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Corriente Eléctrica
 


Es instructivo bosquejar una analogía entre el flujo del agua y la corriente. En muchos lugares es práctica común instalar en los lugares es práctica común instalar en los hogares regaderas de bajo consumo como una medida de conservación del agua. El flujo de agua se cuantifica a partir de estos dispositivos y de otros similares, al especificar la cantidad de agua que emerge durante un intervalo de tiempo dado, lo cual con frecuencia se mide en litros por minuto. A gran escala se puede caracterizar la corriente de un río para describir la rapidez a la cual el flujo de agua pasa por una ubicación en particular . Por ejemplo , el flujo sobre el borde de las cataratas del Niágara se mantiene a proporciones de entre 1400 m3/s y 2800 m3/s.

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.  
 


Sin embargo, si se considera un haz de protones con carga positiva en un acelerador, la corriente está en la dirección del movimiento de protones. En algunos casos, como los que involucran gases y electrolitos, por ejemplo, la corriente es el resultado del flujo tanto de cargas positivas como negativas.

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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