Electricidad

¿Qué es la corriente eléctrica?

En el material presentado hasta ahora, se explicó lo que es la electricidad y cómo se producen las cargas eléctricas. En particular, se estudiaron temas relativos a la electricidad estática, es decir, a la carga eléctrica en reposo. Pero, por lo general, una carga eléctrica estática no puede desempeñar una función útil. Si se quiere usar energía eléctrica pararealizar algún trabajo es preciso que la electricidad se "ponga en marcha". Esto sucede cuando se tiene una corriente eléctrica. La corriente se produce, cuando en un conductor hay muchos electrones libres que se mueven en la misma dirección.


Como se verá más adelante, todo electrón tiene cierta energía que puede producir determinados efectos. Los electrones suelen moverse en diversasdirecciones, de manera que tales efectos se anulan. Pero cuando se hace que los electrones se muevan en la misma dirección, es decir, hay una corriente que fluye, entonces sus efectos se suman y la energía que liberan puede aprovecharse para realizar algún trabajo. Además, mientras mayor sea el número de electrones que se mueven en la misma dirección, mayor será el flujo de corriente y se dispondrá demayor energía para efectuar algún trabajo. Por lo tanto, las corrientes mayores o menores, las produce un número mayor o menor, respectivamente, de electrones "puestos en marcha", en la misma dirección.


Electrones libres

Para comprender cómo pueden los electrones producir corriente eléctrica, será útil ilustrar la forma en que los átomos de un buen conductor, por ejemplo el cobre, estánunidos en un trozo del metal en estado sólido. Todos los materiales deben tener sus átomos (o moléculas) unidas en alguna forma, pues de lo contrario se desintegrarían. Existen diferentes tipos y formas de uniones; por eso, unos elementos son gases, algunos son líquidos y otros sólidos. Además, existen varias formas en que los átomos de los sólidos están unidos, y por esta razón algunos metales sonsuaves y otros duros. El tipo de unión que nos interesa para el estudio de la electricidad básica es la unión metálica.



En un conductor de cobre cada uno de los átomos tiene un electrón de valencia, que apenas se mantiene en órbita. Además, los átomos están tan próximos, uno del otro, que las órbitas exteriores se sobreponen. Al girar el electrón de un átomo, puede ser atraído por otro átomo eincorporarse en la órbita de éste. Aproximadamente al mismo tiempo, un electrón en el segundo átomo se desprende y pasa a la órbita de otro átomo. La mayor parte de los electrones exteriores continuamente cambian de órbita en esta forma, de manera que los electrones de valencia en realidad no están asociados con ningún átomo particular. Más bien, todos los átomos comparten a todos los electronesde valencia y así se unen entre si. Los electrones están "libres" para moverse al azar. La acción es continua, de manera que todo átomo siempre tiene un electrón, cada electrón siempre está en un átomo. Por lo tanto, no hay carga eléctrica, pero el conductor tiene un gran número de electrones libres.


Movimiento de los electrones

Para producir una corriente eléctrica, los electrones libresen el conductor de cobre deben moverse en la misma dirección, y no al azar. Esto se pude hacer aplicando cargas eléctricas en cada extremo del alambre de cobre; una carga negativa en un extremo y una carga positiva en el otro.



Puesto que estos electrones son negativos, la carga negativa los repele y los atrae la positiva. Debido a ello, no pueden pasar a aquellas órbitas que los haríanmoverse contra las cargas eléctricas. En cambio, se desplazan de órbita en órbita hacia la carga positiva, haciendo que se produzca una corriente eléctrica en esta dirección.

Se puede ver en el diagrama que la densidad de los átomos en el alambre cobre es tal que las órbitas de valencia de cada átomo se superponen de manera que los electrones pasan fácilmente de un átomo a otro. La trayectoria...