Corrente eléctrica

Na Galipedia, a Wikipedia en galego.
Este é un dos 1000 artigos que toda Wikipedia debería ter.
Un circuito eléctrico sinxelo. A relación entre a intensidade eléctrica (i), a voltaxe (V) e a resistencia (R) ven dada pola Lei de Ohm: i=V/R.

A corrente eléctrica ou intensidade eléctrica é o fluxo de carga eléctrica por unidade de tempo que percorre un material condutor de corriente. [1] Na Física, a corrente eléctrica é o fluxo líquido de calquera carga eléctrica. Os raios son exemplos de corrente eléctrica, ben como o vento solar, porén o máis coñecido, probabelmente, é o fluxo de electróns a través dun condutor eléctrico, xeralmente metálico.

Ao falarmos de corrente eléctrica, desde un punto de vista xeométrico, podemos considerar tipicamente tres situacións:

Historia[editar | editar a fonte]

A utilización da tecnoloxía da corrente eléctrica comezou cara á metade do século XIX co telégrafo e a galvanización, para as dúas aplicacións utilizábase a potencia que fornecían as primeiras baterías. O 1866 Werner von Siemens utilizou o principio da dinamo de Søren Hjorth para crear o primeiro xerador eléctrico comercial, que se vendía como máquina para a ignición a distancia das cargas explosivas. A partir de 1880 desenvolveu máquinas cada vez máis grandes para responder ás necesidades crecentes de enerxía eléctrica. Ao principio as redes de corrente eléctrica utilizabanse para prover electricidade para o alumado público ou doméstico con lámpadas de descarga, de arco ou de incandescencia. Outra das primeiras utilizacións da corrente eléctrica foi nos faros dado que as lámpadas eléctricas daban unha intensidade de luz superior ás antigas candeas ou lámpadas de queroseno. Como resultado da evolución da tecnoloxía apareceron as primeiras centrais eléctricas que ao principio se baseaban nas turbinas hidráulicas e os motores de vapor. A partir de principios do século XX a dispoñibilidade de turbinas de vapor de gran potencia fará que esta tecnoloxía convértase no principal medio de produción de corrente eléctrica.

Nos últimos anos do século XIX produciuse o que se chama a guerra das correntes, os contendentes eran o corrente continua e o corrente alterna, que se decantó en favor da corrente alterna. A corrente alterna é hoxe en día o xeito fundamental de transporte da enerxía eléctrica e ofrece grandes vantaxes:

  • Baixas perdas durante a transformación.
  • Gran rendemento e facilidade de transporte a grandes voltaxes e utilización de transformadores para entregar corrente adecuaao para ser utilizada nos fogares e a industria.
  • Os motores trifásicos, que só funcionan con corrente alterna, son robustos e non requiren conmutador.

Pero a corrente alterna tamén presenta algúns inconvintes, por exemplo que a variación constante da tensión obriga a que os aparellos eléctricos sexan alimentados a través dun rectificador. Outro problema é a aparición de potencia reactiva á rede eléctrica, o que levou a partir da segunda metade do século XX á aparición das redes de transporte de corrente continua de alta tensión.

A corrente continua pode ser almacenada en acumuladores xunto coa rede ferroviaria (e tranviaria) constitúe un mercado interesante que xustifica a vixencia deste tipo de corrente. Desde o punto de vista de hoxe en día, ata baterías de gran tamaño serían demasiado pequenas para almacenar cargas importantes. O desenvolvemento da electrónica de potencia pode converter fácilmente un tipo de corrente no outro, e podémolos atopar xuntos, por exemplo nos modernos trens multisistema.

Corrente convencional (o sentido da corrente)[editar | editar a fonte]

A Corrente convencional definiuse, nos albores da ciencia da electricidade, como o fluxo de cargas positivas. En condutores metálicos, como fíos, as cargas positivas non se moven, e polo tanto, apenas as cargas negativas flúen, en sentido contrario á corrente convencional, mais isto non é o que acontece na maioría dos condutores non-metálicos. Noutros materiais, partículas cargadas flúen en ambas direccións ao mesmo tempo. Nas solucións químicas, a corrente pode derivarse polo movemento de ións, tanto positivos como negativos. As correntes eléctricas no plasma consisten tanto no fluxo de electróns como no de ións negativos. No xeo e en certos electrólitos sólidos, o fluxo de protóns constitúe a corrente eléctrica. Para simplificar esa situación, a definición orixinal da corrente convencional aínda permanece.

