corriente electrica

Capítulo 3. Corriente Eléctrica
3.1 Intensidad de la Corriente
El flujo de portadores de carga de una región a otra de un conductor se denomina corriente eléctrica.
Considere un alambre conductor metálico macizo como el
de la figura, en el que se ha establecido una diferencia de
potencial en sus extremos. Se acostumbra designar la
región de mayor potencial, independientemente de que suvalor sea positivo o negativo, como V+. La de menor
potencial se designa por V-.

V+

v

E

V-

eS
i

De capítulos anteriores se sabe que E = - dV/dx, y la intensidad de campo estará dirigida desde la región
de mayor potencial a la de menor potencial. Por tanto, los electrones serán atraídos a la región de mayor
potencial con una fuerza F = qeE, donde qe es la carga del electrón.
Siesta fuerza fuera la única actuando sobre las cargas, los electrones se moverían aceleradamente hacia la
izquierda. Sin embargo, esto no ocurre así porque además de la fuerza eléctrica existen otras fuerzas que se
oponen al movimiento, originadas por la interacción de los electrones con los núcleos atómicos durante su
movimiento. Estas fuerzas equilibran la fuerza eléctrica, de manera que lavelocidad v de los portadores de
carga es esencialmente constante. La velocidad promedio de los portadores de carga se denomina velocidad
de arrastre.

Designemos por S una sección transversal arbitraria en el conductor (ver figura). Llamando Δq al número
de cargas que atraviesan la superficie en un intervalo de tiempo Δt, se define la intensidad media de la
corriente en el intervalo Δtconsiderado por la expresión
Δq
i=
.
Δt
Por razones históricas, el sentido de la corriente se toma contrario al movimiento de los electrones, tal
como se muestra en la figura. Si la corriente no se mantiene constante y varía con el tiempo, es necesario definirla para un instante dado. Para eso, tomando límites y haciendo Δt → 0, se obtiene para la definición:
dq
i=
dt
En el caso particular queq se mantiene constante, tomando q = 0 cuando t = 0 se obtiene i = q/t .
Note que si la sección transversal del conductor varía, el valor de la
corriente no depende de la sección escogida. Para un Δt determinado, Δq será el mismo en SA y SB, porque las cargas no pueden aparecer o desaparecer en el tramo intermedio. La densidad de corriente si variará en general. Ésta se define por la expresiónSA

SB

B

j=

i
S

Es posible demostrar que la densidad de corriente se relaciona con la velocidad de arrastre de los portadores de carga por la expresión
j = nqe v .

donde n es el número de portadores por unidad de volumen dentro del conductor y nqe representa, por
Dr. Arnaldo González Arias, Dpto. Física Aplicada, UH, arnaldo@fisica.uh.cu

Parte III, Cap.3, pag.

1tanto, la densidad de cargas “libres” dentro del conductor. Conociendo el valor de la densidad de corriente y la densidad de cargas dentro del conductor, es posible calcular el valor de la velocidad de arrastre.
No se debe confundir la velocidad de arrastre de los electrones (un valor típico es del orden de 0.01 cm/s) con
la velocidad de propagación de la señal del campo eléctrico dentro delalambre, muy cercana a la velocidad de
la luz (300 000 km/s). De aquí que en la mayoría de las aplicaciones prácticas la propagación de la señal eléctrica pueda considerarse instantánea.

i

Demostración j = nqe v
Para simplificar el análisis, consideremos cargas positivas moviéndose en
el sentido de la corriente con una cierta velocidad v (velocidad de arrastre
o “drift”). Si hay N cargas devalor qo en el volumen V = SL, entonces:

S

qo

S’

•
•
•

n = N/V es el número de cargas por unidad de volumen
q = Nqo = nSLqo es la carga total encerrada en ese volumen
L
t = L/ v es el tiempo que tarda el volumen SL en atravesar la superficie
transversal S’
.
Por tanto, sustituyendo en la definición de corriente, suponiendo que ésta se mantiene constante:

i=

q
t

=...