Corriente eléctrica

Corriente eléctrica

La corriente eléctrica es el flujo de carga eléctrica a través de un material. Es la velocidad a la que la carga eléctrica fluye más allá de un punto en un circuito. El flujo de carga eléctrica suele ser transportado por electrones, que son partículas con carga negativa.

La unidad del SI para la corriente es el culombio por segundo, o el amperio (A), que es una unidad básica del SI:

1 amperio = 1A = 1 culombio por segundo = 1 C/s.

Un instrumento utilizado para medir corrientes se denomina amperímetro . Para medir la corriente en un cable, normalmente hay que romper o cortar el cable e insertar el amperímetro de forma que la corriente que se desea medir pase a través del medidor. Un amperímetro mide siempre la corriente que pasa a través de él. Un amperímetro ideal tendría resistencia cero, por lo que incluirlo en una rama de un circuito no afectaría a la corriente en esa rama. Los amperímetros reales siempre tienen alguna resistencia finita, pero siempre es deseable que un amperímetro tenga la menor resistencia posible.

La corriente eléctrica es esencial para el funcionamiento de los dispositivos y sistemas eléctricos. Permite transferir energía eléctrica de una fuente de alimentación a una carga, que luego puede convertirse en otras formas de energía, como calor, luz o movimiento. Comprender las propiedades de la corriente eléctrica es importante en el diseño y análisis de circuitos y sistemas eléctricos.

Las corrientes eléctricas crean campos magnéticos que se utilizan en motores, generadores, inductores y transformadores. En los conductores ordinarios, provocan el calentamiento Joule, que genera la luz en las bombillas incandescentes. Las corrientes variables en el tiempo emiten ondas electromagnéticas, que se utilizan en telecomunicaciones para transmitir información.

Tipos de corriente eléctrica

Existen tres tipos de corriente eléctrica:

1. Corriente continua (CC): Un flujo de carga eléctrica que fluye en una dirección se denomina corriente continua. La magnitud y la dirección de la CC permanecen constantes a lo largo del tiempo.
2. Corriente alterna (CA): La corriente alterna es el flujo de carga eléctrica que cambia de dirección periódicamente. La magnitud y la dirección de la corriente alterna varían con el tiempo, normalmente en un patrón sinusoidal.
3. Corriente continua pulsada: La corriente continua pulsada es un tipo de corriente que fluye en pulsos o breves ráfagas. Los impulsos pueden ser unidireccionales o bidireccionales, pero no son continuos como las corrientes continua o alterna. Este tipo de corriente suele utilizarse en aplicaciones especializadas como la soldadura y la galvanoplastia.

Cómo circula la corriente eléctrica – Mecanismos de circulación de la corriente

En situaciones electrostáticas, el campo eléctrico es cero en todas partes dentro del conductor y no hay corriente. Sin embargo, esto no significa que todas las cargas del conductor estén en reposo. En un metal ordinario como el cobre o el aluminio, algunos de los electrones pueden moverse libremente dentro del material conductor. Estos electrones libres se mueven aleatoriamente en todas direcciones, como las moléculas de un gas, pero a una velocidad mucho mayor, del orden de¹⁰⁶ m/s. Sin embargo, los electrones no escapan del material conductor, porque son atraídos por los iones positivos del material. El movimiento de los electrones es aleatorio, por lo que no hay flujo neto de carga en ninguna dirección y, por tanto, no hay corriente.

Cuando se aplica una diferencia de tensión a través de un conductor, se crea un campo eléctrico dentro del material. El campo eléctrico ejerce una fuerza sobre los electrones libres dentro del conductor, haciendo que se desplacen de zonas de alta energía potencial a zonas de menor energía potencial. El flujo de electrones en respuesta al campo eléctrico aplicado es lo que denominamos corriente eléctrica.

En los conductores, los electrones de valencia son esencialmente libres y se repelen fuertemente. Cualquier influencia externa que desplace a uno de ellos provocará una repulsión de otros electrones, que se propaga «en forma de dominó» por el conductor.

Aplicación de la corriente eléctrica

La corriente eléctrica tiene numerosas aplicaciones en diversos campos. Algunas de las principales aplicaciones de la corriente eléctrica son:

