25 mar 2013

[A451] Energía eléctrica

Cargas y corriente eléctrica

Cuando por un alambre conductor pasa electricidad durante cierto tiempo, diremos que por él circula una corriente eléctrica, o de otra manera, una corriente eléctrica es un flujo de electrones a través de un conductor. Esta corriente permite que se pueda transmitir energía eléctrica y luego transformarla en otras formas de energía o transformarla en trabajo, según nuestras necesidades. Por ejemplo podemos convertir en energía térmica, lumínica, magnética, química, etc.
Las cargas en los conductores pueden moverse con cierta libertad. La corriente eléctrica constituye un movimiento continuado de las cargas libres, que aunque no se vea puede determinarse por me-dio de experimentos.


Intensidad de corriente
Junto a la idea de movimiento de partículas, la noción de corriente eléctrica lleva asociada la de transporte de carga eléctrica de un punto a otro. La importancia de dicho transporte en términos de cantidad se expresa mediante la magnitud intensidad de corriente eléctrica que se define como la carga total que circula por el conductor en la unidad de tiempo. 
La cantidad de carga que circula por un conductor en la unidad de tiempo es la intensidad de corriente.
En forma de ecuación se puede escribir como:


    donde:   I = intensidad de corriente, se mide en Amperes [A]
q = carga eléctrica, se mide en Coulombios [C]
t = tiempo, se mide en segundos [seg]

La unidad de intensidad de corriente en el SI recibe el nombre de ampere (A) y equivale a un transporte de carga que atraviesa la sección de un conductor y que se produce a razón de 1 coulomb o coulombio (C) en cada segundo (seg), o sea: 1 A = 1 C/seg.
En un metal, en donde la corriente eléctrica es debida únicamente al movimiento de electrones, sólo el transporte de carga negativa contribuye al valor de la intensidad. 

La cantidad de carga puede expresarse en C o en cantidad de electrones:
1 C = aproximadamente a 6,241506 × 1018 veces la carga de un electrón (6,24 trillones de electrones)


Para mantener una corriente eléctrica en el interior de un conductor es preciso que exista una diferencia de potencial constante entre sus extremos. El movimiento de los electrones por un conductor metálico como consecuencia de una diferencia de potencial entre sus extremos puede compararse con el flujo de agua entre depósitos situados a diferente altura y conectados mediante una tubería; por lo tanto la fuente que genera la diferencia de potencial en un circuito eléctrico desempeña un papel análogo al de la bomba en un circuito hidráulico. Dicho dispositivo recibe el nombre de generador. Una asociación de conductores con un generador constituye un circuito eléctrico en donde puede tener lugar un movimiento continuo de cargas. El tipo de generadores más conocido es el generador químico, al cual pertenece la pila eléctrica o pila seca. 

>  El generador mantiene constante la diferencia de potencial entre dos puntos del circuito.

También hay que considerar la dificultad que tienen los electrones para desplazarse a través de los conductores. Cualquier artefacto conectado al circuito, donde de hecho se produce la transformación de energía eléctrica en otro tipo de energía (lumínica, calórica, de movimiento, etc.), ofrecerá un obstáculo al paso de la carga eléctrica. Esta oposición o dificultad que tienen los electrones es lo que se denomina resistencia eléctrica. 
No debemos olvidarnos que los propios conductores también ofrecen resistencia al paso de la corriente, aunque generalmente en una escala mucho menor a la que ofrecen los artefactos.

>  La resistencia eléctrica es la oposición o dificultad que encuentran los electrones para su desplazamiento.

La intensidad de corriente que circula por un circuito dado es directamente proporcional a la tensión aplicada al mismo e inversamente proporcional a su resistencia. Esta ley es una propiedad específica de ciertos materiales y no es una ley general. El físico alemán George Ohm fue el primero en enunciarla y generalmente se expresa de la siguiente manera:


   donde:   I = intensidad de corriente [A]
∆V = diferencia de potencial [V] 
R = resistencia del circuito [Ω]

La ley de Ohm relaciona tres de las variables que intervienen en un circuito eléctrico, por lo tanto conociendo dos de ellas puede calcularse la tercera.

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