Corriente electrica

Corriente eléctrica
La existencia de un campo eléctrico en el interior de un conductor provoca el movimiento de los portadores de carga libre de éste.

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En general, dichos portadores se pueden mover bajo la acción de un campo eléctrico no uniforme, en el espacio tridimensional, y la fuerza eléctrica que actúa sobre cada portador es

r v F = qE
que

r donde q es lacarga de cada portador y E es el
campo eléctrico portador. actúa sobre dicho

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De acuerdo con las Leyes de Newton la fuerza debería producir una aceleración a cada partícula, sin embargo, esto solo ocurre si los electrones se desplazaran en el vacio. En el conductor los portadores se ven influenciados por efectos térmicos asociados con la energía interna lo cual produce que elmovimiento de las partículas no sea uniforme debido a que chocan constantemente con la estructura del metal debido a dicha agitación térmica.

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Es posible considerar que el campo eléctrico aplicado desplaza a los electrones con una velocidad promedio constante, ésta es un promedio de la velocidad con la cual se mueven las partículas cargadas en la línea de acción del campoeléctrico aplicado, y para sustancias homogéneas es directamente proporcional a dicho campo

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Velocidad promedio Vp

Corriente eléctrica r r Es decir v p ∝ E . La relación anterior se
puede expresar como una igualdad, introduciendo una constante de proporcionalidad denominada, movilidad de los portadores de carga libre, que es característico para cada sustancia. ⎡ C ⋅ m⎤ Por lo tanto

r r vp = μ ⋅ E

(1)

μ⎢

N ⋅s⎥ ⎣ ⎦

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Los electrones que son los portadores de carga libre en los metales se ven atraídos por la placa positiva de la fuente, dejando la orbita de valencia de un átomo vacía. Este movimiento de electrones de denomina corriente eléctrica real por que efectivamente lo que se mueve en los metales son los electrones, sinembargo este hecho se conoce en 1913 cuando Bohr reveló su visión del átomo y propone el modelo del átomo semejante a un sistema solar en miniatura.

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Pero todo el fundamento de la electricidad ya se conocía desde el siglo XIX pero al no conocer la estructura del átomo supusieron que lo que se movía eran cargas positivas y este movimiento de cargas se le conoce como corrienteconvencional. Que dicho sea de paso es la corriente que seguimos utilizando en la actualidad.

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Una manera sencilla de entender este movimiento de cargas positivas es la siguiente:

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En la figura se muestran tres átomos con su órbita de valencia, los electrones se mueven de la terminal negativa a la terminal positiva es decir de abajo hacia arriba.Podemos pensar que al momento que el electrón superior entra en la terminal positiva se queda una órbita vacía las cual atrae al electrón que esta debajo de éste átomo, el cual se queda con su órbita vacía y atrae al último electrón quedando el átomo con su órbita vacía. Lo que se observa es que al momento que los electrones se desplazan hacia arriba los “huecos” u órbitas vacías se desplazan haciaabajo.

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Recordando que la cantidad de carga neta que cruza una superficie por r r unidad de tiempo es: φ = ρ L vP ⋅ dA (a) Donde ρ L = nq (b)

∫∫

es la densidad de portadores de carga libre por unidad de volumen y se obtiene conociendo el número de portadores por unidad de volumen en el material (n) y la carga de cada uno de ellos (q).

Corriente eléctrica A laexpresión se le conoce como densidad de corriente y r se representa con la letra J , entonces r C A ⎤ (2) r r ⎡C ⋅m = = J = ρ ⋅v = n⋅q⋅v
L P P

v ρ L ⋅ VP

⎢ m3 ⋅ s ⎣

s⋅m

2

⎥ m ⎦
2

La densidad de corriente es una cantidad vectorial cuya dirección es la dirección de la velocidad promedio cuando los portadores de carga son positivos y es contraria cuando los portadores de carga son...