Fisica General Burbano

444 CORRIENTE ELÉCTRICA CONTINUA
mv
e t
1− = 0 ⇒ v = E
Eet
m
«En un conductor en cuyo interior se ha originado un campo eléctrico, la velocidad media
de los portadores de carga (electrones en los metales) es proporcional a la intensidad de dicho
campo».
v = m E
Fig. XX-2.– Sentido de la intensidad
de corriente eléctrica en los metales.
Fig. XX-3.– Portadores de carga de
un solo tipo moviéndose a velocidad
→
v .
Fig. XX-4.– Para calcular la intensidad
de corriente que pasa por el elemento
de área dA.
a m se le llama «MOVILIDAD DE LOS PORTADORES DE CARGA» y se mide en el SI en m 2 /V· s. La velocidad
de los electrones en un hilo conductor es realmente muy pequeña; una «gran» velocidad de la
corriente eléctrica es un metro por hora; no confundir esta velocidad con la rapidez con que viajan
los cambios en el campo eléctrico que impulsan a los electrones y producen la corriente a lo largo
del hilo conductor, la cual se propaga a la velocidad de las ondas electromagnéticas en ese medio.
Cuando se produce una presión en un tubo largo con agua, la «onda de presión» viaja rápidamente
a lo largo del tubo; sin embargo, la velocidad con que el agua se mueve a través del tubo es mucho
menor.
Según el convenio dado para el sentido de la corriente eléctrica, en los metales la corriente tiene
sentido contrario al del movimiento de sus portadores de carga, los electrones (Fig. XX-2).
XX – 2. Intensidad de una corriente eléctrica. Unidades
Ya que la corriente eléctrica es fundamentalmente un movimiento de cargas, debemos definir
una magnitud que sea característica de tal corriente para poder hacer un estudio de ella. Esta magnitud
es la «intensidad de la corriente de conducción».
Se define la INTENSIDAD DE LA CORRIENTE O CORRIENTE DE CONDUCCIÓN como la velocidad a la
que se transporta la carga por un punto dado en un sistema conductor.
I =
donde Q = Q (t) es la carga neta transportada en el instante t.
La unidad de intensidad en el SI es el Amperio (que debe su nombre a André Marie Ampère
1775-1836); es evidente que:
1 Culombio
1A = = 3 × 10 9 UEE
1 segundo
En el sistema internacional se toma la intensidad, y no la carga, como magnitud simple, expresándose
por A (inicial de amperio); la razón de esta elección se encuentra en que las fuerzas
magnéticas entre conductores por los que circulan corrientes (ver definición de amperio internacional
en el párrafo XXI-18 se pueden medir con gran exactitud en función de las magnitudes simples
de longitud, masa y tiempo.
XX – 3. Densidad de corriente de conducción. Ecuación de continuidad. Corrientes
estacionarias
«LA DENSIDAD DE CORRIENTE es una magnitud vectorial que depende de las coordenadas del
punto del conductor que observemos y del instante en que lo hagamos. Podemos definir su
módulo como la intensidad que corresponde a cada unidad de sección normal al hilo conductor».
Consideremos un conductor en el cual sus portadores son de un solo tipo y se están moviendo
con una misma velocidad v y en una determina dirección como la indicada en la Fig. XX-3. Supongamos
que es N el número de portadores de carga existentes en el conductor por unidad de
volumen.
Para calcular la intensidad de corriente que pasa por un elemento de área dA (Fig. XX-4) calculamos
primeramente la carga que pasa a través de dicha área en un intervalo de tiempo dt.
Teniendo en cuenta que la distancia recorrida por cada portador en un intervalo de tiempo dt
es v dt; por la sección dA pasarán todas las cargas que en el intervalo dt estuviesen contenidas en
un cilindro oblicuo de base dA y generatriz v dt, como se indica en la Fig. XX-4. (Es fácil darse
cuenta que un portador que en el instante t estuviese en el punto 1 ó 2, al cabo del intervalo de
tiempo dt no habrá atravesado el área dA). El número de cargas contenidas en ese volumen es:
Número de cargas = Volumen × N = N dA dh = N dA v dt cos q = N dt v · dA
por tanto la carga que ha atravesado esa área, se obtendrá multiplicando la expresión anterior por
la carga q de un portador; luego la corriente que atraviesa a d A, la obtenemos aplicando (1) y nos
queda:
dQ
dt
(1)
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