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CORRIENTE ELECTRICA

Cuando un conductor se ubica en el interior de un campo eléctrico, las cargas en el interior del conductor se reagrupan de modo que el campo en el interior del conductor sea una región libre de campo, es decir el potencial en el interior del conductor es constante. El movimiento de las cargas eléctricas en el proceso de reagrupamiento constituye una corriente eléctrica; pero este proceso de reagrupamiento de cargas es de corta duración y se denomina corriente transitoria. Si nuestra intención es de mantener una corriente eléctrica permanente en el conductor debemos mantener continuamente una campo es decir mantener un gradiente de potencial dentro de él. Si el campo mantiene el mismo sentido aunque pueda variar su intensidad, la corriente eléctrica generada en el conductor se denomina corriente continua. Si el campo se invierte periódicamente, el flujo de carga se invierte también y la corriente generada se denominará corriente alterna.Un cierto número de dispositivos eléctricos tienen la propiedad de mantener entre sus bornes un gradiente de potencial, los más conocidos de estos dispositivos son la pila seca, la batería de acumuladores y el dínamo. Si los extremos de un hilo metálico se conectan a los bornes de cualquiera de estos dispositivos que mantienen un gradiente potencial, es decir un campo eléctrico en el interior del conductor, se generara entonces en el conductor una corriente eléctrica.Para concretar si los extremos de un hilo de cobre de un metro de longitud se conectan a los bornes de una batería de 6 voltz, se establece y mantiene una gradiente de potencial o campo eléctrico de 6 votlz/metro o 6 nt/cb.

Cuando existe un campo eléctrico en un conductor las cargas libres en su interior se ponen en movimiento, desplazándose las positivas en el mismo sentido del campo y las cargas negativas en el sentido contrario al sentido del campo. 

 En un intervalo de tiempo definido un cieto número de cargas positivas atraviesan una sección del conductor, que en la figura precedente se señala, el número de cargas positivas atravesaran la sección desde izquierda a derecha mientras que las cargas negativas lo haran de desde derecha a izquierda.

 

La unidad MKS de corriente es el coulomb por segundo, y se denimunsa Amperio, en honor al físico francés Andre Marie Ampère (1755-1836) quien ntrodugo muchos conceptos tanto en electricidad como en magnetismo. Debido a que el Coulomb invlucra a una cantidad grande de carga se utilizan el miliampereio (10^-3A) y el microampererio (10^-6 A).

Pareceria lógico definir el sentido de la corriente eléctrica como el sentido del movimiento de las cargas libres, sin embargo surge una dificultad con respecto a esto ya que se poseen cargas positivas y negativas, y cualquiera que fuera el sentido que se adopte existirian cargas moviendose en el sentido opuesto. Ya que ha de adoptarse algún conevenio para definir el sentido de la corriente se considerara el sentido de la corriente como el dsentido de las cargas positivas, es decir el sentido del campo eléctrico que genera la corriente eléctrica.

La intensidad de la corriente en un conductor puede expresarse en función de la velocidad del movimiento de las carga. Consideremos un conductor de sección transversal A, en el que estan moviendose de derecha a izquierda las partículas cargadas positivamente; supongamos que la velocidad de estas partículases V y que existen n partículas, en un lapso de tiempo dt, cada una de estas partículas avanza una una distancia V dt. El número de partículas que atraviesan cualquier sección, tal como la del área sombreada de la figura precedente, es igual al número contenido en una porción del conductor de longitud V dt y de volumen A V dt. Este número es n A V dt, y si la carga de cada partícula es e, la carga total que atraviesa la sección es:

dq = e n A V dt   por lo tanto la corriente será:

i = dq / dt = e n A V

En general si hay presentes un numero cualquiera de diferentes clases de partículas cargadas, en diversas concentraciones y moviendose con velocidades distintas, la carga total que atraviesa la sección es:

dq = A dt (n₁ e₁ V₁ + n₂ e₂ V₂ + n₃ e₃ V₃ + n₄ e₄ V₄ + ........)

y la intensidad de la corriente será:

i = dq / dt = A S n e V

Todos los productos n e V tendran el mismo signo, puesto que las cargas de signo contrario se mueven en sentidos opuestos.

Si las cargas de un conductor fueran libres para moverse indefinidamente, adquiririan una aceleración bajo la acción del campo aplicado, sus velocidades aumentarian continuamente y la intensidad creceria también de modo continuo. Pero no se observa que suceda esto; la intensidad de la corriente permanece constante mientras lo es el campo eléctrico. Ello puede explicarse suponiendo que una partícula movil, después de una aceleración momentanea, choca con una de las partículas fijas del conductor y es frenada o detenida; a continuación acelera de nuevo y así sucesivamente. De ste modo se mueve con una cierta velocidad media, llamada velocidad de arrastre, que corresponde a la velocidad V de las ecuaciones anteriores. Los choques con las partículas dan lugar a una cesión de energía a estas, que aumenta su energía de vibración y que se traduce en producción de calor.

Al calcular la velocidad de arrastre de los electrones libres en un conductor. Consideremos un conductor de cobre de 1 cm² de sección, o sea 10^-4 mt²; por el cual circula una corriente de 200 A. Cálculos previos han demostrado que hay en el cobre unos 8,5 x 10²⁸ electrones libres por metro cúbico, en la hipótesis de que cada átom de cobre contribuye con dos electrones libres.

Entonces si :              V = i / A S n e V

Compruebe que la velocidad de arrastre es de alrededor de 0,02 cm/ seg 

Por consiguiente la velocidad de arrrastre es muy pequeña. No debe confundirse la velocidad de arrastre de los electrones libres con la velocidad de la onda electromagnética a lo largo del conductor, la cual, si el conductor se encuentra enel vacio, coincide con la velocidad de la luz, esto es 3 x 10⁸ mt / seg