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Universidad Mariano Gálvez de Guatemala. Ingeniería en Sistemas y Ciencias de la Computación. Física II. Sección “A” Ing. Industrial Francisco Isaac Molina Villatoro

CORRIENTE ELECTRICA

David Emmanuel Marroquín Marroquín No. Carné: 4490-10-7489

Huehuetenango, 31 de octubre de 2013.

Introducción

En las siguientes páginas se explican las fuentes de corriente eléctrica, su intensidad, los tipos de corriente, continua y alterna, y la conductividad eléctrica. Luego se explica brevemente los aparatos de medición amperímetro y voltímetro, seguidamente la Ley de Ohm para luego continuar con lo factores de los cuales depende la resistencia eléctrica de un conductor y para finalizar se expresa en forma conceptual la dependencia entre la resistencia y la temperatura. El término corriente eléctrica, o simplemente corriente, se emplea para describir la tasa de flujo de carga que pasa por alguna región de espacio. La mayor parte de las aplicaciones prácticas de la electricidad tienen que ver con corrientes eléctricas. Por ejemplo, la batería de una luz de destellos suministra corriente al filamento de la bombilla cuando el interruptor se conecta. Una gran variedad de aparatos domésticos funcionan con corriente alterna. En estas situaciones comunes, el flujo de carga fluye por un conductor, por ejemplo, un alambre de cobre. Es posible también que existan corrientes fuera de un conductor. Por ejemplo, una haz de electrones en el tubo de imagen de una TV constituye una corriente.

OBJETIVO GENERAL  Aprender sobre la corriente eléctrica y sus componentes, para poder comprender como está compuesto como también el porqué de los electrones y protones, y la conductividad de cada uno. OBJETIVOS ESPECIFICOS o Hacer una investigación a fondo para poder comprender la corriente eléctrica. o Buscar tanto en libros como en páginas de internet sobre este tema.

Corriente eléctrica

Siempre que se mueven cargas eléctricas de igual signo se establece una corriente eléctrica. Para definir la corriente de manera más precisa, suponga que las cargas se mueven perpendiculares a una superficie de área A, como en la figura 27.1. (Esta sería el área de la sección transversal de un alambre, por ejemplo.) La corriente es la tasa a la cual fluye la carga por esta superficie. Si Q es la cantidad de carga que pasa por esta rea en un intervalo de tiempo t, la corriente promedio, Ipro, es igual a la carga que pasa por A por unidad de tiempo: Cargas en movimiento a través de un área A. La tasa de flujo de carga en el tiempo a través del área se define como la corriente I. la dirección de a la cual la carga positiva fluiría si tuviera libertad de hacerlo. Si la tasa a la cual fluye la carga varía en el tiempo, la corriente también varía en el tiempo, y definimos a la corriente instantánea I como el límite diferencial de la ecuación: La

unidad

de

corriente

del

Sistema

Internacional

es

el

ampere

(A).

Esto significa que 1ª de corriente es equivalente a 1C de carga que pasa por el área de la superficie en 1s. Una sección de una conductor uniforme de área de sección transversal A. los portadores de carga se mueven con una velocidad vd y la distancia que recorren en un tiempo t esta dada por x = vd t. El número de portadores de cargas móviles en la sección de longitud x está dado por nAvd t ,

donde n es el n mero de portadores de carga móviles por unidad de volumen. Las cargas que pasan por la superficie en la figura 27.1 pueden ser positivas negativas o de ambos signos. Es una convención dar a la corriente la misma dirección que la del flujo de carga positiva. En un conductor como el cobre la corriente se debe al movimiento de electrones cargados negativamente. Por lo tanto, cuando hablamos de corriente en un conductor ordinario, como un alambre de cobre, la dirección de la corriente es opuesta a la dirección del flujo de los electrones. Por otra parte, si se considera un haz de protones cargados positivamente en un acelerador, la corriente está en la dirección del movimiento de los protones. En algunos casos —gases y electrolitos, por ejemplo— la corriente es el resultado del flujo tanto de cargas positivas como negativas. Es común referirse a una carga en movimiento (ya sea positiva o negativa) como un portador de carga móvil. Por ejemplo, los portadores de carga en un metal son los electrones. Es útil relacionar la corriente con el movimiento de partículas cargadas. Pan ilustrar este punto, considere la corriente en un conductor de área de sección transversal A (figura 27.2). El volumen de un elemento del conductor de longitud x (la regi n sombreada en la figura 27.2) es A x. Si n representa el n mero de portadores de carga móvil por unidad de volumen, entonces el número de portadores de carga móvil en el elemento de volumen es nA Por lo tanto, la carga Q en este elemento es Q= Numero de cargas x carga por partícula = (nA x)q Donde q es la carga en cada partícula. Si los portadores de cargas se mueven con una velocidad vd la distancia que se mueven en un tiempo t es x = vd t. En consecuencia, podemos escribir q en la forma Q = (nAvd t)q Si dividimos ambos lados de la ecuación por que la corriente en el conductor Fuentes

