Corriente llétrico

Corriente llétrico
	current (en)

Diagrama del efeutu Hall, amosando'l fluxu d'electrones. (en cuenta de la corriente convencional).
*Lleenda:*
1. Electrones
2. Sensor o sonda Hall
3. Imanes
4. Campu magnéticu
5. Fonte d'enerxía
*Descripción*
Na imaxe A, una carga negativa apaez nel cantu cimeru del sensor Hall (simbolizada col color azul), y una positiva nel cantu inferior (color coloráu). En B y C, el campu llétrico o'l magnéticu tán invertíos, causando que la polaridá inviértase. Invertir tantu la corriente como'l campu magnéticu (imaxe D) causa que la sonda asuma de nuevu una carga negativa na esquina cimera.

La corriente llétrico o intensidá llétrica ye'l fluxu de carga llétrica por unidá de tiempu que percuerre un material.^[1] Deber al movimientu de les cargues (de normal electrones) nel interior del material. Nel Sistema Internacional d'Unidaes espresar en C/s (culombios sobre segundu), unidá que se denomina amperiu. Una corriente llétrico, yá que se trata d'un movimientu de cargues, produz un campu magnéticu, un fenómenu que puede aprovechase nel electroimán.

El preséu usáu pa midir la intensidá de la corriente llétrico ye'l galvanómetru que, cubicáu n'amperios, llámase amperímetro, asitiáu en serie col conductor que la so intensidá deseyar midir.

Historia

Históricamente, la corriente llétrico definióse como un fluxu de cargues positives y afitóse el sentíu convencional de circulación de la corriente, como un fluxu de cargues dende'l polu positivu al negativu. Sicasí darréu reparóse, gracies al efeutu Hall, que nos metales el portadores de carga son negativos, electrones, que flúin en sentíu contrariu al convencional. A última hora, el sentíu convencional y el real son ciertos en cuantes que los electrones como protones flúin dende'l polu negativu hasta llegar al positivu (sentíu real), cosa que nun contradiz que dichu movimientu empecípiase al llau del polu positivu onde'l primer electrón vese atraíu por dichu polu creando un buecu pa ser cubiertu por otru electrón del siguiente átomu y asina socesivamente hasta llegar al polu negativu (sentíu convencional) ye dicir la corriente llétrico ye'l pasu d'electrones dende'l polu negativu al positivu empezando dicha progresión nel polu positivu.^[2]

Nel sieglu XVIII cuando se fixeron los primeros esperimentos con lletricidá, namái se disponía de carga llétrica xenerada por frotamiento (lletricidá estática) o por inducción. Llogróse (per primer vegada, en 1800) tener un movimientu constante de carga cuando'l físicu italianu Alessandro Volta inventó la primer pila llétrica.

Conducción llétrica

Un material conductor tien gran cantidá d'electrones llibres, polo que ye posible'l pasu de la lletricidá al traviés del mesmu. Los electrones llibres, anque esisten nel material, nun puede dicise que pertenezan a dalgún átomu determináu.

Una corriente de lletricidá esiste nun llugar cuando una carga neta tresportar dende esi llugar a otru en dicha rexón. Supongamos que la carga muévese al traviés d'un alambre. Si la carga q trespórtase al traviés d'una seición tresversal dada del alambre, nun tiempu t, entós la intensidá de corriente I, al traviés del alambre ye:

I={\frac {q}{t}}\,\!

Equí q ta dada en culombios, t en segundos, y I n'amperios. Polo cual, la equivalencia ye:

1A=1{\frac {C}{s}}\,\!

Una carauterística de los electrones llibres ye que, inclusive ensin aplica-yos un campu llétrico dende fuera, muévense al traviés del oxetu de forma aleatoria por cuenta de la enerxía calórica. Nel casu de que nun aplicaren nengún campu llétrico, cumplen cola regla de que la media d'estos movimientos aleatorios dientro del oxetu ye igual a cero. Esto ye: dau un planu irreal trazáu al traviés del oxetu, si sumamos les cargues (electrones) que traviesen dichu planu nun sentíu, y sustraemos les cargues que la percuerren en sentíu inversu, estes cantidaes anúlense.

