Corriente Eléctrica: ¿Qué es?

Electrical4u

Campo: Electricidad Básica

China

¿Qué es la corriente eléctrica?

La corriente eléctrica se define como un flujo de partículas cargadas, como electrones o iones, que se mueven a través de un conductor eléctrico o espacio. Es la tasa de flujo de carga eléctrica a través de un medio conductor con respecto al tiempo. La corriente eléctrica se expresa matemáticamente (por ejemplo, en fórmulas) usando el símbolo "I" o "i". La unidad de corriente es el amperio o ampere, representado por A.

Matemáticamente, la tasa de flujo de carga con respecto al tiempo se puede expresar como,

$\begin{align*} I = \frac {dQ} {dt} \end{align*}$

En otras palabras, un flujo de partículas cargadas que se mueve a través de un conductor eléctrico o espacio se conoce como corriente eléctrica. Las partículas cargadas en movimiento se llaman portadores de carga, que pueden ser electrones, huecos, iones, etc.

El flujo de corriente depende del medio conductor. Por ejemplo:

En el conductor, el flujo de corriente es debido a los electrones.
En semiconductores, el flujo de corriente es debido a los electrones o huecos.
En un electrolito, el flujo de corriente es debido a los iones y
En plasma—un gas ionizado, el flujo de corriente es debido a los iones y electrones.

Cuando se aplica una diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos en un medio conductor, comienza a fluir una corriente eléctrica desde el punto de mayor potencial al de menor potencial. Cuanto mayor sea la tensión o diferencia de potencial, más corriente fluye entre dos puntos.

Si dos puntos en un circuito están al mismo potencial, entonces la corriente no puede fluir. La magnitud de la corriente depende de la tensión o diferencia de potencial entre dos puntos. Por lo tanto, podemos decir que la corriente es el efecto de la tensión.

La corriente eléctrica puede producir campos electromagnéticos, que se utilizan en inductores, transformadores, generadores y motores. En los conductores eléctricos, la corriente causa calentamiento resistivo o calentamiento joule que produce luz en una lámpara incandescente.

Una corriente eléctrica variable en el tiempo produce ondas electromagnéticas, que se utilizan en las telecomunicaciones para transmitir datos.

Corriente AC vs DC

Basándose en el flujo de carga, la corriente eléctrica se clasifica en dos tipos, es decir, corriente alterna (CA) y corriente directa (CD).

Corriente Alterna (CA)

El flujo de carga eléctrica en una dirección periódicamente inversa se conoce como corriente alterna (CA). La CA también se conoce como “corriente alterna”. Aunque técnicamente esto está diciendo lo mismo dos veces “corriente alterna corriente”.

Una corriente alterna cambia su dirección a intervalos periódicos.

La corriente alterna comienza desde cero, aumenta hasta un máximo, disminuye a cero, luego se invierte y alcanza un máximo en la dirección opuesta, luego vuelve al valor original y repite este ciclo infinitamente.

El tipo de forma de onda de la corriente alterna puede ser sinusoidal, triangular, cuadrada, diente de sierra, etc.

La particularidad de la forma de onda no importa, siempre y cuando sea una forma de onda repetitiva.

Dicho esto, en la mayoría de los circuitos eléctricos, la forma de onda típica de la corriente alterna es una onda senoidal. Una forma de onda sinusoidal típica que podrías ver como una corriente alterna se muestra en la imagen a continuación.

Un alternador puede generar una corriente alterna. El alternador es un tipo especial de generador eléctrico diseñado para generar corriente alterna.

La electricidad en corriente alterna se utiliza ampliamente en aplicaciones industriales y residenciales.

Corriente Directa

El flujo de carga eléctrica en solo una dirección se conoce como corriente directa (CD). La CD también se denomina "corriente directa". Aunque técnicamente esto está diciendo lo mismo dos veces, "corriente directa corriente".

Dado que la corriente directa fluye solo en una dirección, también se la conoce como corriente unidireccional. Una forma de onda de corriente directa se muestra en la imagen a continuación.

La corriente directa puede generarse mediante baterías, celdas solares, pilas de combustible, termopares, generadores eléctricos de tipo colector, etc. Una corriente alterna puede convertirse en corriente directa mediante el uso de un rectificador.

La electricidad en corriente directa se utiliza generalmente en aplicaciones de bajo voltaje. La mayoría de los circuitos electrónicos necesitan un suministro de energía en corriente directa.

¿En qué se mide la corriente eléctrica (unidades de corriente)?

