Electricidad
que es la corriente electrica
Electricidad: movimiento dirigido de partículas cargadas eléctricamente bajo impacto. campo eléctrico... Tales partículas pueden ser: en conductores - electrones, en electrolitos - iones (cationes y aniones), en semiconductores - electrones y los llamados "agujeros" ("conductividad de los agujeros de electrones"). También existe una «corriente de polarización», cuyo flujo se debe al proceso de carga de la capacitancia, es decir, a un cambio en la diferencia de potencial entre las placas. No se produce movimiento de partículas entre las placas, pero la corriente fluye a través del capacitor.
En la teoría de los circuitos eléctricos, se considera corriente el movimiento dirigido de portadores de carga en un medio conductor bajo la acción de un campo eléctrico.
La corriente de conducción (simplemente corriente) en la teoría de los circuitos eléctricos es la cantidad de electricidad que fluye por unidad de tiempo a través de la sección transversal de un cable: i = q /T, donde i — corriente. A; q = 1.6·109 — carga de electrones, С; t — tiempo, s.
Esta expresión es válida para circuitos de CC. Para circuitos de corriente alterna, los llamados Valor de corriente instantáneo igual a la tasa de cambio de carga en el tiempo: i (t) = dq /dt.
La primera condición para la existencia a largo plazo de una corriente eléctrica del tipo considerado es la presencia de una fuente o generador que mantenga la diferencia de potencial entre los portadores de carga. La segunda condición es el cierre de la vía. En particular, para que exista una corriente continua, es necesario tener un camino cerrado a lo largo del cual las cargas puedan moverse en el circuito sin cambiar su valor.
Como sabes, de acuerdo con la ley de conservación de las cargas eléctricas, éstas no pueden crearse ni destruirse. Por lo tanto, si cualquier volumen de espacio donde fluyen corrientes eléctricas está rodeado por una superficie cerrada, la corriente que fluye en ese volumen debe ser igual a la corriente que sale de él.
Más sobre esto: Condiciones para la existencia de corriente eléctrica.
El camino cerrado por el que circula una corriente eléctrica se denomina circuito eléctrico o circuito eléctrico. Circuito eléctrico: dividido en dos partes: la parte interior, en la que las partículas cargadas eléctricamente se mueven en contra de la dirección de las fuerzas electrostáticas, y la parte exterior, en la que estas partículas se mueven en la dirección de las fuerzas electrostáticas. Los extremos de los electrodos a los que se conecta el circuito externo se denominan pinzas.
Entonces, una corriente eléctrica ocurre cuando aparece un campo eléctrico en una sección de un circuito eléctrico, o una diferencia de potencial entre dos puntos en un cable. Diferencia de potencial entre dos puntos circuito eléctrico se denominan voltaje o caída de voltaje en esa sección del circuito.
En lugar del término "actual" ("cantidad actual"), a menudo se usa el término "intensidad actual".Sin embargo, esto último no puede llamarse exitoso, ya que la intensidad de la corriente no es ninguna fuerza en el sentido literal de la palabra, sino solo la intensidad del movimiento de las cargas eléctricas en el conductor, la cantidad de electricidad que pasa por unidad de tiempo a través del cruce. área de la sección del conductor.
La corriente se caracteriza amperaje, que en el sistema SI se mide en amperios (A), y densidad de corriente, que en el sistema SI se mide en amperios por metro cuadrado.
Un amperio corresponde al movimiento a través de la sección transversal del alambre en un segundo (s) de una carga de electricidad en la cantidad de un culombio (C):
1A = 1C/s.
En el caso general, denotando la corriente con la letra i y la carga q, obtenemos:
i = dq / dt.
La unidad de corriente se llama amperio (A).
Amperio (A): la fuerza de una corriente continua que, al pasar a través de dos conductores rectos paralelos de longitud infinita y sección transversal despreciable, ubicados en el vacío a una distancia de 1 m entre sí, crea entre estos conductores 2·10 -7 H por cada metro de longitud.
La corriente en el alambre es de 1 A si una carga eléctrica igual a 1 coulomb pasa a través de la sección transversal del alambre en 1 s.
Arroz. 1. Movimiento direccional de electrones en un conductor.