Cuando s'aplica una fonte de tensión esterno (como, por casu, una batería) a los estremos d'un material conductor, ta aplicándose un campu llétrico sobre los electrones llibres. Esti campu provoca'l movimientu de los mesmos en direición al terminal positivu del material (los electrones son atraíos [tomaos] pol terminal positivu y refugaos [inyectaos] pol negativu). Esto ye, los electrones llibres son el portadores de la corriente llétrico nos materiales conductores.

Si la intensidá ye constante nel tiempu, dizse que la corriente ye continua; en casu contrariu, llámase variable. Si nun se produz almacenamientu nin amenorgamientu de carga en nengún puntu del conductor, la corriente ye estacionaria.

Pa llograr una corriente de 1 amperiu, ye necesariu que 1 culombiu de carga llétrica per segundu tea travesando un planu imaxinariu trazáu nel material conductor.

El valor I de la intensidá instantánea va ser:

$I={\frac {dq}{dt}}$

Si la intensidá permanez constante, y nesi casu se denota I_m, utilizando medríes finitos de tiempu puede definise como:

$I_{m}={\frac {\Delta q}{\Delta t}}$

Si la intensidá ye variable la fórmula anterior da'l valor mediu de la intensidá nel intervalu de tiempu consideráu.

Según la llei d'Ohm, la intensidá de la corriente ye igual a la tensión (o voltaxe) estremáu pola resistencia qu'oponen los cuerpos:

$I={\frac {V}{R}}$

Faciendo referencia a la potencia, la intensidá equival al raigañu cuadráu de la potencia estremada pola resistencia. Nun circuitu que contenga dellos xeneradores y receptores, la intensidá ye igual a:

$I={\frac {\Sigma \ {\mathcal {Y}}-\Sigma \ {\mathcal {Y}}'}{\Sigma \ R+\Sigma \ r+\Sigma \ r'}}$

onde $\Sigma \epsilon$ ye'l sumatorio de les fuercies electromotrices del circuitu, $\Sigma \epsilon '$ ye la suma de toes la fuercies contraelectromotrices, $\Sigma R$ ye la resistencia equivalente del circuitu, $\Sigma r$ ye la suma de les resistencies internes de los xeneradores y $\Sigma r'$ ye'l sumatorio de les resistencies internes de los receptores.

Intensidá de corriente nun elementu de volume: $di=n\cdot q\cdot dS\cdot v,$ , onde atopamos n como'l númberu de cargues portadores por unidá de volume dV; q refiriéndose a la carga del portador; v la velocidá del portador y finalmente dS como l'área de la seición del elementu de volume de conductor.^{[ensin referencies]}

Definición per mediu del magnetismu

La corriente llétrico ye'l fluxu de portadores de carga llétrica, de normal al traviés d'un cable metálicu o cualesquier otru conductor llétricu, por cuenta de la diferencia de potencial creada por un xenerador de corriente. La ecuación que la describe en electromagnetismu ye:

I=\int _{S}{\vec {J}}\cdot d{\vec {S}}=\int _{S}{\vec {J}}\cdot {\vec {n}}dS

Onde ${\vec {J}}$ ye la densidá de corriente de conducción, $d{\vec {S}}$ ye'l vector perpendicular al diferencial de superficie, ${\vec {n}}$ ye'l vector unitariu normal a la superficie, y $dS$ ye'l diferencial de superficie.

La carga llétrica puede movese cuando tea nun oxetu y ésti ye movíu, como'l electróforo. Un oxetu cárgase o se descarga llétricamente cuando hai movimientu de carga nel so interior.

Corriente continua

Rectificador de corriente alterna en continua, con ponte de Gratz. Emplégase cuando la tensión de salida tien un valor distintu de la tensión d'entrada.

Denominar corriente continua o corriente direuta(CC n'español, n'inglés DC, de Direct Current) al fluxu de cargues llétriques que nun camuda de sentíu col tiempu. La corriente llétrico al traviés d'un material establecer ente dos puntos de distintu potencial. Cuando hai corriente continua, los terminales de mayor y menor potencial nun s'intercambien ente sigo. Ye errónea la identificación de la corriente continua cola corriente constante (nenguna ser, nin siquier la suministrada por una batería). Ye continua toa corriente que'l so sentíu de circulación ye siempres el mesmu, independientemente del so valor absolutu.

