CORRIENTE ELÉCTRICA Y MOVIMIENTO DE CARGAS

Definición de intensidad de corriente I: movimiento de electrones

Corriente eléctrica de cargas positivas

Corriente eléctrica de cargas negativas

Algunas partículas presentan una propiedad fundamental de la materia llamada carga eléctrica. Para estudiar la corriente eléctrica interesa ver cómo se desplazan esas cargas, es decir cómo se mueven las partículas elementales con una carga asociada como los electrones o los iones.La corriente se define como la carga neta que fluye a través de un área transversal ${\displaystyle \scriptstyle A}$ por unidad de tiempo.

${\displaystyle I={{dq} \over {dt}}}$

Su unidad en el SI es el amperio (A). Un amperio es un culombio por segundo (electrones/segundo). Dado que en el movimiento de las cargas pueden intervenir tanto cargas positivas como negativas, por definición se adopta el criterio de que la corriente eléctrica tiene el sentido del movimiento de cargas positivo.⁷

Tal y como está definida la corriente, parece que la velocidad a la que se desplazan los electrones es constante. Sin embargo, para conseguir una corriente eléctrica es necesario que las cargas estén sometidas a un campo eléctrico ${\displaystyle {\vec {E}}}$. El campo eléctrico es la fuerza por unidad de carga. Por tanto, al establecer una corriente eléctrica se ejerce sobre las cargas una fuerza eléctrica ${\displaystyle {\vec {F_{e}}}=q\cdot {\vec {E}}}$ y sobre las partículas cargadas se producirá, por tanto, una aceleración, tal y como señala la primera ley de Newton. Cada electrón experimenta una fuerza ${\displaystyle {\vec {F_{e}}}=q\cdot {\vec {E}}}$; por tanto, la aceleración es

${\displaystyle {\vec {a}}={{q\cdot {\vec {E}}} \over {m}}}$

siendo ${\displaystyle m}$ la masa de la partícula cargada. Como ${\displaystyle {\vec {E}}}$ es constante y la masa y la carga también, entonces ${\displaystyle {\vec {a}}}$ también es constante.⁸

Analogía de la velocidad límite con la velocidad media de caída de una bola por un plano inclinado con pivotes. La bola es frenada repetidamente por los pivotes (los iones de la red cristalina del material conductor) de manera que su velocidad media de bajada es constante

El razonamiento anterior es válido cuando las cargas se mueven en el vacío y, por tanto, sin encontrar ningún obstáculo a su movimiento. Sin embargo, al desplazarse las cargas (electrones) por el interior de un material, por ejemplo en un metal, chocan reiteradamente con los iones de la estructura del metal, de forma que la velocidad definitiva con la que se mueven las cargas es constante.⁸ A esta velocidad (${\displaystyle v_{a}}$) se le llama velocidad de arrastre o de deriva.

El fenómeno de los choques se puede interpretar como una fuerza de rozamiento o resistiva que se opone a ${\displaystyle {\vec {F_{e}}}}$ hasta el punto de anularla, y entonces la velocidad neta de las cargas es constante. En cierta manera el fenómeno es similar al de las gotas de lluvia que en lugar de caer con una aceleración constante ( ${\displaystyle g}$ ), alcanzan una velocidad límite constante en su caída debido a la presencia de aire