Unidades SI | Amperio |
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Dimensión | I |
Naturaleza | Tamaño escalar extenso |
Símbolo habitual | |
Enlace a otros tamaños | = . |
Una corriente eléctrica es un movimiento grupal de portadores de cargas eléctricas , generalmente electrones , dentro de un material conductor . Estos movimientos son impuestos por la acción de la fuerza electromagnética , cuya interacción con la materia es la base de la electricidad .
Históricamente, al comienzo del estudio de la conducción de la electricidad, los científicos creían que las partículas que se movían en los metales estaban cargadas positivamente y, en consecuencia, definían un sentido convencional de corriente como la dirección del movimiento de las cargas. Posteriormente se demostró que son principalmente los electrones , partículas cargadas negativamente, los que se mueven en los metales y permiten la circulación de corrientes eléctricas.
De hecho, en un conductor metálico, las partículas cargadas y móviles son electrones que no están muy vinculados a los átomos a los que pertenecen (se dice que estos electrones están en la banda de conducción ). Podemos considerar que se mueven con facilidad en el material metálico. Cuando se aplica una diferencia de potencial a los extremos del conductor, hace que estos electrones se muevan, lo que se denomina corriente eléctrica . La red de átomos contiene iones positivos: átomos que han perdido uno o más electrones. Pero estos últimos, prisioneros de la red por las conexiones metálicas, están casi inmóviles y participan sólo de manera minúscula en la circulación de la corriente.
Por otro lado, en los electrolitos , soluciones que contienen simultáneamente iones cargados positivamente e iones cargados negativamente, todas las partículas cargadas participan en el flujo de corriente. Las cargas positivas fluyen en la dirección convencional y las cargas negativas en la otra dirección.
Los materiales que tienen muchos portadores de carga libres y que, por tanto, son atravesados fácilmente por una corriente eléctrica se denominan conductores , los que no tienen ninguno o muy pocos se denominan aislantes o dieléctricos .
Por ejemplo: el aire es un excelente aislante, pero más allá de cierto umbral, cuando el campo eléctrico es demasiado grande, los electrones se desprenden de los átomos y estos últimos se convierten en partículas o iones ionizados . El aire se transforma así localmente en plasma . Dado que el plasma es un conductor perfecto, deja fluir la corriente eléctrica: del rayo a la chispa.
Algunos dispositivos pueden hacer pasar corriente eléctrica en una dirección, pero no en la otra. Este es el caso de los diodos . Estos se fabrican con uniones semiconductoras dopadas de manera diferente ( unión PN o unión semiconductora metálica) o con tubos de vacío .
La propagación de los impulsos eléctricos se puede utilizar para su uso remoto como fuente de energía, como portador de energía iniciado en el primer trimestre de la XIX XX siglo.
Puede ser utilizado para la transmisión de información, desde el simple telégrafo , hasta modernos sistemas de procesamiento e intercambio de información ( computadora , procesamiento de datos ). En este caso, una o más características de la corriente eléctrica son controladas y moduladas por el transmisor de información para construir una señal eléctrica . En el caso del telégrafo, la mera presencia y ausencia (siguiendo un ritmo codificado) de la corriente eléctrica transmite información.
El XX XX sierra siglo el desarrollo de la utilización de muchos otros fenómenos para controlar la corriente eléctrica que son ampliamente utilizados en la electrónica . Gracias a ellos, es posible tratar la corriente eléctrica (pero también las ondas electromagnéticas ) como un vector de información, una señal eléctrica (o electromagnética) a escala microscópica.
Una interesante analogía para entender de forma sencilla las nociones de intensidad de corriente y diferencia de potencial se puede realizar con el caudal de un río . Este fluye de arriba hacia abajo con una cantidad de agua bien definida y un desnivel variable según el terreno. Supongamos que este río tiene un ancho fijo de 20 metros, una profundidad fija de 3 metros y el agua está en el nivel más alto, la cantidad de agua en un momento dado y en una longitud de río determinada es cuantificable (un río lineal de 1 metro contiene 60 m 3 de agua). La cantidad de agua es análoga a la cantidad de carga eléctrica.
La diferencia de altura , la diferencia de altitud entre el punto alto y el punto bajo del río, se puede comparar con la diferencia de potencial (o voltaje), el caudal del río con la intensidad de la corriente y el tamaño del río. río en la sección d. 'un cable eléctrico.
De la misma manera que es la diferencia de nivel lo que pone al agua en movimiento, es la diferencia de potencial lo que pone en movimiento a los electrones.
En resumen, la intensidad ( amperios ) es análoga al caudal del río ( m 3 / s ), siendo la diferencia de potencial ( voltios ) análoga a la diferencia de altura.
Por convención, en un circuito eléctrico de bucle simple y corriente continua, la corriente eléctrica sale del generador eléctrico por el terminal positivo (+), pasa por el circuito eléctrico y regresa al generador por su terminal negativo (-). Esta convención se denomina "receptor" (la corriente fluye en la dirección de los potenciales decrecientes, el voltaje y la corriente se "dirigen" en la dirección opuesta).
Esto se llama la dirección convencional de la corriente eléctrica, puede ser diferente de la dirección real de movimiento de los portadores de carga.
Así, cuando los portadores de carga son electrones (el caso más frecuente), o aniones, su movimiento efectivo es de - a +, la dirección de movimiento de las partículas cargadas negativamente atraídas por lo tanto por las positivas.
Por el contrario, los cationes y los huecos de electrones se mueven en la dirección convencional de la corriente, es decir, desde el terminal positivo (+) al terminal negativo (-) del generador.
En la llamada convención del "generador", la corriente fluye en la dirección de los potenciales crecientes, la tensión y la corriente están "orientadas" en la misma dirección.
Magnitud | Dispositivo |
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1 mA | Umbral de percepción |
10 mA | LED común |
100 mA | Electrocución . |
1 A | Lampara incandescente |
10 A | Radiador de 2000 W |
100 A | automotriz arranque |
1 kA | Motor de locomotora |
10 kA | flash negativo |
100 kA | rayo positivo |
La intensidad de la corriente eléctrica (a veces llamada "amperaje" o "corriente eléctrica" o simplemente "corriente") es un número que describe el flujo de carga eléctrica a través de una superficie determinada, en particular la sección de un cable eléctrico :
,o :
En el Sistema Internacional de Unidades , el amperaje se mide en amperios , una unidad base con un símbolo estandarizado A.
Un amperio corresponde a una tasa de carga de un culombio por segundo .
La corriente se mide mediante un amperímetro , que debe conectarse en serie en el circuito, o mediante una pinza amperimétrica , que no requiere la apertura del circuito.
La densidad de corriente es un vector que describe la corriente eléctrica a escala local. Su dirección indica la del desplazamiento de los portadores de carga (pero su dirección puede ser opuesta para portadores negativos) y su norma corresponde a la intensidad de la corriente por unidad de área. Está conectado a la corriente eléctrica mediante:
o :
En el sistema internacional de unidades, la densidad de corriente se mide en amperios por metro cuadrado (A m-2).
La propagación del impulso eléctrico se produce a una velocidad cercana a la de la luz (salvo efectos capacitivos), pero no es en absoluto la velocidad de los electrones que lo constituyen. Estos viajan mucho más modestamente a unas pocas centésimas de milímetro por segundo, dependiendo de la intensidad de la corriente y la sección transversal del conductor.