El so descubrimientu remontar a la invención de la primera pila voltaica per parte del conde y científicu italianu Alessandro Volta. Nun foi hasta los trabayos de Edison sobre la xeneración de lletricidá, nes acabadures del sieglu XIX, cuando la corriente continua empezó a emplegase pa la tresmisión de la enerxía llétrica. Yá nel sieglu XX esti usu decayó en favor de la corriente alterna, que presenta menores perdes na tresmisión a llargues distancies, magar se caltién na conexón de redes llétriques de distintes frecuencies y na tresmisión al traviés de cables submarinos.

Dende 2008 ta estendiéndose l'usu de xeneradores de corriente continua a partir de célules fotoeléctriques que dexen aprovechar la enerxía solar.

Cuando ye necesariu disponer de corriente continua pal funcionamientu d'aparatos electrónicos, puede tresformase la corriente alterna de la rede de suministru llétricu por aciu un procesu, denomináu rectificación, que se realiza con unos dispositivos llamaos rectificadores, basaos nel emplegu de diodos semiconductores o tiristores (d'antiguo, tamién de tubos de vacíu).^[3]

Corriente alterna

Voltaxe de les fases d'un sistema trifásicu. Ente caúna de les fases hai un desfase de 120º.

Denominar corriente alterna (simbolizada CA n'español y AC n'inglés, de alternating current) a la corriente llétrico na que la magnitú y direición varien cíclicamente. La forma d'onda de la corriente alterna más comúnmente utilizada ye la d'una onda sinoidal.^[4] Nel usu coloquial, "corriente alterna" referir a la forma na cual la lletricidá llega a los llares y a les empreses.

El sistema usáu anguaño foi escurríu fundamentalmente por Nikola Tesla, y la distribución de la corriente alterna foi comercializada por George Westinghouse. Otros que contribuyeron al desenvolvimientu y meyora d'esti sistema fueron Lucien Gaulard, John Gibbs y Oliver Shallenger ente los años 1881 y 1889. La corriente alterna superó les llimitaciones qu'apaecíen al emplegar la corriente continua (CC), que constitúi un sistema ineficiente pa la distribución d'enerxía a gran escala por cuenta de problemes na tresmisión de potencia.

La razón del ampliu usu de la corriente alterna, qu'embrive los problemes de trasmisión de potencia, vien determinada pola so facilidá de tresformamientu, cualidá de la qu'escarez la corriente continua. La enerxía llétrica tresmitida vien dada pol productu de la tensión, la intensidá y el tiempu. Puesto que la seición de los conductores de les llinies de tresporte d'enerxía llétrica depende de la intensidá, puédese, por aciu un tresformador, modificar el voltaxe hasta altos valores (alta tensión), menguando n'igual proporción la intensidá de corriente. Esto dexa que los conductores seyan de menor seición y, por tanto, de menor costu; amás, embrive les perdes por efeutu Joule, que dependen del cuadráu de la intensidá. Una vegada nel puntu de consumu o nes sos cercaníes, el voltaxe puede ser de nuevu amenorgáu pa dexar el so usu industrial o domésticu de forma cómoda y segura.

Les frecuencies emplegaes nes redes de distribución son 50 y 60 Hz. El valor depende del país.

Corriente trifásica

Denominar corriente trifásica al conxuntu de trés corrientes alternes d'igual frecuencia, amplitú y valor eficaz que presenten una diferencia de fase ente elles de 120°, y tán daes nun orde determináu. Caúna de les corrientes que formen el sistema designar col nome de fase.

La xeneración trifásica d'enerxía llétrica ye más común que la monofásica y apurre un usu más eficiente de los conductores. L'usu de lletricidá en forma trifásica ye mayoritaria pa tresportar y distribuyir enerxía llétrica y pal so usu industrial, incluyendo'l accionamiento de motores. Les corrientes trifásiques xenerar por aciu alternadores dotaos de tres bobines o grupos de bobines, arrollaes nun sistema de tres electroimanes equidistantes angularmente ente sigo.