La unidad SI para la corriente es el amperio o amp. Esto se representa con A. El amperio, o amp, es la unidad base del SI para la corriente eléctrica. La unidad amperio lleva el nombre del gran físico André Marie Ampère.

En el sistema SI, 1 amperio es el flujo de carga eléctrica entre dos puntos a una tasa de un coulomb por segundo. Por lo tanto,

$\begin{align*} 1 \,\, Ampere = \frac {1\,\,Coulomb} {1\,\,Second} = \frac {C} {S} \end{align*}$

Por lo tanto, la corriente también se mide en coulombs por segundo o C/S.

Fórmula de Corriente Eléctrica

Las fórmulas básicas para la corriente son:

La relación entre Corriente, Voltaje y Resistencia (Ley de Ohm)
La relación entre Corriente, Potencia y Voltaje
La relación entre Corriente, Potencia y Resistencia

Estas relaciones se resumen en la imagen a continuación.

Fórmula de Corriente 1 (Ley de Ohm)

Según la ley de Ohm,

$\begin{align*} V = I*R \end{align*}$

Por lo tanto,

$\begin{align*} I = \frac{V}{R}\,\,A \end{align*}$

Ejemplo

Como se muestra en el circuito a continuación, se aplica un voltaje de suministro de $24\,\,V$ a través de la resistencia de $12\,\,\Omega$ . Determine la corriente que fluye a través del resistor.

Solución:

Datos proporcionados: $V=24\,\,V ,\,\, R=12\,\,\Omega$

Según la ley de Ohm,

$\begin{align*} & I = \frac{V}{R} \\ & = \frac{24}{12} \\ & I = 2\,\,A \end{align*}$

Por lo tanto, utilizando la ecuación, obtenemos que la corriente que fluye a través del resistor es $2\,\,A$ .

Fórmula de Corriente 2 (Potencia y Voltaje)

La potencia transferida es el producto del voltaje de suministro y la corriente eléctrica.

$\begin{align*} P = V*I \end{align*}$

Por lo tanto, obtenemos que la corriente es igual a la potencia dividida por el voltaje. Matemáticamente,

$\begin{align*} I = \frac{P}{V}\,\,A \end{align*}$

Donde $A$ representa amperios o amps (las unidades para la corriente eléctrica).

Ejemplo

Como se muestra en el circuito a continuación, se aplica un voltaje de suministro de $24\,\,V$ a una lámpara de $48\,\,W$ . Determine la corriente tomada por la lámpara de $48\,\,W$ .Solución:

Datos dados: $V=24\,\,V ,\,\, P=48\,\,W$

Según la fórmula,

$\begin{align*} & I = \frac{P}{V} \\ & = \frac{48}{24} \\ & I = 2\,\,A \end{align*}$

Así, utilizando la ecuación anterior, obtenemos que la corriente tomada por la lámpara de $48\,\,W$ es igual a $2\,\,A$ .

Fórmula de Corriente 3 (Potencia y Resistencia, Pérdida Ohmica, Calentamiento Resistivo)

Sabemos que, $P = V * I$

Ahora, sustituyendo la ley de Ohm $V = I * R$ en la ecuación anterior obtenemos,

$\begin{align*} P = I^2*R \end{align*}$

Por lo tanto, la corriente es la raíz cuadrada de la relación entre la potencia y la resistencia. Matemáticamente, la fórmula para esto es igual a:

$\begin{align*} I = \sqrt{\frac{P}{R}}\,\,A \end{align*}$

Ejemplo

Como se muestra en el circuito a continuación, determine la corriente tomada por $100\,\,W$ , $20\,\,\Omega$ lámpara

Solución:

Datos dados: $P=100\,\,W ,\,\, R=20\,\,\Omega$

De acuerdo con la relación entre corriente, potencia y resistencia mostrada arriba:

$\begin{align*} & I = \sqrt{\frac{P}{R}} \\ & = \sqrt{\frac{100}{20}} \\ & = \sqrt{5} \\ & I = 2.24\,\,A \end{align*}$

Por lo tanto, utilizando la ecuación, obtenemos que la corriente tomada por $100\,\,W$ , $20\,\,\Omega$ lámpara es $2.24\,\,A$ .

Dimensiones de la Corriente

Las dimensiones de la corriente en términos de masa (M), longitud (L), tiempo (T) y amperio (A) se dan por $M^0L^0T^-^1Q$ .