1. Generación y distribución de energía: La corriente eléctrica se utiliza para generar, transmitir y distribuir energía eléctrica a hogares, empresas e industrias.
2. Iluminación: La corriente eléctrica se utiliza para alimentar diversos tipos de sistemas de iluminación, como bombillas incandescentes, lámparas fluorescentes y luces LED, entre otros.
3. Calefacción y refrigeración: La corriente eléctrica se utiliza para calentar y enfriar viviendas y edificios mediante aparatos como calefactores, aparatos de aire acondicionado y frigoríficos.
4. Electrónica: La corriente eléctrica se utiliza para alimentar aparatos electrónicos como ordenadores, televisores, radios y teléfonos móviles.
5. Transporte: La corriente eléctrica se utiliza para propulsar vehículos eléctricos, trenes y otras formas de transporte público.
6. Aplicaciones médicas: La corriente eléctrica se utiliza en diversos dispositivos y tratamientos médicos, como electrocardiogramas (ECG), electroencefalogramas (EEG) y terapias de estimulación nerviosa.
7. Fabricación: La corriente eléctrica se utiliza en diversos procesos de fabricación, como la soldadura, la galvanoplastia y la electrólisis.
8. Comunicación: La corriente eléctrica se utiliza para alimentar diversos sistemas de comunicación, como teléfonos, telégrafos y redes de Internet.

Estos son sólo algunos ejemplos de las muchas aplicaciones de la corriente eléctrica. Comprender los principios de la corriente eléctrica es importante para una amplia gama de industrias y campos.

La corriente de electrones en la naturaleza

La corriente eléctrica es un fenómeno natural que puede encontrarse en diversas formas en el mundo natural. He aquí algunos ejemplos de corriente eléctrica en la naturaleza:

1. Rayo: El rayo es una potente descarga de corriente eléctrica que se produce durante una tormenta eléctrica. Se produce por la acumulación de cargas eléctricas en la atmósfera, que se descargan en forma de rayo.
2. Anguilas eléctricas: Las anguilas eléctricas son peces que pueden generar corrientes eléctricas de hasta 600 voltios. Las anguilas utilizan estas corrientes eléctricas para aturdir a sus presas y para navegar en aguas turbias.
3. Rayas eléctricas: Las rayas eléctricas son un tipo de peces capaces de generar una corriente eléctrica. Utilizan esta corriente eléctrica para aturdir a sus presas y defenderse de los depredadores.
4. Bioelectricidad: Muchos organismos vivos, incluido el ser humano, generan corrientes eléctricas como parte de sus procesos biológicos normales. Por ejemplo, el corazón humano genera una señal eléctrica que se encarga de regular los latidos.
5. Geoelectricidad: La geoelectricidad se refiere a las corrientes eléctricas naturales que existen dentro de la corteza terrestre. Estas corrientes están causadas por el movimiento de partículas cargadas en la ionosfera y la magnetosfera.
6. Rayos volcánicos: Los rayos volcánicos son un fenómeno poco frecuente que se produce durante una erupción volcánica. Se debe a la acumulación de cargas eléctricas en la pluma volcánica, que se descargan en forma de rayo.

Ejemplos de corrientes eléctricas en amperios

Aquí tienes diez ejemplos de corrientes eléctricas en amperios, ordenadas de menor a mayor:

1. La corriente necesaria para encender un LED (diodo emisor de luz) suele oscilar entre 10 y 20 miliamperios (mA).
2. La corriente de carga de un pequeño dispositivo alimentado por USB, como un smartphone, suele rondar 1 amperio (A).
3. La corriente que circula por una bombilla doméstica cuando está encendida suele oscilar entre 0,1 y 1 A.
4. La corriente que circula por un cargador de portátil típico es de unos 2-3 A.
5. La corriente necesaria para arrancar el motor de un coche suele rondar los 50-100 A.
6. La corriente que circula por una estufa eléctrica doméstica cuando todos sus elementos calefactores están encendidos puede oscilar entre 20 y 50 A.
7. La corriente que circula por un tren de alta velocidad puede oscilar entre 1.000 y 3.000 A.
8. La corriente que circula por una estación de recarga de coches eléctricos puede oscilar entre 20 y 400 A, en función de la velocidad de carga.
9. La corriente necesaria para alimentar un pequeño motor eléctrico, como los utilizados en herramientas eléctricas o electrodomésticos, puede oscilar entre unos pocos amperios y varios cientos de amperios.
10. La corriente que circula por una soldadora industrial típica puede oscilar entre 50 y 500 A.

Corriente eléctrica y analogía hidráulica

La analogía hidráulica, o analogía fluido-eléctrica, es una analogía muy utilizada entre la hidráulica y la electricidad, que constituye una herramienta útil para la enseñanza y para quienes tienen dificultades para entender cómo funcionan los circuitos. también puede aplicarse a problemas de transferencia de calor.

La corriente equivale a un caudal volumétrico hidráulico; es decir, la cantidad volumétrica de agua que fluye a lo largo del tiempo. Suele medirse en amperios. Cuanto más ancha sea la tubería, más agua fluirá a través de ella. Se mide en amperios (I o A).

La resistencia es como el diámetro de la tubería o los obstáculos en la manguera que ralentizan el flujo de agua. Se mide en ohmios (Ω). En hidráulica, la resistencia se asocia al coeficiente de pérdida de carga.