Condiciones para la existencia de corriente eléctrica.

Para empezar, respondamos a la pregunta de qué es la corriente eléctrica. Una batería de mesa simple no genera corriente por sí misma. Y una linterna colocada sobre una mesa no creará corriente a través de sus LED sin ningún motivo. Para que aparezca corriente algo tiene que fluir por algún lado, al menos empezar a moverse, y para eso tiene que cerrarse el circuito de los leds de la linterna y la batería. No en vano, antiguamente se comparaba la corriente eléctrica con el movimiento de un determinado líquido cargado.

De hecho, ahora sabemos esto electricidad — este es el movimiento dirigido de partículas cargadas, y que un análogo más cercano a la realidad sería un gas cargado — un gas de partículas cargadas que se mueven bajo la acción de un campo eléctrico. Pero primero lo primero.

La corriente eléctrica es el movimiento dirigido de partículas cargadas

Entonces, la corriente eléctrica es el movimiento de partículas cargadas, pero incluso el movimiento caótico de partículas cargadas también es movimiento, pero aún no es corriente.Asimismo, las moléculas de fluido que están en movimiento térmico todo el tiempo no crean corrientes porque el desplazamiento total de todo el volumen de fluido en reposo es exactamente cero.

Para que ocurra el flujo de un fluido, debe ocurrir un movimiento general, es decir, el movimiento general de las moléculas del fluido debe ser dirigido. Así, el movimiento caótico de las moléculas se sumará al movimiento dirigido de todo el volumen, y se producirá un flujo de todo el volumen del líquido.

La situación es similar con la corriente eléctrica: el movimiento dirigido de partículas cargadas eléctricamente es una corriente eléctrica. La velocidad del movimiento térmico de las partículas cargadas, por ejemplo, en el metal, se mide en cientos de metros por segundo, pero en el movimiento direccional, cuando se establece cierta corriente en el conductor, la velocidad del movimiento general de las partículas se mide en partes y unidades de milímetros por segundo.

Entonces, si una corriente continua igual a 10 A fluye en un cable de metal con una sección transversal de 1 mm2, entonces la velocidad promedio del movimiento ordenado de electrones será de 0.6 a 6 milímetros por segundo. Esto ya será una descarga eléctrica. Y este lento movimiento de electrones es suficiente para que un hilo, por ejemplo, de nicromo, se caliente bien, obedeciendo La ley de Joule-Lenz.

¡La velocidad de las partículas no es la velocidad de propagación de un campo eléctrico!

Tenga en cuenta que la corriente comienza en el cable casi instantáneamente en todo el volumen, es decir, este "movimiento" se propaga a lo largo del cable a la velocidad de la luz, pero el movimiento de las partículas cargadas es 100 mil millones de veces más lento. Puede considerar la analogía de una tubería con líquido que fluye a través de ella.

Desplazarse por una tubería de 10 metros de largo, por ejemplo agua.La velocidad del agua es de solo 1 metro por segundo, pero el flujo no se propaga a la misma velocidad, sino mucho más rápido, y la velocidad de propagación aquí depende de la densidad del líquido y su elasticidad. Por lo tanto, el campo eléctrico se propaga a lo largo del cable a la velocidad de la luz y las partículas comienzan a moverse 11 órdenes de magnitud más lento. Ver también: Velocidad de la corriente eléctrica

1. Las partículas cargadas son necesarias para la existencia de corriente eléctrica.

Los electrones en los metales y en el vacío, los iones en las soluciones de electrolitos, sirven como portadores de carga y garantizan la presencia de corriente en diversas sustancias. En los metales, los electrones son muy móviles, algunos de ellos pueden moverse libremente de un átomo a otro, como un gas llenando el espacio entre los nodos de una red cristalina.

En los tubos de electrones, los electrones abandonan el cátodo durante la radiación termoiónica y se precipitan bajo la acción de un campo eléctrico hacia el ánodo. En los electrolitos, las moléculas se descomponen en el agua en partes cargadas positiva y negativamente y se convierten en iones portadores libres de carga en los electrolitos. Es decir, donde puede existir una corriente eléctrica, hay portadores de carga libres que pueden moverse. campo eléctrico… Esta es la primera condición para la existencia de corriente eléctrica: la presencia de portadores de carga gratuitos.

2. La segunda condición para la existencia de una corriente eléctrica es que sobre la carga deben actuar fuerzas externas

Si ahora observa un cable, digamos que es un cable de cobre, entonces puede preguntarse: ¿qué se necesita para que ocurra una corriente eléctrica en él? Hay partículas cargadas, electrones, son capaces de moverse libremente.

¿Qué los hará moverse? Se sabe que una partícula cargada eléctricamente interactúa con un campo eléctrico. Por lo tanto, se debe crear un campo eléctrico en el cable, luego surgirá un potencial en cada punto del cable, habrá una diferencia de potencial entre los extremos del cable y los electrones se moverán en la dirección del campo, en la dirección de «-» a «+», es decir, en dirección opuesta al vector de intensidad de campo eléctrico. El campo eléctrico acelerará los electrones, aumentando su energía (cinética y magnética).

Como resultado, si consideramos un campo eléctrico simplemente aplicado externamente al alambre (colocamos el alambre en un campo eléctrico a lo largo de las líneas de fuerza), los electrones se acumularán en un extremo del alambre y aparecerá una carga negativa en ese extremo. y dado que los electrones se mueven desde el otro extremo del cable, habrá una carga positiva en él.

Como resultado, el campo eléctrico de un conductor cargado por un campo eléctrico aplicado externamente tendrá una dirección tal que debilitará la acción del campo eléctrico externo.

El proceso de redistribución de cargas continuará casi instantáneamente y, una vez finalizado, la corriente en el cable se detendrá. El campo eléctrico resultante dentro del conductor será cero y la fuerza en los extremos será igual en magnitud pero de dirección opuesta al campo eléctrico aplicado externamente.

Si el campo eléctrico en el conductor es creado por una fuente de corriente continua, por ejemplo, una batería, dicha fuente se convertirá en una fuente de fuerzas externas para el conductor, es decir, una fuente que creará un EMF constante en el conductor. y mantener la diferencia de potencial.Obviamente, para que la corriente sea mantenida por una fuente de fuerza externa, el circuito debe estar cerrado.