Corriente eléctrica: definición, unidad, fórmula, tipos (con ejemplos)

Carga eléctrica: ¿Qué reacción automática produce esa frase cuando la lees? ¿Una sensación de hormigueo, quizás, o la imagen de un rayo de luz dividiendo el cielo? ¿La colorida exhibición de luces intermitentes en una ciudad como París o Las Vegas? ¿Quizás incluso un insecto que de alguna manera brilla en la oscuridad mientras se abre camino a través de su campamento?

Hasta hace siglos, los científicos no solo no tenían forma de medir la velocidad de la luz, sino que no tenían idea de qué fenómenos físicos subyacen a lo que ahora se conoce como "electricidad" en primer lugar. En la década de 1800, los físicos obtuvieron por primera vez una comprensión de las pequeñas partículas involucradas en el flujo de corriente (electrones libres), así como de la naturaleza de las fuerzas que las obligan a moverse. Estaba claro que la electricidad podría hacer un bien considerable si se pudiera "fabricar" o "capturar" de forma segura y la energía eléctrica se utilizara para realizar el trabajo.

El flujo de carga eléctrica ocurre fácilmente en sustancias clasificadas como

​Corriente eléctricaes la tasa promedio de flujo de carga eléctrica (es decir, carga por unidad de tiempo) más allá de un punto en el espacio. Este cargo lo llevaelectronesmoviéndose a través de un cable en un circuito eléctrico. Cuanto mayor sea el número de electrones que pasan por este punto por segundo, mayor es la magnitud de la corriente.

La unidad SI de corriente es el amperio (A), a menudo llamado informalmente "amperios". La propia carga eléctrica se mide en culombios (C).

• La carga de un solo electrón es -1,60 × 10^-19 C, mientras que en unprotónes igual en magnitud peropositivoen señal. Este número se considera elcarga fundamental​ ​mi. Por lo tanto, la unidad base del amperio es culombios por segundo (C / s).

Por convención,la corriente eléctrica fluye en la dirección opuesta al flujo de electrones. Esto se debe a que la dirección de la corriente se describió antes de que los científicos supieran qué portadores de carga eran los que se movían bajo la influencia de un campo eléctrico. Para todos los propósitos prácticos, las cargas positivas que se mueven en la dirección positiva ofrecen la misma (computacional) resultan como cargas negativas que se mueven en la dirección negativa cuando se trata de electricidad Actual.

Los electrones se mueven hacia una terminal positiva en un circuito eléctrico. El flujo de electrones, o carga en movimiento, está, por lo tanto, alejado del terminal negativo. El movimiento de electrones en un alambre de cobre u otro material conductor también genera unacampo magnéticoque tiene una dirección y una magnitud determinadas por la dirección de la corriente eléctrica y, por tanto, el movimiento de los electrones; este es el principio sobre el queelectroimánestá construído.

Para el escenario de corriente convencional básico de una carga que se mueve a través de un cable, la fórmula para la corriente viene dada por:

dóndenortees el número de cargas por metro cúbico (m³), ​mies la carga fundamental,Aes el área de la sección transversal del cable, y​v_D​es elvelocidad de deriva​.

Aunque la corriente tiene una magnitud y una dirección, es una cantidad escalar, no una cantidad vectorial, ya que no obedece a las leyes de la suma de vectores.

​Ley de Ohmda una fórmula para determinar la corriente que fluirá a través de un conductor:

dóndeVes elVoltaje, odiferencia de potencial eléctrico, medido en voltios, yRes el electricoresistenciaal flujo de corriente, medido enohmios​ (Ω).

Piense en el voltaje como una "fuerza de tracción" (aunque esta "fuerza electromotriz" no es literalmente una fuerza) específica de las cargas eléctricas. Cuando las cargas opuestas se separan, se atraen entre sí de una manera que disminuye al aumentar la distancia entre ellas. Es vagamente análogo a la energía potencial gravitacional en la mecánica clásica; la gravedad "quiere" que las cosas altas caigan a la Tierra, y el voltaje "quiere" que las cargas separadas (opuestas) se estrellen juntas.