Tamén temos casos onde son electróns (cargas negativas) os que se están a mover, mais é máis sensato falar de ocos ou lacunas positivos a se moveren. Isto é o que acontece en semicondutores do tipo p.

Intensidade de corrente eléctrica[editar | editar a fonte]

O símbolo convencional para representar a intensidade de corrente eléctrica (isto é, a cantidade de carga Q que flúe por unidade de tempo t) é o I, orixinal da alemán Intensität, que significa intensidade.

I = {dQ \over dt}

A unidade padrón no SI para medida de corrente é o ampere. A corrente eléctrica é tamén chamada informalmente de amperaxe.

Unha cuestión que moitas veces chama a atención é a definición do ampere coma unidade fundamental, a partir da cal, multiplicando polo segundo (a unidade de tempo), se define o coulomb (a unidade de carga) coma unha unidade derivada. Isto é, considérase a corrente eléctrica como magnitude fundamental, e non así a unidade de carga eléctrica que deriva dela.

A velocidade da corrente eléctrica[editar | editar a fonte]

As partículas cargadas que se moven causando corrente eléctrica non sempre o fan en liña recta. Nos metais, por exemplo, seguen uns camiños desordenados, pulando dun átomo para outro, mais xeralmente impulsadas na dirección do campo eléctrico. A velocidade coa cal se puxan pódese calcular pola ecuación:


I=nAvQ

onde

I é a intensidade de corrente
n é o número de partículas cargadas por unidade de volume
A é a área da sección transversal do condutor
v é a velocidade das partículas cargadas
Q é a carga dunha partícula (carga elemental).

Densidades de corrente[editar | editar a fonte]

Densidade superficial[editar | editar a fonte]

A corrente eléctrica I relaciónase coa densidade superficial de corrente eléctrica K a través da fórmula


K = {dI\over dl}

onde, no SI,

dI é a intensidade diferencial de corrente medida en amperes
K é a "densidade superficial de corrente" medida en amperes por metro
dl é a liña diferencial normal á dirección da corrente, medida en metros

A densidade superficial de corrente pódese definir tamén a partir do estado de movemento das partículas cargadas que a xeran, como a integral sobre as partículas:


K =\int_i n_i \cdot Q_i \cdot \mathbf{v_i}

onde

n é a densidade de partículas (número de partículas por unidade de superficie)
Q é a carga
v é a velocidade media da partícula en cada volume

Densidade volumétrica[editar | editar a fonte]

Do mesmo xeito a corrente eléctrica I relaciónase coa densidade volumétrica de corrente eléctrica K a través da fórmula


J = {dI\over dA}

onde, no SI,

J é a "densidade volumétrica de corrente" medida en amperes por metro
dI é a intensidade diferencial de corrente medida en amperes
dA é a área ou sección diferencial a través da cal a corrente circula, medida en metros cadrados

Pódese definir tamén como:


J=\int_i n_i \cdot Q_i \cdot \mathbf{v_i}

onde

n é a densidade de partículas (número de partículas por unidade de volume)
Q é a carga
v é a velocidade media da partícula en cada volume

A Densidade de corrente é de importante consideración en proxectos de sistemas eléctricos. A maioría dos condutores eléctricos posúen unha resistencia positiva finita, facéndoos entón disipar potencia na forma de calor. A densidade de corrente debe permanecer suficientemente baixa para previr que o condutor funda ou queime, ou que o illamento do material caia. En supercondutores, unha corrente excesiva pode xerar un campo magnético forte abondo para causar perda espontánea da propiedade de supercondución.

Métodos de medición[editar | editar a fonte]

Para medir a corrente, pódese utilizar un amperímetro. A pesar de práctico, isto pode levar a unha interferencia excesiva no obxecto de medición, como por exemplo, desmontar unha parte dun circuíto que non podería desmontarse.

Como toda corrente produce un campo magnético asociado, podemos tentar medir este campo para determinar a intensidade da corrente. O efecto Hall, a bobina de Rogowski e sensores poden ser de grande axuda neste caso.

Lei de Ohm[editar | editar a fonte]

Para compoñentes electrónicos que obedecen á lei de Ohm, a relación entre a tensión (V) aplicada ao compoñente e a corrente eléctrica que pasa por el é constante. Esta razón exprésase a través da ecuación:


I = \frac{V}{R}

Notas[editar | editar a fonte]

Véxase tamén[editar | editar a fonte]

Outros artigos[editar | editar a fonte]