Si un voltaje actúa sobre el alambre, entonces surge un campo eléctrico dentro del alambre. Con una intensidad de campo E, una fuerza f = Ee actúa sobre los electrones de carga e. Las cantidades e y E son cantidades vectoriales. Durante el camino libre, los electrones adquieren un movimiento dirigido junto con uno caótico. Cada electrón tiene carga negativa y recibe la componente de velocidad opuesta al vector E (Fig. 1). El movimiento ordenado, caracterizado por una cierta velocidad promedio de los electrones vcp, determina el flujo de corriente eléctrica.
Los electrones pueden tener movimiento dirigido en gases enrarecidos. En electrolitos y gases ionizados, la corriente se debe principalmente al movimiento de iones. De acuerdo con el hecho de que los iones cargados positivamente se mueven del polo positivo al polo negativo en los electrolitos, históricamente se ha asumido que la dirección de la corriente es opuesta a la dirección del flujo de electrones.
La dirección de la corriente se toma como la dirección en la que se mueven las partículas cargadas positivamente, es decir dirección opuesta al movimiento de los electrones.
En la teoría de los circuitos eléctricos, la dirección de la corriente en un circuito pasivo (fuera de las fuentes de energía) se toma como la dirección del movimiento de las partículas cargadas positivamente desde un potencial más alto a uno más bajo. Esta dirección se tomó al comienzo del desarrollo de la ingeniería eléctrica y contradice la verdadera dirección del movimiento de los portadores de carga: los electrones se mueven en medios conductores de menos a más.
La dirección de la corriente eléctrica en el electrolito y los electrones libres en el conductor.
La cantidad igual a la relación entre la corriente y el área de la sección transversal S se denomina densidad de corriente: I / S
En este caso, se supone que la corriente se distribuye uniformemente sobre la sección transversal del cable. La densidad de corriente en los cables generalmente se mide en A / mm2.
Según el tipo de portadores de cargas eléctricas y el medio de su movimiento, se dividen en corrientes conductivas y corrientes de desplazamiento... La conductividad se divide en electrónica e iónica. Para los modos estacionarios, se distinguen dos tipos de corrientes: continua y alterna.
Se denomina transferencia de descarga eléctrica al fenómeno de transferencia de cargas eléctricas desde partículas o cuerpos cargados que se mueven en el espacio libre.El principal tipo de transferencia de corriente eléctrica es el movimiento en la cavidad de partículas cargadas elementales (el movimiento de electrones libres en tubos de electrones), el movimiento de iones libres en dispositivos de descarga de gas.
La corriente de desplazamiento (corriente de polarización) se denomina movimiento ordenado de los portadores asociados de cargas eléctricas. Este tipo de corriente se puede observar en los dieléctricos.
Corriente eléctrica total: un valor escalar igual a la suma de la corriente de conducción eléctrica, la corriente de transferencia eléctrica y la corriente de desplazamiento eléctrico a través de la superficie en consideración.
Constante se llama corriente que puede cambiar en magnitud, pero no cambia su signo durante un tiempo arbitrariamente largo. Lea más sobre esto aquí: corriente continua
Corriente de magnetización — una corriente microscópica constante (amperios), que es la razón de la existencia de un campo magnético intrínseco de sustancias magnetizadas.
Variables llamadas corrientes que cambian periódicamente tanto en magnitud como en signo. La cantidad que caracteriza la corriente alterna es la frecuencia (en el sistema SI se mide en hercios), en caso de que su fuerza cambie periódicamente.
Una corriente alterna de alta frecuencia se desplaza sobre la superficie del cable. Las corrientes de alta frecuencia se utilizan en ingeniería mecánica para el tratamiento térmico de superficies de piezas y soldadura, en metalurgia para fundir metales. Las corrientes alternas se dividen en sinusoidales y no sinusoidales… Una corriente sinusoidal es una corriente que cambia según una ley armónica:
i = sen wt,
donde estoy, - valor de corriente pico (más alto), ah,
La tasa de cambio de la corriente alterna se caracteriza por su frecuencia, definida como el número de oscilaciones repetitivas completas por unidad de tiempo.La frecuencia se denota con la letra f y se mide en hercios (Hz). Por tanto, una frecuencia de corriente de red de 50 Hz corresponde a 50 oscilaciones completas por segundo. La frecuencia angular w es la tasa de cambio de la corriente en radianes por segundo y está relacionada con la frecuencia mediante una relación simple:
w = 2pi f
Los valores estacionarios (fijos) de corrientes continuas y alternas significan con la letra mayúscula I valores no estacionarios (instantáneos) - con la letra i. Por lo general, la dirección positiva de la corriente es la dirección del movimiento de las cargas positivas.