de

corriente

está

t, vemos dada por eléctrica

La energía eléctrica apenas existe libre en la Naturaleza de manera aprovechable. El ejemplo más relevante y habitual de esta manifestación son las tormentas eléctricas. La electricidad tampoco tiene una utilidad biológica directa para el ser humano, salvo en aplicaciones muy singulares, como pudiera ser el uso de corrientes en medicina, resultando en cambio normalmente desagradable e incluso peligrosa, según las circunstancias. Sin embargo es una de las más utilizadas, una vez aplicada a procesos y aparatos de la más diversa naturaleza, debido fundamentalmente a su limpieza y a la facilidad con la que se la genera,

transporta y convierte en otras formas de energía. Para contrarrestar todas estas virtudes hay que reseñar la dificultad que presenta su almacenamiento directo en los aparatos llamados acumuladores. La generación se lleva a cabo mediante técnicas muy diferentes. Las que suministran las mayores cantidades y potencias de electricidad aprovechan un movimiento rotatorio para generar corriente continua en una dinamo o corriente alterna en un alternador. El movimiento rotatorio resulta a su vez de una fuente de energía mecánica directa, como puede ser la corriente de un salto de agua o la producida por el viento, o de un ciclo termodinámico. En este último caso se calienta un fluido, al que se hace recorrer un circuito en el que mueve un motor o una turbina. El calor de este proceso se obtiene mediante la quema de combustibles fósiles, reacciones nucleares y otros procesos. La generación de energía eléctrica es una actividad humana básica, ya que está directamente relacionada con los requerimientos actuales del hombre. Todas la formas de utilización de las fuentes de energía, tanto las más habituales como las denominadas alternativas o no convencionales, agreden en mayor o menor medida el ambiente, siendo de todos modos la energía eléctrica una de las que causan menor impacto. Las

Fuentes

de

Corriente

Eléctrica

Un generador químico: es considerado una pila en la cual la diferencia de potencial entre los polos es mantenida gracias a las reacciones químicas internas que son capaces de liberar energía que mantiene la diferencia de potencia. Los Generadores Magnéticos: se basan en el hecho que cuando varia un campo magnético se produce un campo eléctrico y como consecuencia una corriente. Estos efectos fueron descubiertos por Michael Faraday y Joseph Henry, quienes observaron que la variar la magnitud de un campo magnético en una región cercana al conductor, aparece un campo eléctrico. El Par Termoeléctrico: es un generador capaz de transformar calor en energía eléctrica. Un uso importante de este generador esta dada en medidas y regulación de la temperatura. El Efecto Fotoeléctrico: es el fenómeno que ocurre cuando un rayo de luz incide sobre la superficie de un metal alcalino y éste es capaz de emitir electrones. Un dispositivo basado en este hecho es llamada célula fotoeléctrica, capaz de transformar energía radiante en energía eléctrica. Ella constituye el fundamento básico de los instrumentos o mecanismos regulados por la luz, tales como la televisión, el cien y el abrir y cerrar las puertas eléctricas. que ocurre cuando hay aparición de cargas positivas y negativas al comprimir y dilatar ciertos cristales (cuarzo). Los generadores que son capaces de funcionar mediante este fenómeno, se caracterizan porque cuando son sometidos a presiones débiles, originan potenciales pequeños que pueden ser amplificados.

Este tipo de generador es usado en micrófonos, tocadiscos y estabilizadores de frecuencia. Intensidad de corriente eléctrica: Una corriente eléctrica consiste en el flujo de partículas cargadas. Ésta definición es aplicable a los iones de cada solución electrolítica a los de un gas ionizado, o a los electrones de un conductor metálico. A fin de que se produzca una corriente eléctrica, debe aplicarse un campo eléctrico para mover las partículas cargadas que se desplazaran en una dirección determinada y realizando un trabajo o energía potencial eléctrica. En un conductor metálico los portadores de carga son los electrones (-) por lo que su desplazamiento se producirá del extremo del conductor de menor potencial hacia el extremo de mayor potencial o en términos de signos desde el polo negativo hacia el positivo. En una disolución salina los portadores de carga son iones (átomos o grupos de átomos con carga eléctrica) tanto positivos como negativos; cuando se somete dicha disolución a una diferencia de potencial constante como la producida entre los bornes de una pila, se generarán movimientos de carga de sentidos opuestos; las cargas positivas se desplazaran por la disolución del extremo de mayor potencial al de menor potencial o lo que es lo mismo, del polo positivo de la pila al polo negativo, y las negativas en sentido contrario. Algo semejante sucede en un medio gaseoso ionizado como el que se produce en el interior de un tubo fluorescente o de neón sometido a una diferencia de potencial intensa. Si en un tiempo T pasan N partículas, cada una con carga q a través de una sección del conductor, la carga total Q que ha pasado es: Q= N. q y la intensidad de la corriente es la cantidad de carga eléctrica (q) que pasa a través de una sección del área (A) de un conductor, por una unidad de tiempo T. La intensidad de la corriente eléctrica es la cantidad de carga (q) que pasa por una sección del conductor en una unidad de tiempo (t). Esta definición puede escribirse en forma de ecuación así: En donde: I: es la intensidad de de la corriente. q: es la carga que pasa por la sección del conductor. t: es el tiempo que tarda en pasar dicha carga.

