CORRIENTE ELÉCTRICA

Una corriente eléctrica es todo movimiento de carga de una región a otra.

En situaciones electrostáticas, el campo eléctrico dentro de un conductor es igual a cero, y no hay corriente.

EJEMPLO

En un metal común, como el cobre o el aluminio, algunos de los electrones están en libertad para moverse dentro del material conductor, estos electrones se mueven con velocidades de orden 106

m/s, pero los electrones no escapan del material. Ya que el movimiento es aleatorio, no hay un flujo neto de carga en ninguna dirección y por consiguiente no hay corriente.

Ahora si se establece un campo eléctrico constante y estable dentro de un conductor, una

partícula con carga en el interior del material conductor se somete a una fuerza estable

. El efecto neto del campo eléctrico es que, además del movimiento al azar de las partículas con carga dentro del conductor, también hay un movimiento neto muy lento y como resultado existe una corriente neta en el conductor.

DIRECCIÓN DEL FLUJO DE CORRIENTE

La deriva de las cargas en movimiento puede interpretarse en términos de trabajo y energía. El

campo eléctrico efectúa trabajo sobre las cargas. La energía cinética resultante se transfiere al material del conductor por medio de colisiones con los iones, los cuales vibran, así como también incrementa la temperatura del material.

En distintos materiales que conducen corriente, las cargas de las partículas en movimiento son positivas o negativas:

METALES: las cargas en movimiento siempre son electrones (negativos). GAS IONIZADO (PLASMA) Ó SOLUCIÓN IÓNICA: las cargas en movimiento incluyen tanto

electrones como iones con carga positiva. MATERIALES SEMICONDUCTORES: la conducción ocurre por los electrones y por el

movimiento de las vacantes (huecos), que son sitios donde se pierden electrones y actúan como cargas positivas.

LA MISMA CORRIENTE ES PRODUCIDA POR:

DEFINICIÓN DE CORRIENTE

Cargas positivas que se trasladan en

dirección del campo eléctrico

El mismo número de cargas negativas que se desplazan con la misma rapidez

en la dirección opuesta a

Se considera que las cargas en movimiento son positivas.

Se define a la corriente como la carga neta que fluye a través del área por unidad de tiempo. De

esta forma, si una carga neta fluye a través de un área en el tiempo , la corriente a través del área es:

La unidad del SI para la corriente es el Ampere; un ampere se define como un coulomb por

segundo ( ).

André Marie Ampère (1775-1836).

Corriente, velocidad de deriva y densidad de corriente

La corriente se puede expresar en términos de la velocidad de deriva de las cargas en movimiento.

Suponer:

Que hay partículas con carga (m-3).

Velocidad de deriva con magnitud .

Cada partícula se mueve una distancia .

El volumen del cilindro es .

El número de partículas dentro es .

La carga que fluye hacia fuera por el extremo del cilindro durante el tiempo es:

y la corriente es

La corriente por unidad de área de la sección transversal se denomina densidad de corriente J:

Las unidades de la densidad de corriente son amperes por metro cuadrado (A/m2)

Si las cargas en movimiento son negativas en vez de positivas, la velocidad de deriva es opuesta a

. Pero la corriente aún tiene la misma dirección que en cada punto del conductor.

Esto quiere decir que la corriente I y la densidad de corriente J no dependen del signo de la carga.

PROBLEMA

Una corriente de 5.00 A corre a través de un alambre de cobre de calibre 12 (diámetro, 2.05 mm) y de una bombilla. El cobre tiene 8.5 x 1028 electrones libres por metro cúbico.

a) ¿Cuántos electrones pasan por la bombilla cada segundo?

b) ¿Cuál es la densidad de corriente en el alambre?

c) ¿Con qué rapidez un electrón común pasa por cualquier punto dado del alambre?