Corriente Eléctrica o Flujo Eléctrico

La corriente eléctrica es un flujo de carga eléctrica que recorre un material conductor. El flujo esta dado por las cargas eléctricas en el interior del conductor. También se le conoce como intensidad eléctrica. La corriente eléctrica se puede medir mediante Coulombs sobre segundo, la unidad oficial es el Amper o Amperio. El flujo eléctrico se mide conectando en serie en un circuito el amperimetro.

Considerando la teoría electromagnética, la corriente eléctrica es el flujo de portadores de carga eléctrica. Se puede expresar como la integral de la densidad de carga eléctrica a través de una superficie (elemento diferencial de área perpendicular a la superficie).

    \[ i={\int}{\textbf{J}{\cdot}d{\textbf{A}}}  \]

Corriente electrica

Figura 1: Densidad de carga eléctrica a través de un conductor, la cual genera una corriente eléctrica.

Convención de la dirección de la corriente eléctrica

En los conductores (por ejemplo los metales), el átomo tiene una carga positiva en el núcleo, el cual se mantiene fijo. Los electrones que orbitan al rededor del nucleo tienen una carga negativa. Los electrones se encuentran libres, los cuales se pueden mover de un lugar a otro. El caso de que los portadores de carga sean negativos, es para los metales, los semiconductores por ejemplo pueden tener positivos o negativos. Un flujo de portadores negativos, tiene el mismo efecto eléctrico que el flujo en sentido contrario de portadores positivos. Es por esto que se requiere de una convención.



La dirección del flujo convencional es arbitrariamente definida como la dirección del flujo que toman los portadores de carga positivos (figura 2, color azul). Lo que significa, que los electrones, que son los portadores de carga de la mayoría de los conductores, fluyen en sentido inverso de la corriente convencional (figura 2, color morado).

Corriente convencional

Figura 2: Corriente convencional, color azul. Corriente de flujo de electrones, color morado.

Ley de Ohm

La relación del flujo electrico, voltaje y resistencia esta en función de la ley de Ohm. La cual define la relación proporcional de estos valores de voltaje y corriente mediante la resistencia. La ecuación que define este principio en función a la corriente es:

    \[i={\frac{V}{R}}  \]

Corriente en componentes básicos RLC

El flujo eléctrico que fluye a través de una resistencia se da mediante la ley de Ohm:

    \[i={\frac{V}{R}}  \]

Para una bobina o inductor se necesita considerar el voltaje en alterna, ya que en DC es un corto circuito. En alterna o AC, esta en función a la razón de cambio de la corriente respecto al tiempo por el valor del inductor. Se dice que el voltaje a través de un inductor adelanta la corriente por 90°. Esto debido a la reactancia (o impedancia) generada por una bobina, la cual genera este corrimiento de 90° Esto se puede observar en las siguientes ecuaciones.

    \[ V = L{\cdot}{\frac{di}{dt}} \]

    \[ Z_L = j{\omega}L = {\omega}L{\measuredangle}90^{\circ} \]

El voltaje en un capacitor, se tiene que considerar en alterna, ya que en DC es un circuito abierto. Recuerde que el capacitor son dos placas físicamente separadas por un dieléctrico que solo conducen energía en los transitorios. El alterna o AC, el voltaje, esta en función a la integral de la corriente respecto al tiempo por el inverso del capacitor. Se dice que el voltaje a través de un capacitor atrasa la corriente por 90°. Esto debido a la reactancia (o impedancia) generada por el capacitor, el cual genera este corrimiento de 90° Esto se puede observar en las siguientes ecuaciones

    \[ V={\frac{1}{C}}{\cdot}{\int _{0}^{t}i{\cdot}dt} \]

    \[ Z_C ={\frac{1}{ j{\omega}C}} = {\frac{1}{ {\omega}C}}{\measuredangle}-90^{\circ} \]



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Autor: DR: Hector Hugo Torres Ortega

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