Corriente continua Representación de la tensión en corriente continua. La corriente continua (c.c.) es el flujo continuo de electricidad a través de un conductor entre dos puntos de distinto potencial. A diferencia de la corriente alterna (c.a.), en este caso, las cargas eléctricas circulan siempre en la misma dirección del punto de mayor potencial al de menor potencial. Aunque comúnmente se identifica la corriente continua con la corriente constante (por ejemplo la suministrada por una batería), es continua toda corriente que mantenga siempre la misma polaridad. Corriente alterna Se denomina corriente alterna (abreviada CA en castellano y AC en inglés) a la corriente eléctrica en la que la magnitud y dirección varía cíclicamente, en oposición a la corriente continua, en la que la dirección (esto es que pasa por cero) siempre permanece constante. La forma de onda de la corriente alterna más comúnmente utilizada es la de una onda senoidal, con lo que se consigue una transmisión más eficiente de la energía. Sin embargo, en algunas aplicaciones, se utilizan otras formas de onda, tales como la triangular o la cuadrada. Conductividad eléctrica La conductividad eléctrica es la capacidad de un medio o espacio físico de permitir el paso de la corriente eléctrica a su través. También es definida como la propiedad natural característica de cada cuerpo que representa la facilidad con la que los electrones pueden pasar por él. Varía con la temperatura. Es una de las características más importantes de los electrolitos en solución, ya que representa la capacidad de éstos para transportar la corriente eléctrica. La primer y principal diferencia es que la corriente directa o corriente continua, tiene un polo negativo y un polo positivo, mientras que la corriente alterna, va alternando la polaridad (de ahi su nombre) varias veces por segundo, por ejemplo cuando vemos la escritura Corriente alterna 220v 50Hz, se refiere a que la tension de esta corriente es de 220 voltios y los 50Hz (Herzios) significa que alterna su polaridad 50 veces por segundo. entonces no tenemos una polaridad definida solo tenemos un diferncial de tension entre ambos cables denominandoselos VIVO y NEUTRO y no POSITIVO Y NEGATIVO como es en la Corirente Continua (CC). La corriente alterna es la que tenemos en nuestros hogares y si ponemos atencion los artefactos que funcionan con esta corriente, funcionan igual aunque se inviertan los cables, si hacemos lo mismo por ejemplo con un motor de CC, este invertira su marcha, la CC es la que se utiliza en los automotores, telefonos celulares o cualquier otro artefacto que ande a baterias, cuyo medio de almacenaje es la bateria. La otra gran diferencia es que la Corriente Alterna es

posible transportarla a mucha distancia, por eso es la que se utiliza en plantas urbanas e industrales, y vemos su cableado en las rutas por muchos kilometros de distacia, mientras que la Corriente Directa o Continua, al transportarse por largas distancias pierde tension en forma considerable lo que hace llegar una tension mucho mas baja. Pero esta corriente continua tiene una particularidad, que se puede almacenar en baterias, es por eso que se la utiliza en todo aquelo que lleve baterias. Desde ya que la Corriente alterna se puede transformar en corriente continua, es el caso de los transformadores adaptadores en los que podremos ver escrito ACC y DCC refiriendose a las mencionadas corrientes ACC=Corriente Alterna, DCC= Corriente Continua, el proseso inverso , transformar CC en CA es mucho mas complicado por eso casi no se lo utiliza. MB

CONCLUSIONES  La conductividad eléctrica es la capacidad de un medio o espacio físico de permitir el paso de la corriente eléctrica a su través.  La forma de onda de la corriente alterna más comúnmente utilizada es la de una onda senoidal.  En un conductor metálico los portadores de carga son los electrones (-) por lo que su desplazamiento se producirá del extremo del conductor de menor potencial hacia el extremo de mayor potencial o en términos de signos desde el polo negativo hacia el positivo.

BIBLIOGRAFIA Freddy G, Suárez F, Química Editorial Romor, 1º Ciclo diversificado, 1997. Mayor serrano de Benítez y José Fabián Zonella, Química editorial Larenze, 1º ciclo diversificado 1987. Wilian I. Mantecton, Emil Slowinski. Química Superior, Tercera edición, Editorial Interamericana.