Corriente

¿Que es la corriente?

La velocidad de flujo de una carga a través de un conductor es la medida de la corriente presente en el conductor[1]. Las cargas en movimiento son los electrones relativamente "libres" encontrado en conductores como cobre, aluminio, oro, entre otros. El termino libre se refiere que los electrones están débilmente vinculados al átomo y que se pueden mover en una dirección particular mediante la aplicación de una fuente de energía externa.

En la imagen anterior podemos observar que los electrones son atraídos a la terminal positiva[2], mientras que la terminal negativa es la que genera la carga libre en movimiento.

Podemos decir que mientras mayor es la cantidad de carga que fluye a través de la superficie imaginaria por unidad de tiempo, mayor es la corriente.

Si $6.24 x {10}^{18}$ electrones se desplazan a una velocidad uniforme a través de la sección transversal circular como se muestra en la imagen anterior en un segundo, el flujo de carga o corriente se dice ser 1 ampere (A). La corriente asociada con solo unos cuantos electrones por segundo es irrelevante y poco valor practico.

Con el propósito de establecer valores numéricos que permitan comparaciones inmediatas entre niveles, se define como coulomb (C) de carga como la carga total asociada con $6.24 x {10}^{18}$ electrones; la carga asociada con un electrón podrá detectarse entonces a partir de la siguiente formula.

Su formula

La carga asociada a un electrón podrá ser determinada por:

$Q_e =\hspace{0.17em}\frac{1 C}{6.242 x {10}^{18}} = 1.6 x {10}^{-19} c$

La corriente en amperes puede calcularse ahora utilizando la siguiente ecuación:

$I = \frac{Q}{t}$

donde

• I: Corriente en amperios
• Q: Carga en coulombs
• t: tiempo en segundos

Un electrón tiene una carga eléctrica de $1.6 x {10}^{-19}$ coulomb y en forma correspondiente un coulomb es la carga asociada con $6.24 x {10}^{18}$ electrones.

¿Como se genera la corriente?

Ahora conectemos un alambre de cobre entre las dos terminales de una batería y un foco, como se muestra en la siguiente imagen, para crear el mas simple de los circuitos eléctricos.

La batería gracias a la energía química colocara una carga positiva en una terminal y una carga negativa en otra terminal. En el instante en que la conexión final se realice, los electrones libres se desplazaran hacia la terminal positiva, mientras los iones positivos que permanecen en el alambre de cobre simplemente oscilaran en una posición media fija. La terminal negativa es una fuente de electrones a ser extraídos cuando los electrones del alambre de cobre se desplazan hacia la terminal positiva.

La actividad química de la batería absorbiera los electrones situados en la terminal positiva y mantendrá un suministro continuo de electrones en la terminal negativa. El flujo de carga a través de del foco calentara el filamento de este mediante fricción hasta el punto que se vuelva incandescente y emita la luz deseada.

Ejemplo de aplicación

Ejemplo 1

La carga que fluye a través de la superficie imaginaria de la Flujo de carga, es de 0.16 C cada 64 ms. Determine la corriente en amperes.

$I=\frac{Q}{t}=\frac{0.16 C}{64 x {10}^{-3} s}=\frac{160 x {10}^{-3} C}{64 x {10}^{-3} s}=2.50 A$

Ejemplo 2

Determine el tiempo requerido para que $4x{10}^{16}$ electrones crucen a través de la superficie imaginaria de Flujo de carga, si la corriente es de 5 mA.

Primero debemos determinar la carga (Q) en coulombs (C), decimos que

$Q = I*t$

Donde

$Q =\hspace{0.17em}4x{10}^{16} electrones\left(\frac{1 C}{6.242 x {18}^{18} electrones}\right) =\hspace{0.17em}0.00641 C$

Ahora calculemos el tiempo:

$t = \frac{Q}{i} =\hspace{0.17em}\frac{6.41 x 10{ }^{-3} C}{5 x 10{ }^{-3} A} =\hspace{0.17em}1.282 s$

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Referencias

[1] Fundamentos de electrónica cuarta edición. Robert L. Boylestady Louis Nashelsky 1997, Consultado noviembre 2018

[2] Introducción al analisis de circuitos, boylestad, 10th ed. Consultado noviembre 2018