Corriente Electrica
Páginas: 50 (12351 palabras)
Publicado: 15 de enero de 2013
CAPITULO 18
Cuando fluye carga, se dice que existe una corriente. Para definir matemáticamente la corriente, suponemos que las partículas se mueven perpendicularmente a una superficie de área A, como se muestra en la figura 18.1. (Esta área podría ser el área de la sección transversal de un hilo, por ejemplo.) La corriente se define como el ritmo al que fluye la carga eléctrica através de esta superficie. Si [pic]es la cantidad de carga que pasa a través de esta área en un intervalo de tiempo (t, la corriente promedio [pic] en dicho intervalo de tiempo es el cociente entre la cantidad de carga y el intervalo de tiempo:
[pic]
El ritmo al que la carga fluye puede variar con el tiempo. Definimos la corriente instantánea I como el límite de la expresión anterior cuando [pic]tiende a cero:
[pic]
La unidad en el sistema SI para la corriente es el ampere (A):
[pic]
Es decir, 1 A de corriente es equivalente a 1 C de carga que atraviesa una superficie en 1 s.
La partículas que fluyen a través de una superficie, como la mostrada en la figura 18.1, pueden tener carga positiva o negativa, o puede haber dos o más tipos de partículas en movimiento, con cargasde ambos signos dentro de un mismo flujo.
Por convención, definimos la dirección de la corriente como la dirección del flujo de la carga positiva, independientemente del signo real que tengan las cargas en movimiento.
En un conductor como el cobre, físicamente, la corriente se debe al movimiento de los electrones con carga negativa. Por tanto, cuando hablamos de corriente en unconductor de este tipo, la dirección de la corriente es opuesta a la dirección del flujo de electrones. Por el contrario, si consideramos un haz de protones cargados positivamente en un acelerador de partículas, la corriente tiene la dirección del movimiento de los protones. En algunos casos, corno por ejemplo en gases y electrólitos, la corriente es el resultado del flujo de partículas cargadas tantopositiva como negativamente. Es habitual denominar a una partícula cargada en movimiento (sea positiva o negativa) portador de carga móvil. Por ejemplo los portadores de carga en un metal son los electrones.
Ahora vamos a crear un modelo estructural que nos permita relacionar la corriente macroscópica con el movimiento de las partículas cargadas. Considere una serie de partículas con idénticacantidad de carga, moviéndose en un conductor de sección A (figura 18.2). El volumen de un elemento del conductor de longitud [pic], es [pic] donde el subíndice e indica que hacemos referencia a la longitud del elemento del conductor. Si n representa el número de portadores de carga móviles por unidad de volumen, entonces el número de portadores en el elemento de volumen es [pic]. Por tanto, la cargamóvil [pic]en este elemento es donde [pic]es la carga de cada portador.
[pic]
Si los portadores se mueven a lo largo del conductor y atraviesan su sección con una rapidez promedio constante denominada rapidez de arrastre (d, la distancia que recorren en un intervalo de tiempo [pic] es [pic].
Ahora imaginemos que se elige [pic] de modo que durante este intervalo de tiempo todos los portadores decarga contenidos en el elemento del conductor se mueven hacia la derecha una distancia igual a la longitud del elemento. En este caso, [pic], En la figura 18.2, este proceso sería equivalente a mover el cilindro gris hacia la derecha una distancia igual a su propia longitud. De este modo, toda carga contenida en el elemento del conductor pasa a través de la sección transversal de área A de lafigura 18.2. La cantidad de carga que atraviesa esta área es:
[pic]
Si dividimos ambos lados de la ecuación entre el intervalo de tiempo [pic]durante el que se produce el flujo de carga, vemos que la corriente en el conductor es:
[pic]
La ecuación 18.4 relaciona una corriente [pic]medida microscópicamente con el origen microscópico de la corriente (la densidad de los portadores de carga...
Cuando fluye carga, se dice que existe una corriente. Para definir matemáticamente la corriente, suponemos que las partículas se mueven perpendicularmente a una superficie de área A, como se muestra en la figura 18.1. (Esta área podría ser el área de la sección transversal de un hilo, por ejemplo.) La corriente se define como el ritmo al que fluye la carga eléctrica através de esta superficie. Si [pic]es la cantidad de carga que pasa a través de esta área en un intervalo de tiempo (t, la corriente promedio [pic] en dicho intervalo de tiempo es el cociente entre la cantidad de carga y el intervalo de tiempo:
[pic]
El ritmo al que la carga fluye puede variar con el tiempo. Definimos la corriente instantánea I como el límite de la expresión anterior cuando [pic]tiende a cero:
[pic]
La unidad en el sistema SI para la corriente es el ampere (A):
[pic]
Es decir, 1 A de corriente es equivalente a 1 C de carga que atraviesa una superficie en 1 s.
La partículas que fluyen a través de una superficie, como la mostrada en la figura 18.1, pueden tener carga positiva o negativa, o puede haber dos o más tipos de partículas en movimiento, con cargasde ambos signos dentro de un mismo flujo.
Por convención, definimos la dirección de la corriente como la dirección del flujo de la carga positiva, independientemente del signo real que tengan las cargas en movimiento.
En un conductor como el cobre, físicamente, la corriente se debe al movimiento de los electrones con carga negativa. Por tanto, cuando hablamos de corriente en unconductor de este tipo, la dirección de la corriente es opuesta a la dirección del flujo de electrones. Por el contrario, si consideramos un haz de protones cargados positivamente en un acelerador de partículas, la corriente tiene la dirección del movimiento de los protones. En algunos casos, corno por ejemplo en gases y electrólitos, la corriente es el resultado del flujo de partículas cargadas tantopositiva como negativamente. Es habitual denominar a una partícula cargada en movimiento (sea positiva o negativa) portador de carga móvil. Por ejemplo los portadores de carga en un metal son los electrones.
Ahora vamos a crear un modelo estructural que nos permita relacionar la corriente macroscópica con el movimiento de las partículas cargadas. Considere una serie de partículas con idénticacantidad de carga, moviéndose en un conductor de sección A (figura 18.2). El volumen de un elemento del conductor de longitud [pic], es [pic] donde el subíndice e indica que hacemos referencia a la longitud del elemento del conductor. Si n representa el número de portadores de carga móviles por unidad de volumen, entonces el número de portadores en el elemento de volumen es [pic]. Por tanto, la cargamóvil [pic]en este elemento es donde [pic]es la carga de cada portador.
[pic]
Si los portadores se mueven a lo largo del conductor y atraviesan su sección con una rapidez promedio constante denominada rapidez de arrastre (d, la distancia que recorren en un intervalo de tiempo [pic] es [pic].
Ahora imaginemos que se elige [pic] de modo que durante este intervalo de tiempo todos los portadores decarga contenidos en el elemento del conductor se mueven hacia la derecha una distancia igual a la longitud del elemento. En este caso, [pic], En la figura 18.2, este proceso sería equivalente a mover el cilindro gris hacia la derecha una distancia igual a su propia longitud. De este modo, toda carga contenida en el elemento del conductor pasa a través de la sección transversal de área A de lafigura 18.2. La cantidad de carga que atraviesa esta área es:
[pic]
Si dividimos ambos lados de la ecuación entre el intervalo de tiempo [pic]durante el que se produce el flujo de carga, vemos que la corriente en el conductor es:
[pic]
La ecuación 18.4 relaciona una corriente [pic]medida microscópicamente con el origen microscópico de la corriente (la densidad de los portadores de carga...
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