Los voltios equivalen a julios por culombio o J / C. Por tanto, tienen unidades de energía por unidad de carga. La corriente multiplicada por el voltaje da unidades de (C / s) (J / C) = (J / s), que se traducen en unidades de potencia (en este caso eléctrica):

La combinación de esto con la ley de Ohm da lugar a otras relaciones matemáticas útiles que involucran el flujo de corriente: P = I²R y P = V²/R. Estos muestran, entre otras cosas, que a un nivel fijo de corriente, la potencia es proporcional a la resistencia, mientras que si el voltaje es fijo, la potencia esinversamenteproporcional a la resistencia.

Mientras que las cargas en movimiento (corriente) inducen un campo magnético, un campo magnético puede inducir por sí mismo voltaje en un cable.

• ​Corriente continua (DC):Esto ocurre cuando todos los electrones fluyen continuamente en la misma dirección. Este es el tipo de corriente en un circuito conectado a una batería estándar. Las baterías, por supuesto, pueden suministrar, y de hecho lo hacen, solo una pequeña cantidad de la energía necesaria para alimentar a los humanos. civilización, aunque la tecnología en constante mejora en el área de las células solares ofrece la promesa de un mejor potencial para almacen de energia.
• ​Corriente alterna (CA):Aquí, los electrones oscilan hacia adelante y hacia atrás ("meneo", en cierto sentido) muy rápidamente. Este tipo de corriente es a menudo más fácil de generar en una planta de energía y también resulta en una menor pérdida de energía en una gran distancia, por lo que es el estándar que se usa en la actualidad. Todas las bombillas y otros aparatos eléctricos de una casa estándar de principios del siglo XXI funcionan con CA.

Con CA, la tensión se varía de forma sinusoidal y se da en cualquier momentotpor la expresión V = V₀pecado (2πft), dondeV₀es el voltaje inicial yFes la frecuencia, o número de ciclos completos de voltaje (máximo a mínimo hasta el valor máximo) en cada segundo.

Un amperímetro es un dispositivo que se utiliza para medir la corriente conectándolo en serie, y nunca en paralelo, en un circuito eléctrico. (Un circuito paralelo tiene varios cables entre las uniones, en otras palabras, en la fuente de alimentación, condensadores y resistencias - en el circuito.) Funciona según el principio de que la corriente es la misma a través de todas las partes de un cable entre dos empalmes.

Un amperímetro tiene una resistencia intrínseca baja conocida y está configurado para proporcionar undeflexión a gran escala(FSD) a un nivel de corriente dado, a menudo 0,015 A o 15 mA. Si conoce el voltaje y manipula la resistencia usando la función de resistencia en derivación del amperímetro, puede determinar la corriente; sabes cual es el valor del flujo de corrientedeberíaestar usando la ley de Ohm.

1. Calcule la velocidad de deriva de los electrones en un alambre de cobre cilíndrico con un radio de 1 mm, o 0,001 m) que lleva una corriente de 15 A, dado que para el cobre, n = 8,342 × 10²⁸ e / m³.

La zonaAde la sección transversal del cable es πr²o π (0,001)² = 3.14 10^-6 metro².

• El signo negativo indica que la dirección es contraria a la del flujo de corriente, como se esperaba para los electrones.

2. Encuentre la corriente I en un circuito de 120 V que tiene resistencias de 2 Ω, 4 Ω y 6 Ω en serie.

Los resistores en serie son simplemente aditivos (en circuitos en paralelo, la suma de la resistencia total es la suma de los recíprocos de los valores de resistencia individuales). Por lo tanto:

3. Un circuito tiene una resistencia total de 15 Ω y un flujo de corriente de 20 A. ¿Cuáles son la potencia y el voltaje en este circuito?