Los conductores de los trés electroimanes pueden conectase n'estrella o en triángulu. Na disposición n'estrella cada bobina coneutar a una fase nun estremu y a un conductor común nel otru, denomináu neutru. Si'l sistema ta equilibráu, la suma de les corrientes de llinia ye nula, colo que'l tresporte puede ser efeutuáu usando solamente tres cables. Na disposición en triángulu o delta cada bobina coneutar ente dos filos de fase, de forma que un estremu de cada bobina ta conectáu con otru estremu d'otra bobina.

El sistema trifásicu presenta una serie de ventayes tales como la economía de les sos llinies de tresporte d'enerxía (filos más finos que nuna llinia monofásica equivalente) y de los tresformadores utilizaos, según el so eleváu rendimientu de los receptores, especialmente motores, a los que la llinia trifásica alimenta con potencia constante y non pulsiada, como nel casu de la llinia monofásica.

Tesla foi l'inventor qu'afayó'l principiu del campu magnéticu rotatoriu en 1882, que ye la base de la maquinaria de corriente alterna. Él inventó'l sistema de motores y xeneradores de corriente alterna polifásica que da enerxía al planeta.^[5]

Corriente monofásica

Denominar corriente monofásica a la que se llogra de tomar una fase de la corriente trifásica y un cable neutru. N'España y demás países qu'utilicen valores similares pa la xeneración y trasmisión d'enerxía llétrica, esti tipu de corriente facilita una tensión de 230 voltios, lo que la fai apoderada por que puedan funcionar afechiscamente la mayoría d'electrodomésticos y lluminaries qu'hai nes viviendes.

Dende'l centru de tresformamientu más cercanu hasta les viviendes dispónense cuatro filos: un neutru (N) y tres fases (R, S y T). Si la tensión ente dos fases cualesquier (tensión de llinia) ye de 400 voltios, ente una fase y el neutru ye de 230 voltios. En cada vivienda entra'l neutru y una de les fases, conectándose delles viviendes a caúna de les fases y al neutru; esto llámase corriente monofásica. Si nuna vivienda hai instalaos aparatos de potencia llétrica alta (aire acondicionáu, motores, etc., o si ye un taller o una empresa industrial) davezu suminístrase-yos direutamente corriente trifásica qu'ufierta una tensión de 400 voltios.

Corriente llétrica estacionaria

Denominar corriente llétrico estacionaria, a la corriente llétrico que se produz nun conductor de forma que la densidá de carga ρ de cada puntu del conductor ye constante, ye dicir que se cumple que:

{d{\rho } \over dt}=0

Ver tamién

Referencies

↑ Berkeley Physics Course, Volume 2. Edward M. Purcell, p. 118, en Google Books
↑ Purcell, Y. M. (1988). Electricidad y Magnetismu. Reverté, páx. 141. ISBN 9788429143195.
↑ ertec.com py. «Rectificadores de corriente». Archiváu dende l'orixinal, el 14 de setiembre de 2008. Consultáu'l 8 de xunetu de 2008.
↑ García Alvárez, José Antonio Y¿Qué ye la corriente alterna? Archiváu 2015-11-13 en Wayback Machine asifunciona.com [23-08-2008]
↑ Que ye la corriente trifasica Archiváu 2013-10-22 en Wayback Machine electroinstalador.com [27-6-2008]

[1] Berkeley Physics Course, Volume 2. Edward M. Purcell, p. 118, en Google Books

[2] Purcell, Y. M. (1988). Electricidad y Magnetismu. Reverté, páx. 141. ISBN 9788429143195.

[3] rtec.com py. «Rectificadores de corriente». Archiváu dende l'orixinal, el 14 de setiembre de 2008. Consultáu'l 8 de xunetu de 2008.

[4] García Alvárez, José Antonio Y¿Qué ye la corriente alterna? Archiváu 2015-11-13 en Wayback Machine asifunciona.com [23-08-2008]

[5] Que ye la corriente trifasica Archiváu 2013-10-22 en Wayback Machine electroinstalador.com [27-6-2008]

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]