Ingeniera Civil
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2015Ingeniera Civil
LA CORRIENTE ELCTRICA
Lo que conocemos como corriente elctrica no es otra cosa que la
circulacin de cargas o electrones a travs de un circuito elctrico
cerrado, que se mueven siempre del polo negativo al polo positivo
de la fuente de suministro de fuerza electromotriz (FEM).
En un circuito elctrico cerrado, la corriente circula siempre
del polo negativo, al polo positivo de la fuente de fuerza
electromotriz. (FEM)
Quizs hayamos odo hablar o ledo en algn texto que el sentido
convencional de circulacin de la corriente elctrica por un circuito
es a la inversa, o sea, del polo positivo al negativo de la fuente
de FEM. Ese planteamiento tiene su origen en razones histricas y no
a cuestiones de la fsica y se debi a que en la poca en que se
formul la teora que trataba de explicar cmo flua la corriente
elctrica por los metales, los fsicos desconocan la existencia de
los electrones o cargas negativas.Al descubrirse los electrones
como parte integrante de los tomos y principal componente de las
cargas elctricas, se descubri tambin que las cargas elctricas que
proporciona una fuente de FEM (Fuerza Electromotriz), se mueven del
signo negativo()hacia el positivo(+), de acuerdo con la ley fsica
de que "cargas distintas se atraen y cargas iguales se rechazan".
Debido al desconocimiento en aquellos momentos de la existencia de
los electrones, la comunidad cientfica acord que,
convencionalmente, la corriente elctrica se mova del polo positivo
al negativo, de la misma forma que hubieran podido acordar lo
contrario, como realmente ocurre. No obstante en la prctica, ese
error histrico no influye para nada en lo que al estudio de la
corriente elctrica se refiere.
La corriente elctrica est definida por convenio en direccin
contraria al desplazamiento de loselectrones
Diagrama delefecto Hall, mostrando el flujo de electrones.(En
vez de la corriente convencional).
Leyenda:
1. Electrones2.Sensor o sonda Hall3.Imanes4.Campo magntico5.
Fuente de energa
Descripcin
En la imagen A, una carga negativa aparece en el borde superior
del sensor Hall (simbolizada con el color azul), y una positiva en
el borde inferior (color rojo). En B y C, el campo elctrico o el
magntico estn invertidos, causando que la polaridad se invierta.
Invertir tanto la corriente como el campo magntico (imagen D) causa
que la sonda asuma de nuevo una carga negativa en la esquina
superior.
Lacorrienteointensidad elctricaes el flujo decargapor unidad de
tiempo que recorre un material. Se debe al movimiento de
loselectronesen el interior del material. En elSistema
Internacional de Unidadesse expresa en C/s (culombios
sobresegundo), unidad que se denominaamperio. Una corriente
elctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce
uncampo magntico, un fenmeno que puede aprovecharse en
elelectroimn.
El instrumento usado para medir la intensidad de la corriente
elctrica es el galvanmetroque, calibrado en amperios, se
llamaampermetro, colocado en serie con el conductor cuya intensidad
se desea medir.
HISTORIA
Histricamente, la corriente elctrica se defini como un flujo de
cargas positivas y se fij el sentido convencional de circulacin de
la corriente como un flujo de cargas desde el polo positivo al
negativo y sin embargo posteriormente se observ, gracias al efecto
Hall, que en los metales los portadores de carga son negativos,
estos son los electrones, los cuales fluyen en sentido contrario al
convencional.
En resultado, el sentido convencional y el real son ciertos en
tanto que los electrones fluyen desde el polo negativo hasta llegar
al positivo (sentido real), cosa que no contradice que dicho
movimiento se inicia al lado del polo positivo donde el primer
electrn se ve atrado por dicho polo creando un hueco para ser
cubierto por otro electrn del siguiente tomo y as sucesivamente
hasta llegar al polo negativo (sentido convencional) es decir la
corriente elctrica es el paso de electrones desde el polo negativo
al positivo comenzando dicha progresin en el polo positivo.
En el siglo XVIII cuando se hicieron los primeros experimentos
con electricidad, slo se dispona de carga elctrica generada por
frotamiento o por induccin. Se logr (por primera vez, en 1800)
tener un movimiento constante de carga cuando el fsico italiano
Alessandri Voltainvent la primera pila elctrica
REQUISITOS PARA QUE CIRCULE LA CORRIENTE ELECTRICA
Para que una corriente elctrica circule por un circuito es
necesario que se disponga de tres factores fundamentales
1.Fuente de fuerza electromotriz (FEM).
2.Conductor.
3.Carga o resistencia conectada al circuito.
4. Sentido de circulacin de la corriente elctrica.
Una fuente de fuerza electromotriz (FEM) como, por ejemplo, una
batera, un generador o cualquier otro dispositivo capaz de bombear
o poner en movimiento las cargas elctricas negativas cuando se
cierre el circuito elctrico.
Un camino que permita a los electrones fluir,
ininterrumpidamente, desde el polo negativo de la fuente de
suministro de energa elctrica hasta el polo positivo de la propia
fuente. En la prctica ese camino lo constituye el conductor o cable
metlico, generalmente de cobre.