La corriente (I) es una representación del coulomb por segundo. Por lo tanto,

$\begin{align*} I = \frac{Q}{t} = \frac{[Q]}{[T]} = QT^-^1 = M^0L^0T^-^1Q \end{align*}$

Corriente convencional vs flujo de electrones

Existe una ligera confusión sobre el flujo de corriente convencional y el flujo de electrones. Intentemos comprender la diferencia entre ambos.

Las partículas que transportan carga eléctrica a través de los conductores son electrones móviles o libres. La dirección del campo eléctrico dentro de un circuito, por definición, es la ley que empuja las cargas de prueba positivas. Por lo tanto, estas partículas de carga negativa, es decir, los electrones, fluyen en dirección opuesta al campo eléctrico.

Según la teoría de los electrones, cuando se aplica un voltaje o diferencia de potencial a través del conductor, las partículas cargadas fluyen a través del circuito, lo que constituye una corriente eléctrica.

Estas partículas cargadas fluyen desde un potencial más alto hacia uno más bajo, es decir, desde el terminal positivo de la batería hacia el terminal negativo a través de un circuito externo.

Sin embargo, en un conductor metálico, las partículas con carga positiva están fijas en su posición, mientras que las partículas con carga negativa, es decir, los electrones, son libres de moverse. En los semiconductores, el flujo de partículas cargadas puede ser positivo o negativo.

Un flujo de portadores de carga positivos y un flujo de portadores de carga negativos en direcciones opuestas tienen el mismo efecto en el circuito eléctrico. Dado que el flujo de corriente se debe a cargas positivas o negativas, o ambas, se requiere una convención para la dirección de la corriente que sea independiente de los tipos de portadores de carga.

La dirección de la corriente convencional se considera la dirección en la que fluyen los portadores de carga positiva, es decir, desde un potencial más alto hacia uno más bajo. Por lo tanto, los portadores de carga negativa, es decir, los electrones, fluyen en dirección opuesta al flujo de corriente convencional, es decir, desde un potencial más bajo hacia uno más alto. Por lo tanto, la corriente convencional y el flujo de electrones van en direcciones opuestas, como se muestra en la imagen a continuación.

Corriente convencional: El flujo de portadores de carga positivos desde el terminal positivo hacia el terminal negativo de la batería se conoce como corriente convencional.
Flujo de electrones: El flujo de electrones se denomina corriente de electrones. El flujo de portadores de carga negativos, es decir, electrones, desde el terminal negativo hacia el terminal positivo de la batería, se conoce como flujo de electrones. El flujo de electrones es opuesto al flujo de corriente convencional.

La dirección de la corriente convencional y el flujo de electrones se muestra en la imagen a continuación.

Flujo de Corriente Convencional y Flujo de Electrones

Corriente de Convección vs Flujo de Conducción

Corriente de Convección

Una corriente de convección se refiere al flujo de corriente a través de un medio aislante como un líquido, gas o un vacío.

La corriente de convección no requiere conductores para fluir; por lo tanto, no satisface la ley de Ohm. Un ejemplo de corriente de convección es un tubo de vacío en el que los electrones emitidos por el cátodo fluyen hacia el ánodo en un vacío.

Corriente de Conducción

La corriente que fluye a través de cualquier conductor se conoce como corriente de conducción. La corriente de conducción requiere un conductor para fluir; por lo tanto, sí satisface la ley de Ohm.

Corriente de desplazamiento

Considere un resistor y un condensador conectados en paralelo con una fuente de voltaje V, como se muestra en la figura a continuación. La naturaleza del flujo de corriente a través del condensador es diferente a la que fluye a través del resistor.

La tensión o diferencia de potencial a través del resistor produce un flujo de corriente continuo que se da por la ecuación,

$\begin{align*} I_1 = \frac{V}{R} \end{align*}$

Esta corriente se llama “corriente de conducción.”

Ahora, la corriente fluye a través del condensador solo cuando el voltaje a través del condensador cambia, lo cual se da por la ecuación,

$\begin{align*} I_2 = \frac{dQ}{dt} = C \frac{dV}{dt} \end{align*}$

Esta corriente se llama “corriente de desplazamiento.”

Físicamente, la corriente de desplazamiento no es una corriente, ya que no hay flujo de una cantidad física como el flujo de cargas.

Cómo Medir la Corriente

En un circuito eléctrico o electrónico, la medición de la corriente es un parámetro esencial que necesita ser medido.

Un instrumento que puede medir la corriente eléctrica se llama amperímetro. Para medir la corriente, el amperímetro debe conectarse en serie con el circuito cuya corriente se va a medir.

La medición de la corriente a través del resistor utilizando un amperímetro se muestra en la figura siguiente.

