Corriente eléctrica: definición, fórmula I=ΔQ/Δt y unidad (amperio)
Explicación clara de la corriente eléctrica: definición, fórmula I=ΔQ/Δt, unidad amperio (A) y ejemplos prácticos en cables, baterías y rayos.
Una corriente eléctrica es el movimiento ordenado o flujo de carga eléctrica a través de un material o espacio conductor. Se manifiesta cuando cargas (por ejemplo electrones en metales o iones en soluciones) se desplazan bajo la acción de un campo eléctrico o de una diferencia de potencial.
La ecuación de la corriente es:
I = Δ Q Δ t {\displaystyle I={frac {\Delta Q}{\Delta t}} 
donde
I {\displaystyle I}
es la corriente que fluye
Δ Q {\_displaystyle \_Delta Q}
es el cambio en la carga eléctrica
Δ t {\displaystyle \Delta t}
es el cambio en el tiempo
Interpretación matemática
La expresión I = ΔQ/Δt da la corriente media durante un intervalo de tiempo Δt. En el límite cuando Δt → 0 se define la corriente instantánea por la derivada
I = dQ/dt.
Dimensionalmente, la corriente mide la cantidad de carga que atraviesa una sección por unidad de tiempo.
Unidad y definición del amperio
La unidad del Sistema Internacional (SI) para la corriente eléctrica es el amperio (A). Por definición práctica clásica,
1 A = 1 culombio de carga por segundo (1 A = 1 C/s).
Desde la redefinición del SI en 2019, el amperio se relaciona fijando el valor numérico de la carga elemental e a exactamente 1.602176634×10−19 C; de ese modo, 1 A corresponde al paso de exactamente 6.241509074×1018 cargas elementales por segundo.
Dirección y sentido de la corriente
Por convención, el sentido de la corriente (corriente convencional) es el movimiento de cargas positivas, es decir, del potencial positivo hacia el negativo en un circuito. En muchos conductores metálicos son los electrones los que se desplazan y su movimiento real es en sentido contrario al de la corriente convencional.
Tipos de corriente
- Corriente continua (CC): la magnitud y sentido permanecen constantes en el tiempo (por ejemplo, en baterías).
- Corriente alterna (CA): la magnitud y/o el sentido varían periódicamente (por ejemplo, la red eléctrica doméstica).
- Corriente pulsante: flujo no continuo en el tiempo, con pulsos o variaciones bruscas (común en electrónica de conmutación).
Relación con otras magnitudes
- Densidad de corriente J: corriente por unidad de área, J = I/A, útil para describir cómo se distribuye la corriente en un conductor.
- Velocidad de deriva vd: en un conductor, I = n·q·A·vd, donde n es la densidad de portadores, q la carga de cada portador y A el área de la sección transversal.
- Leyes básicas: mediante la ley de Ohm V = R·I se relaciona la corriente con la diferencia de potencial V y la resistencia R de un conductor.
Medición y seguridad
- Instrumentos: la corriente se mide con amperímetros o multímetros configurados en la escala de corriente. Los pinzas amperimétricas permiten medir sin interrumpir el circuito.
- Precauciones: manipular corrientes elevadas puede ser peligroso; siempre desconectar la alimentación y utilizar equipos y protecciones adecuadas.
Ejemplos y magnitudes típicas
- Cables de alimentación domésticos suelen transportar corrientes del orden de 5–20 A dependiendo de la carga.
- Baterías de dispositivos pequeños suministran corrientes de miliamperios (mA) a amperios (A) según la aplicación.
- Rayos pueden involucrar corrientes muy altas, del orden de 104–105 A durante una descarga.
- Electrónica de baja potencia: microamperios (μA) a miliamperios; cargas domésticas y motores: amperios a decenas de amperios.
En resumen, la corriente eléctrica cuantifica el flujo de carga en el tiempo y es una magnitud fundamental en electricidad y electrónica, con aplicaciones que van desde circuitos integrados hasta sistemas de potencia y fenómenos naturales como los rayos.
La fuente de corriente
En los materiales conductores, algunos electrones están muy poco unidos a los átomos del material. Cuando se juntan grandes cantidades de estos átomos, se produce una especie de nube de electrones que "flota" cerca de los átomos del material. Si se examina una sección transversal del trozo de material conductor, los electrones se mueven muy rápidamente a través de él. Este movimiento está causado por la temperatura, y los electrones que fluyen en una dirección tienden a igualar a los electrones que fluyen en la otra dirección, por lo que esto no es lo que hace que fluya la corriente. Los electrones fluyen de un átomo a otro, un proceso que se ha comparado con el paso de cubos de agua de una persona a otra en una brigada de cubos.
Cuando se aplica un campo eléctrico al cable, los electrones responden casi instantáneamente desviándose ligeramente en la dirección opuesta al campo. Ganan energía del campo, que se pierde muy rápidamente cuando chocan con otros electrones del material. Sin embargo, mientras el campo esté presente, los electrones recuperarán la energía que han perdido y el proceso continuará. Esta "sacudida" que los electrones reciben del campo eléctrico es la fuente de la corriente, no el flujo general de electrones en sí. De esta discusión, podemos ver dos cosas que la corriente no es:
- No se trata de un "flujo" real de electrones en el sentido cotidiano de la palabra: si examinamos la velocidad que da el campo a los electrones, suele ser muy pequeña, del orden de milímetros por segundo. Los electrones tardarían media hora en cruzar una habitación de 3 metros a esta velocidad. Dado que una bombilla se enciende casi inmediatamente después de pulsar el interruptor, debe haber algo más en juego.
- Tampoco se trata de un "efecto dominó", aunque esta analogía se acerca más que el flujo. Como los electrones son tan diminutos, incluso cuando se mueven muy rápidamente no son impulsados por una gran fuerza.
Corriente en los circuitos
Cuando la corriente fluye en un circuito de cables, se acelera cuando no hay resistencia en el circuito. Las resistencias se utilizan para aumentar la resistencia en el circuito, de modo que se ralentiza la corriente. La relación entre la resistencia, la corriente y la tensión (otra parte del circuito) se muestra mediante la ley de Ohm.
Preguntas y respuestas
P: ¿Qué es una corriente eléctrica?
R: Una corriente eléctrica es un flujo de carga eléctrica.
P: ¿Cuál es la ecuación de la corriente?
R: La ecuación de la corriente es I = ΔQ/Δt, donde I es la corriente que fluye, ΔQ es el cambio en la carga eléctrica y Δt es el cambio en el tiempo.
P: ¿Qué unidad de medida utiliza la corriente eléctrica?
R: La corriente eléctrica utiliza la unidad SI de amperio (A), que equivale a un culombio de carga por segundo.
P: ¿Dónde podemos encontrar ejemplos de corrientes eléctricas?
R: Podemos encontrar ejemplos de corrientes eléctricas en los cables, las pilas y los rayos.
P: ¿Qué significa "I" en la ecuación de la corriente?
R: En la ecuación de la corriente, 'I' representa la cantidad de corriente que fluye.
P: ¿Qué significa 'ΔQ' en la ecuación de la corriente?
R: En la ecuación de la corriente, 'ΔQ' representa el cambio en la carga eléctrica.
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