Corriente Electrica

1.- Corriente Eléctrica.

La corriente eléctrica es el flujo de portadores de carga eléctrica, normalmente a través de un cable metálico o cualquier otro conductor eléctrico, debido a la diferencia de potencial creada por un generador de corriente.

La ecuación que la describe en electromagnetismo, en donde es la densidad de corriente de conducción y es el vector perpendicular al diferencial de superficie o es el vector unitario normal a la superficie y dS es el diferencial de superficie, es

Históricamente, la corriente eléctrica se definió como un flujo de cargas positivas y se fijó el sentido convencional de circulación de la corriente como un flujo de cargas desde el polo positivo al negativo. Sin embargo posteriormente se observó, gracias al efecto Hall, que en los metales los portadores de carga son negativas, estos son los electrones, los cuales fluyen en sentido contrario al convencional.

Una corriente eléctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce un campo magnético.

En el Sistema Internacional de Unidades, la unidad de medida de la intensidad de corriente eléctrica es el amperio, representado con el símbolo A.

El aparato utilizado para medir corrientes eléctricas pequeñas es el galvanómetro.

Cuando la intensidad a medir supera el límite de los galvanómetros se utiliza el amperímetro.

2.- Efectos de la Corriente Eléctrica.

• Efecto calorífico. Los hilos conductores se calientan al pasar por ellos la corriente eléctrica. Este efecto se aprovecha en radiadores, cocinas eléctricas y, en general, en todos los electrodomésticos utilizados como sistemas de calefacción. Sin embargo, este efecto tiene también consecuencias negativas, puesto que, al calentarse, los hilos disipan energía. En una bombilla de incandescencia esto eleva el consumo energético.

• Efecto químico. La corriente eléctrica puede inducir cambios químicos en las sustancias. Esto se aprovecha en una pila, que produce electricidad a partir de cambios químicos, o en galvanotecnia, la técnica empleada para recubrir de metal una pieza.

• Efecto luminoso. En una lámpara fluorescente, el paso de corriente produce luz.

• Efecto magnético (electromagnetismo). Es el más importante desde el punto de vista tecnológico. Una corriente eléctrica tiene efectos magnéticos (es capaz de atraer o repeler un imán). Por otra parte, el movimiento relativo entre un imán y una bobina (un hilo metálico arrollado) se aprovecha en las máquinas eléctricas para producir movimiento o para generar electricidad.

3.- Fuentes de la Corriente Eléctrica.

Para que una corriente en un conductor se mantenga siempre, es necesario establecer una diferencia de potencial entre dos puntos. Esto se logra conectando el conductor a una fuente generadora de corriente, la cual debe consumir otro tipo de energía para que sea capaz de generar energía eléctrica. Así, la batería consume energía química, el dinamo consume energía mecánica y ambos son capaces de mantener una diferencia de potencial.

• Las fuentes de corriente o generadoras eléctricos.

Son dispositivos capaces de transformar las diferentes formas de energía química, mecánica o térmica, en energía eléctrica necesaria para producir la diferencia de potencial entre dos puntos.

• Un generador químico es considerado una pila, e cual la diferencia de potencial entre los polos es mantenida gracias a reacciones químicasinternas que son capaces de liberar energía que mantiene la diferencia de potencial.

• El par termoeléctrico es un generador capaz de trasformar calor en energía eléctrica. Un uso importante de este generador es dada en la medida y regulación de la temperatura.

4.- Intensidad de la Corriente Eléctrica.

Se denomina intensidad de corriente eléctrica a la carga eléctrica que pasa a través de una sección del conductor en la unidad de tiempo. En el SistemaInternacional de Unidades se expresa en C•s-1 (culombios partido por segundo), unidad que se denomina amperio.

Si la intensidad es constante en el tiempo se dice que la corriente es continua; en caso contrario, se llama variable. Si no se produce almacenamiento ni disminución de carga en ningún punto del conductor, la corriente es estacionaria.

Se mide con un galvanómetro que, calibrado en amperios, se llama amperímetro y en el circuito se coloca en serie con el conductor cuya intensidad se desea medir. El valor I de la intensidad instantánea será:

Si la intensidad permanece constante, en cuyo caso se denota Im, utilizando incrementos finitos de tiempo se puede definir como:

Si la intensidad es variable la fórmula anterior da el valor medio de la intensidad en el intervalo de tiempo considerado.

Según la ley de Ohm, la intensidad de la corriente es igual al voltaje dividido por la resistencia que oponen los cuerpos:

Haciendo referencia a la potencia, la intensidad equivale a la raíz cuadrada de la potencia dividida por la resistencia. En un circuito que contenga varios generadores y receptores, la intensidad es igual a:

donde Se es el sumatorio de las fuerzas electromotrices del circuito, Se' es la suma de todas la fuerzas contraelectromotrices, SR es la resistencia equivalente del circuito, Sr es la suma de las resistencias internas de los generadores y Sr' es el sumatorio de las resistencias internas de los receptores.

Intensidad de corriente en un elemento de volumen: donde encontramos n como el número de cargas portadoras por unidad de volumen; q refiriéndose a la carga del portador; V la velocidad del portador y finalmente A como el área de la sección del conductor.

5.- Unidades de la Corriente Eléctrica.

De acuerdo con la ecuación no es mas que el cociente entre una unidad de carga eléctrica (Coulomb) y una unidad de tiempo (s). Se ha venido en llamar a esta unidad Ampere (A), pudiéndose decir:

Un Ampere, es la corriente que circula, cuando por la sección transversal del conductor atraviesa la carga de un 1 Coulomb en cada segundo.

Frecuentemente son utilizados sub.-múltiplos del Amperio tales como el miliamperio (mA) y el microamperio ( A).

Existe otro concepto importante llamado densidad de corriente, el cual definimos de la manera siguiente:

La densidad de corriente es la cantidad de corriente que circula por unidad de área o sesión.

Si llamamos (J) a la densidad de corriente (I) a la intensidad de corriente y (S) a la sección transversal podemos escribir la ecuación:

6.- Corriente Continua.

La corriente continua (CC en español, en inglés DC, de Direct Current) es el flujo continuo de electrones a través de un conductor entre dos puntos de distinto potencial. A diferencia de la corriente alterna (CA en español, AC en inglés), en la corriente continua las cargas eléctricas circulan siempre en la misma dirección (es decir, los terminales de mayor y de menor potencial son siempre los mismos). Aunque comúnmente se identifica la corriente continúa con la corriente constante (por ejemplo la suministrada por una batería), es continua toda corriente que mantenga siempre la misma polaridad.

7.- Corriente Alterna

Se denomina corriente alterna (abreviada CA en español y AC en inglés, de Altern Current) a la corriente eléctrica en la que la magnitud y dirección varían cíclicamente. La forma de onda de la corriente alterna más comúnmente utilizada es la de una onda sinoidal (figura 1), puesto que se consigue una transmisión más eficiente de la energía. Sin embargo, en ciertas aplicaciones se utilizan otras formas de onda periódicas, tales como la triangular o la cuadrada.

Utilizada genéricamente, la CA se refiere a la forma en la cual la electricidad llega a los hogares y a las empresas. Sin embargo, las señales de audio y deradio transmitidas por los cables eléctricos, son también ejemplos de corriente alterna. En estos usos, el fin más importante suele ser la transmisión y recuperación de la información codificada (o modulada) sobre la señal de la CA.

8.- Conductividad Eléctrica

La conductividad eléctrica es la capacidad de un cuerpo de permitir el paso de la corriente eléctrica a través de sí. También es definida como lapropiedad natural característica de cada cuerpo que representa la facilidad con la que los electrones (y huecos en el caso de los semiconductores) pueden pasar por él. Varía con la temperatura. Es una de las características más importantes de los materiales.

La conductividad es la inversa de la resistividad, por tanto y su unidad es el S/m (siemens por metro).

No confundir con la conductancia (G), que es la facilidad de un objeto o circuito para conducir corriente eléctrica entre dos puntos. Se define como la inversa de la resistencia:

Conductividad en medios líquidos

La conductividad en medios líquidos (Disolución) está relacionada con la presencia de sales en solución, cuya disociación genera iones positivos y negativos capaces de transportar la energía eléctrica si se somete el líquido a un campo eléctrico. Estos conductores iónicos se denominan electrolitos o conductores electrolíticos.

Las determinaciones de la conductividad reciben el nombre de determinaciones conductométricas y tienen muchas aplicaciones como, por ejemplo:

• En la electrólisis, ya que el consumo de energía eléctrica en este proceso depende en gran medida de ella.

• En los estudios de laboratorio para determinar el contenido de sal de varias soluciones durante la evaporación

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