Electricidad Dinámica

En el capítulo anterior vimos la manera en que las cargas eléctricas interactúan, en los diferentes materiales, esto es la electricidad estática, porque la mayoría de sus movimientos se realizan en periodos cortos y no son constantes. Ahora trataremos a las cargas moviéndose en forma continua a través de los materiales (electricidad dinámica).

Existen diferentes tipos de materiales aislantes, semiconductores y conductores. La circulación de electrones de manera constante en un semiconductor y conductor se llama corriente eléctrica. La corriente o intensidad eléctrica es el flujo de carga por unidad de tiempo que recorre un material. Se debe al movimiento de los electrones en el interior del material. En el Sistema Internacional de Unidades se expresa en C/s (culombios sobre segundo), unidad que se denomina amperio.

Pensemos que existe una cantidad enorme de electrones en un material, por lo tanto sería muy práctico que midiéramos la cantidad de electrones que circulan por el conductor en un segundo. La unidad para medir la carga eléctrica es el Coulomb, se representa con la letra Q. Nombrada en honor del físico francés Charles-Augustin de Coulomb. Un Coulomb equivale a 6,241 509×10¹⁸ (6245090000000000000) electrones. Así como el agua se mide en litros x segundo, la corriente se mide en Coulomb por segundo.

 

Datos:

I: Corriente eléctrica (A)

Q: Carga eléctrica (C)

T: Tiempo (s)

La “I” representa a la corriente eléctrica y se mide en Amperes, en honor a André Marie Ampere.

 Para poner a los electrones en movimiento, necesitamos aplicarles algún tipo de energía para que se muevan; lo logramos mediante una fuente que aplica una diferencia de potencial a los extremos del material conductor. Cuando se aplica una fuente de tensión externa (como, por ejemplo, una batería) a los extremos de un material conductor, se está aplicando un campo eléctrico sobre los electrones libres. Este campo provoca el movimiento de los mismos en dirección al terminal positivo del material (los electrones son atraídos por el terminal positivo y rechazados por el negativo). Es decir, los electrones libres son los portadores de la corriente eléctrica en los materiales conductores.

La tensión eléctrica o diferencia de potencial (en algunos países también se denomina voltaje ) es una magnitud física que cuantifica la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos. También se puede definir como el trabajo por unidad de carga ejercido por el campo eléctrico sobre una partícula cargada para moverla entre dos posiciones determinadas. 

La tensión es independiente del camino recorrido por la carga y depende exclusivamente del potencial eléctrico de los puntos A y B en el campo eléctrico, que es un campo conservativo.

Si dos puntos que tienen una diferencia de potencial se unen mediante un conductor, se producirá un flujo de electrones. Parte de la carga que crea el punto de mayor potencial se trasladará a través del conductor al punto de menor potencial y, en ausencia de una fuente externa (generador), esta corriente cesará cuando ambos puntos igualen su potencial eléctrico (ley de Henry). Este traslado de cargas es lo que se conoce como corriente eléctrica.

Imaginemos un tanque de agua que esta elevado del piso en un edificio. La altura del tanque le da una energía potencial al agua, cuando se abre la llave, el agua fluye con determinada intensidad debido a dicha altura. Mientras mas alto este el tanque , la diferencia de potencial será mayor, y por lo tanto la corriente aumentara. A esta diferencia de potencial se llama voltaje: Mientras mayor sea el voltaje mayor corriente podrá generar. El tanque de la figura 1 podra generar mas tension y corriente que el tanque 2.

Resumiendo el voltaje es la energía potencial que espera ser liberada, y la corriente es la energía cinética provocada por el voltaje.