Corriente alterna Es una corriente que cambia según la ley sinusoidal con el tiempo.
Corriente alterna también significa corriente en redes convencionales monofásicas y trifásicas. En este caso, los parámetros de la corriente alterna cambian según la ley armónica.
Dado que la corriente de CA cambia con el tiempo, las soluciones simples adecuadas para los circuitos de CC no son directamente aplicables aquí. A frecuencias muy altas, las cargas pueden oscilar: fluir de un lugar del circuito a otro y viceversa. En este caso, a diferencia de los circuitos de CC, las corrientes en los cables conectados en serie pueden ser desiguales.
Las capacitancias presentes en los circuitos de CA mejoran este efecto. Además, cuando cambia la corriente, se sienten los efectos de autoinducción, que se vuelven significativos incluso a bajas frecuencias si se utilizan bobinas de alta inductancia.
A frecuencias relativamente bajas, el circuito de CA todavía se puede calcular usando Las reglas de Kirchhoffque, sin embargo, debe modificarse en consecuencia.
Un circuito que contiene varias resistencias, inductores y capacitores se puede considerar como una resistencia, un capacitor y un inductor generalizados conectados en serie.
Considere las propiedades de dicho circuito conectado a un generador de corriente alterna sinusoidal. Para formular las reglas para calcular circuitos alternos, debe encontrar la relación entre la caída de voltaje y la corriente para cada uno de los componentes de dicho circuito.
Condensador juega papeles completamente diferentes en los circuitos de CA y CC. Si, por ejemplo, se conecta una celda electroquímica al circuito, entonces el condensador comenzará a cargarsehasta que el voltaje en él sea igual a la fem del elemento. Entonces la carga se detendrá y la corriente caerá a cero.
Si el circuito está conectado a un alternador, entonces en un medio ciclo, los electrones fluirán desde la placa izquierda del capacitor y se acumularán en la derecha, y en la otra, viceversa.
Estos electrones en movimiento constituyen una corriente alterna cuya fuerza es igual en ambos lados del capacitor. Siempre que la frecuencia de CA no sea muy alta, la corriente a través de la resistencia y el inductor también es la misma.
En los dispositivos que consumen corriente alterna, la corriente alterna a menudo se rectifica rectificadores para obtener corriente continua.
Conductores para corriente eléctrica
La corriente eléctrica en todas sus formas es un fenómeno cinético, análogo al flujo de fluidos en sistemas hidráulicos cerrados. Por analogía, el proceso de movimiento de la corriente se denomina «flow» (flujos de corriente).
El material en el que fluye la corriente se llama conductor… Algunos materiales entran en superconductividad a bajas temperaturas. En este estado, casi no muestran resistencia a la corriente, su resistencia tiende a cero.
En todos los demás casos, el conductor resiste el flujo de corriente y, como resultado, parte de la energía de las partículas eléctricas se convierte en calor.El amperaje puede ser calculado por Ley de Ohm para la sección transversal del circuito y la ley de Ohm para todo el circuito.
La velocidad de movimiento de las partículas en los cables depende del material del cable, la masa y la carga de la partícula, la temperatura del ambiente, la diferencia de potencial aplicada y es mucho menor que la velocidad de la luz. Sin embargo, la velocidad de propagación de la propia corriente eléctrica es igual a la velocidad de la luz en un medio dado, es decir, la velocidad de propagación del frente de una onda electromagnética.
Cómo afecta la electricidad al cuerpo humano
La corriente que pasa a través del cuerpo humano o animal puede causar quemaduras eléctricas, fibrilación o la muerte. Por otro lado, la corriente eléctrica se usa en cuidados intensivos, para tratar enfermedades mentales, especialmente la depresión, la estimulación eléctrica de ciertas áreas del cerebro se usa para tratar enfermedades como la enfermedad de Parkinson y la epilepsia, un marcapasos que estimula un músculo cardíaco con impulsos corriente se utiliza para la bradicardia. En humanos y animales, la corriente se usa para transmitir impulsos nerviosos.
Por razones de seguridad, la corriente receptiva mínima para una persona es de 1 mA. La corriente se vuelve peligrosa para la vida de una persona a partir de una fuerza de alrededor de 0,01 A. La corriente se vuelve letal para una persona a partir de una fuerza de alrededor de 0,1 A. Un voltaje de menos de 42 V se considera seguro.