Medición de una Corriente mediante un Amperímetro

La corriente eléctrica también puede medirse utilizando un galvanómetro. El galvanómetro proporciona tanto la dirección como la magnitud de la corriente eléctrica.

La corriente puede medirse detectando el campo magnético asociado con la corriente sin interrumpir el circuito. Existen varios instrumentos utilizados para medir la corriente sin interrumpir el circuito.

Preguntas comunes sobre la corriente

Estudiemos algunas preguntas comunes relacionadas con la corriente eléctrica.

¿Qué utiliza un electromagneto para medir la corriente eléctrica?

Un galvanómetro es un instrumento de medición que utiliza un electromagneto para medir la corriente eléctrica.

Un galvanómetro es un instrumento absoluto; mide la corriente eléctrica en términos de la tangente del ángulo de desviación.

Un galvanómetro puede medir la corriente eléctrica directamente, pero esto implica interrumpir el circuito; por lo tanto, a veces, es inconveniente.

¿Cómo produce una corriente eléctrica una fuerza magnética?

Un conductor portador de corriente colocado en un campo magnético experimentará una fuerza ya que la corriente no es más que el flujo de cargas.

Considere un conductor portador de corriente con corriente fluyendo a través de él, como se muestra en la figura (a) a continuación. Según la regla de la mano derecha de Fleming; esta corriente producirá un campo magnético en sentido horario.

企业微信截图_17098660781451.png 企业微信截图_17098660847078.png

Fuerza magnética producida por una corriente eléctrica

El resultado del campo magnético del conductor es que forzará el campo magnético por encima del conductor y lo debilitará por debajo.

Las líneas de campo son como bandas de goma estiradas; por lo tanto, empujarán el conductor hacia abajo, es decir, la fuerza es hacia abajo, como se muestra en la figura (b).

Este ejemplo dice que un conductor que lleva corriente en un campo magnético experimenta una fuerza. La siguiente ecuación determina la magnitud de la fuerza magnética sobre un conductor que lleva corriente.

$\begin{align*} F_B = BIL\,\,Sin\theta \end{align*}$

Para hacer fluir una corriente eléctrica, es necesario tener

Para hacer fluir una corriente eléctrica, es necesario tener lo siguiente:

Una diferencia de potencial que existe entre dos puntos. Si los dos puntos en un circuito están al mismo potencial, la corriente no puede fluir.
Una fuente de voltaje o de corriente, como una batería o celda que fuerza a los electrones libres que constituyen una corriente eléctrica.
Un conductor o cable que lleva cargas eléctricas.
El circuito debe estar cerrado o completo. Si los circuitos están abiertos, la corriente no puede fluir.

Estas son las condiciones necesarias para hacer fluir una corriente eléctrica. La imagen a continuación muestra una corriente pasando en un circuito cerrado.

¿Cuál es la principal diferencia entre la corriente eléctrica y la electricidad estática?

La principal diferencia entre la corriente eléctrica y la electricidad estática es que los electrones o cargas fluyen a través del conductor en una corriente eléctrica.

Mientras que, en la electricidad estática, las cargas están en reposo y acumuladas en la superficie de la sustancia.

La corriente eléctrica se debe al flujo de electrones, mientras que la electricidad estática se debe a las cargas negativas que se transfieren de un objeto a otro.

La corriente eléctrica solo se genera en un conductor, mientras que la electricidad estática se genera tanto en un conductor como en un aislante.

¿Cómo afecta una corriente eléctrica a un polo magnético?

Sabemos que cuando fluye la corriente eléctrica, es decir, cuando la carga eléctrica está en movimiento, produce un campo magnético. Si colocamos un imán en un campo magnético, experimenta una fuerza.

Para las cargas eléctricas, es decir, la corriente eléctrica, los polos magnéticos iguales se atraen y los polos magnéticos opuestos se repelen. Por lo tanto, podemos decir que la corriente eléctrica afecta el polo magnético a través del campo magnético.

¿Qué instrumento se utiliza para medir la corriente eléctrica?

Un instrumento que puede medir la corriente eléctrica se llama amperímetro. El amperímetro debe conectarse en serie con el circuito cuya corriente se desea medir.

Otros diversos instrumentos también se utilizan para medir la corriente eléctrica.

Transductores de sensor de corriente por efecto Hall
Transformador de corriente (CT) (Solo mide CA)
Multímetros de pinza
Resistencias de derivación
Sensores de campo magnetorresistivos

Fuente: Electrical4u

Declaración: Respetar el original, buenos artículos merecen ser compartidos, si hay infracción por favor contacte para eliminar.