Una carga o consumidor conectado al circuito que ofrezca
resistencia al paso de la corriente elctrica. Se entiende como
carga cualquier dispositivo que para funcionar consuma energa
elctrica como, por ejemplo, una bombilla o lmpara para alumbrado,
el motor de cualquier equipo, una resistencia que produzca calor
(calefaccin, cocina, secador de pelo, etc.), un televisor o
cualquier otro equipo electrodomstico o industrial que funcione con
corriente elctrica.
Cuando las cargas elctricas circulan normalmente por un
circuito, sin encontrar en su camino nada que interrumpa el libre
flujo de los electrones, decimos que estamos ante un circuito
elctrico cerrado. Si, por el contrario, la circulacin de la
corriente de electrones se interrumpe por cualquier motivo y la
carga conectada deja de recibir corriente, estaremos ante un
circuito elctrico abierto. Por norma general todos los circuitos
elctricos se pueden abrir o cerrar a voluntad utilizando un
interruptor que se instala en el camino de la corriente elctrica en
el propio circuito con la finalidad de impedir su paso cuando se
acciona manual, elctrica o electrnicamente.
CONDUCCIN ELCTRICA
Un materialconductorposee gran cantidad de electrones libres,
por lo que es posible el paso de la electricidad a travs del mismo.
Los electrones libres, aunque existen en el material, no se puede
decir que pertenezcan a algn tomo determinado.
Una corriente de electricidad existe en un lugar cuando una
carga neta se transporta desde ese lugar a otro en dicha regin.
Supongamos que la carga se mueve a travs de un alambre. Si la
cargaqse transporta a travs de una seccin transversal dada del
alambre, en un tiempot, entonces la intensidad de corrienteI, a
travs del alambre es
Aquqest dada enculombios,tensegundos, eIenamperios. Por lo cual,
la equivalencia es:
Una caracterstica de los electrones libres es que, incluso sin
aplicarles un campo elctrico desde afuera, se mueven a travs del
objeto de forma aleatoria debido a la energa calrica. En el caso de
que no hayan aplicado ningn campo elctrico, cumplen con la regla de
que la media de estos movimientos aleatorios dentro del objeto es
igual a cero. Esto es: dado un plano irreal trazado a travs del
objeto, si sumamos las cargas (electrones) que atraviesan dicho
plano en un sentido, y sustraemos las cargas que lo recorren en
sentido inverso, estas cantidades se anulan.
Cuando se aplica una fuente de tensin externa (como, por
ejemplo, unabatera) a los extremos de un material conductor, se est
aplicando un campo elctrico sobre los electrones libres. Este campo
provoca el movimiento de los mismos en direccin al terminal
positivo del material (los electrones son atrados [tomados] por el
terminal positivo y rechazados [inyectados] por el negativo). Es
decir, los electrones libres son los portadores de la corriente
elctrica en los materiales conductores.
Si la intensidad es constante en el tiempo, se dice que la
corriente escontinua; en caso contrario, se llama variable. Si no
se produce almacenamiento ni disminucin de carga en ningn punto del
conductor, la corriente es estacionaria.
Para obtener una corriente de 1 amperio, es necesario que
1culombiode carga elctrica por segundo est atravesando un plano
imaginario trazado en el material conductor.
El valorIde la intensidad instantnea ser:
Si la intensidad permanece constante, en cuyo caso se denotaIm,
utilizando incrementos finitos de tiempo se puede definir como:
Si la intensidad es variable la frmula anterior da el valor
medio de la intensidad en el intervalo de tiempo considerado.
Segn laley de Ohm, la intensidad de la corriente es igual a la
tensin (o voltaje) dividido por la resistencia que oponen los
cuerpos:
Haciendo referencia a la potencia, la intensidad equivale a la
raz cuadrada de la potencia dividida por la resistencia. En un
circuito que contenga varios generadores y receptores, la
intensidad es igual a:
Dondees el sumatorio de las fuerzas electromotrices del
circuito,es la suma de todas las fuerzas contra electromotrices,es
la resistencia equivalente del circuito,es la suma de las
resistencias internas de los generadores yes el sumatorio de las
resistencias internas de los receptores.
Intensidad de corriente en un elemento de volumen, donde
encontramos n como el nmero de cargas portadoras por unidad de
volumen dV; q refirindose a la carga del portador; v la velocidad
del portador y finalmente de como el rea de la seccin del elemento
de volumen de conductor
INTENSIDAD DE LA CORRIENTE ELCTRICA
La intensidad del flujo de los electrones de una corriente
elctrica que circula por un circuito cerrado depende
fundamentalmente de la tensin o voltaje (V) que se aplique y de la
resistencia (R) en ohm que ofrezca al paso de esa corriente la
carga o consumidor conectado al circuito. Si una carga ofrece poca
resistencia al paso de la corriente, la cantidad de electrones que
circulen por el circuito ser mayor en comparacin con otra carga que
ofrezca mayor resistencia y obstaculice ms el paso de los
electrones.
Analoga hidrulica.El tubo del depsito"A", al tener un dimetro
reducido, ofrece ms resistencia a
