CAP 25 - fices

25.1 I Corriente el~ctrica
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La figura 25.3 muestra un segmento de un conductor en el que circula una corriente.
Consideramos que las cargas en movimiento son positivas; por tanto, se
trasladan en la misma dirección que la corriente. Definimos la corriente a través
del área de sección transversal A como la carga neta quefluye a través del área
por unidad de riempo. Por consiguiente, si una carga neta dQ fluye a través de un
área en un tiempo dr, la comeme 1 a través del arca es
dQ
/=dr
(definición de corriente) (25.1 )
C]jTD O Aunque nos referimos a la dirección de una corriente, la corriente
tal como la define la ecuación (25.1) no es una cantidad vectorial. En un alambre
que transporta corriente, la corriente siempre va a lo largo del alamtwe. no
importa si el alambre es recto o curvo. Ningún vector solo podría describir el
movimiento a lo largo de una trayectoria curva, y es por ello que la coniente no
es un vector. Por lo regular describiremos la dirección de la corriente ya sea con
palabras (como "la corriente fluye en el sentido de las manecillas del reloj alrededor
del circuito") o eligiendo una corriente como positiva si fluye en un .sentido
a lo largo de un conductor y negativa si fluye en el otro sentido.
La unidad SI de corrieme es el ampere; se define un ampere como un coulomb
por segundo (1 A = 1 Cls). Esta unidad se llama así en honor del científico fran·
cés André Mane Ampere (1775-1836). Cuando se enciende una linterna ordinaria
(de pilas tamaño O), la corriente en ella es aproximadamente de 0.5 a 1 A; la
corriente en los cables de un motor de arranque con el que se pone en marcha el
motor de un automóvil es del orden de 200 A. Las corrientes de los circuitos_de radio
y de televisión se expresan habilualmente en miliampere (1 mA = IO- J A) o
microampere (1 JJ.A = IO~ A), y las de los circuitos de computadora se expresan
en nalloampere (1 nA = IO""'-A) o picoampere (1 pA = 10- 12 A).
Corriente. velocidad de deriva y densidad de corriente
Podemos expresar la corriente en tenninos de la velocidad de deriva de las cargas
en movimiento. Considérese de nuevo la siruación de la figura 25.3: un conductor
con área de sección transversal A y un campo eléctrico Edirigido de izquierda a
derecha. Para comenzar, supondremos que las cargas libres del conductor son positivas;
entonces la velocidad de deriva tiene la misma dirección que el campo.
Supóngase que hay Jl partículas con carga por unidad de volumen. Sea n la con~
centración de partículas; su unidad SI es m- 3 . Supóngase además que todas las
parrículas se trasladan con la misma velocidad de deriva de magnirud Ud- En un intervalo
de tiempo dI, cada particula se traslada una distancia lid dt. Las partículas
que salen del extremo derecho del cilindro sombreado de longitud Ud dr durante dr
son las partículas que estaban adentro de este cilindro al iniciar el intervalo dr. El
volumen del cilindro es AUd dt, y el número de panículas en su interior es nA lid dt.
Si cada partícula tiene una carga q, la carga dQ que sale del extremo del cilindro
duranle el tiempo dI es
y la corriente es
dQ
/~-=nqudA
dr
La corriente por unidad de área de sección transversal s:c denomina la densidad
de corriente J:
/
J=~=nqud
A