual a 1.000 vatios.

Relación entre la potencia, la tensión y la corriente eléctrica :

Si disminuimos la tensión la lámpara brilla y calienta menos (menor potencia transformada) y viceversa, si aumentamos la tensión la lámpara brilla y calienta más.

Por lo tanto, se puede decir que la tensión y la potencia varían entre sí de manera directa. De la misma forma, si disminuimos la corriente la lámpara también brilla y calienta menos (menor potencia transformada) y si la aumentamos también brilla y calienta más.

O sea que la corriente y la potencia eléctrica varían entre sí de manera directa; esto significa que la potencia varía de forma directa con la tensión y la corriente, pudiéndose decir entonces que:

La potencia eléctrica es el resultado del producto de la tensión por la corriente: