Pontificia Universidad Católica de Valparaíso
Proyecto Mecesup
Corriente Eléctrica |
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Ahora considere un sistema de cargas eléctricas en movimiento. En cualquier parte donde existe un flujo de carga neto a través de alguna región, se dice que existe una corriente. Para definir la corriente de manera más precisa suponga que las cargas se muevan perpendiculares a una superficie de área A,como se muestra en la figura .( Esta podría ser el área de la sección transversal de un alambre, por ejemplo.) La corriente es la rapidez a la cual fluye la carga por esta superficie. Si ∆Q es la cantidad de carga que pasa por un área en un intervalo de tiempo ∆t, la corriente promedio Iprom es igual a la carga que pasa por A por unidad de tiempo:
Si la rapidez a la que fluye la carga varía en el tiempo, entonces la corriente varía en el tiempo, y la corriente instantánea I se define como el límite diferencial de la corriente promedio:
Esto es, 1 A de corriente es equivalente a 1C de carga que pasa por el área de la superficie en 1 s.
Las cargas que pasan por
la superficie en la figura pueden ser positivas, negativas o ambas. Es
convencional asignar a la corriente la misma dirección que la del flujo de
carga positiva. En los conductores eléctricos, como el cobre o el
aluminio, la corriente se debe al movimiento de electrones con carga
negativa. Por tanto, cuando se habla de corriente en un conductor
ordinario, la dirección de la corriente es opuesta a la dirección del
flujo de electrones. |
Si los extremos de un alambre conductor se conectan para formar una espira, todos los puntos sobre la espira están al mismo potencial eléctrico y, en consecuencia, el campo eléctrico es cero en el interior y en la superficie del conductor. Puesto que el campo eléctrico es cero, no existe transporte de carga a través del alambre, por tanto , no existe corriente. La corriente en el conductor es cero aun cuando el conductor tenga un exceso de carga sobre él. Sin embargo, si los extremos del alambre conductor se conectan a una batería, todos los puntos sobre la espira no están al mismo potencial. La batería coloca una diferencia de potencial entre los extremos de una espira, creando un campo eléctrico en el alambre. El campo eléctrico ejerce fuerzas en la conducción de electrones en el alambre, provocando que ellos se muevan alrededor de la espira y, por ende, generan una corriente. 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 de un metal son electrones.
Modelo microscópico de la corriente Se puede relacionar la corriente con el movimiento de los portadores de carga para describir un modelo microscópico de conducción en un metal. Considere la corriente en un conductor de área de sección transversal A. El volumen de una sección del conductor de longitud ∆x (la región gris de la figura) es A ∆x. Si n representa el número de portadores de carga móvil por unidad de volumen (en otras palabras, la densidad del portador de carga), entonces el número de portadores en la sección gris es nA∆x. Por lo tanto, la carga ∆Q en esta sección es ∆Q = número de portadores en la sección x carga por portador = (n A ∆x)q donde q es la carga en cada portador: Si los portadores se mueven con una rapidez vd, la distancia que se mueven en un tiempo ∆t es ∆x = vd∆t. En consecuencia , se puede escribir ∆Q en la forma ∆Q = (nAvb∆t)q
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