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PROPUESTAS

La física que está oculta en un circuito eléctrico simple
Maricel Matar - Reinaldo Welti
Departamento de Física y Química.
Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura.
Universidad Nacional de Rosario, Argentina.
welti@fceia.unr.edu.ar
Este trabajo intenta llamar la atención sobre lasexplicaciones superficiales que se brindan en la mayoría
de los libros de textos sobre la transmisión de la energía desde la fuente hasta la resistencia en un circuito
simple de corriente continua. Puede obtenerse una descripción más significativa de esta transferencia si se
conoce tanto la naturaleza del campo eléctrico asociado a un conductor que transporta una corriente, como
la de las cargasque lo crean y que se distribuyen en la superficie de los mismos.
Palabras clave: circuitos, campo eléctrico, cargas superficiales, flujo de energía
This paper attempts to draw attention to the superficial explanations offered in most textbooks on the
transfer of energy from the source to the resistance in a simple DC circuit. We can achieve a more meaningful description of the transfer if itknows the nature of the electric field associated with a conductor
carrying a current and how the surface charges are distributed on the surface of them.
Keywords: circuit, electric fields, surfaces charge, energy flux

Batería

Introducción
En un curso tradicional de electricidad, la
teoría de circuitos de corriente continua se
formula en términos de los conceptos de potencial y corriente,mientras que los campos
electromagnéticos juegan un rol secundario o
nulo. Esto hace que los campos y los circuitos
aparezcan como dos tópicos completamente
diferentes y no relacionados. Sin embargo, un
circuito simple, como el formado por una batería y una resistencia, tienen una física realmente interesante que la mayoría de los textos
omiten.
En la Fig. 1 se muestra un circuito queconsiste de una batería con dos hilos perfectamente conductores que están conectados a
® ®
una lámpara.
De acuerdo a la ley de Ohm, J = E / r,
®
donde J es el vector densidad de
corriente, r
®
la resistividad del filamento y E es el campo
eléctrico, la corriente en el filamento de esta
lámpara es impulsada por un campo eléctrico. Es usual pensar que las fuentes del campo
eléctrico en elfilamento son las cargas que se
encuentran en los bornes de la batería. Pero
si doblamos los cables para que la lamparita
esté más cerca de la batería, ésta no se pone

Lámpara

Fig. 1. Batería conectada a una lámpara
a través de dos hilos perfectamente
conductores.
más brillante, lo que implica que el campo
eléctrico dentro del filamento no cambió a pesar de que está más cerca de estashipotéticas
fuentes. Además, si rotamos a la lamparita (y,
por lo tanto, al filamento), en alguna posición,
el campo eléctrico creado por la batería sería
perpendicular a la corriente y habría poca o
ninguna corriente. Sin embargo, no observamos ningún cambio en el brillo de la lamparita. Evidentemente las cargas en los bornes de
la batería no son la única fuente del campo
eléctrico adentrodel filamento de la lamparita.
Entonces, ¿dónde están las cargas que crean
este campo eléctrico?

Revista de Enseñanza de la Física. Vol. 23, Nº 1 y 2, 2010, pp. 85-94

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MATAR - WELTI

Otra pregunta importante con respecto a lo
que está sucediendo en el circuito de la Fig. 1
es: ¿cómo se transfiere laenergía desde la batería hasta la lámpara? Una de las ideas más
difundidas que intenta dar una explicación es
que los electrones en movimiento dentro de los
hilos conductores son los que llevan la energía
desde la batería hasta el filamento. Esta idea es
incorrecta como lo mostraremos en las próximas secciones.
Ambas preguntas están de alguna manera
relacionadas puesto que, para comprender el...