UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DEL TACHIRA

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRONICA

NUCLEO DE ELECTRICIDAD

UC TECNOLOGIA ELECTRICA

San Cristbal Mayo 2015

La corriente elctrica

y sus efectos

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La corriente elctrica

Qu es la corriente elctrica

La corriente elctrica es el movimiento de las cargas elctricas a travs de un conductor. En

los metales, las cargas que se mueven son los electrones. Al moverse transportan energa

desde los generadores (pilas, bateras, dinamos o alternadores) hasta los aparatos elctricos

(bombillas, motores, estufas, etc.).

http://www.rena.edu.ve/TerceraEtapa/Fisica/CorrienteElectrica.html

https://www.youtube.com/watch?v=RyZxOWlNowQ

REQUISITOS PARA QUE CIRCULE LA CORRIENTE ELCTRICA

Para que una corriente elctrica circule por un circuito es necesario que se disponga de tres

factores fundamentales:

1. Fuente de fuerza electromotriz (FEM).

2. Conductor.

3. Carga o resistencia conectada al circuito.

4. Sentido de circulacin de la corriente elctrica.

Una fuente de fuerza electromotriz (FEM) como, por ejemplo, una batera, un generador o

cualquier otro dispositivo capaz de bombear o poner en movimiento las cargas elctricas

negativas cuando se cierre el circuito elctrico.

Un camino que permita a los electrones fluir, ininterrumpidamente, desde el polo negativo de

la fuente de suministro de energa elctrica hasta el polo positivo de la propia fuente. En la

prctica ese camino lo constituye el conductor o cable metlico, generalmente de cobre.

Una carga conectada al circuito que ofrezca resistencia al paso de la corriente elctrica. Se

entiende como carga cualquier dispositivo que para funcionar consuma energa elctrica como,

por ejemplo, una bombilla o lmpara para alumbrado, el motor de cualquier equipo, una

resistencia que produzca calor (calefaccin, cocina, secador de pelo, etc.), un televisor o

cualquier otro equipo electrodomstico o industrial que funcione con corriente elctrica.

INTENSIDAD DE LA CORRIENTE ELCTRICA

La intensidad del flujo de los electrones de una corriente elctrica que circula por un circuito

cerrado depende fundamentalmente de la tensin o voltaje (V) que se aplique y de la

resistencia (R) en ohm que ofrezca al paso de esa corriente la carga o consumidor conectado al

circuito. Si una carga ofrece poca resistencia al paso de la corriente, la cantidad de electrones

que circulen por el circuito ser mayor en comparacin con otra carga que ofrezca mayor

resistencia y obstaculice ms el paso de los electrones.

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EL AMPERE

De acuerdo con la Ley de Ohm, la corriente elctrica en ampere ( A ) que circula por un

circuito est estrechamente relacionada con el voltaje o tensin ( V ) y la resistencia en ohm

() de la carga o consumidor conectado al circuito.

Definicin de ampere

Un ampere ( 1 A ) se define como la corriente que produce una tensin de un volt ( 1 V ),

cuando se aplica a una resistencia de un ohm ( 1 ).

Un ampere equivale una carga elctrica de un coulomb por segundo ( 1 C/seg ) circulando

por un circuito elctrico, o lo que es igual, 6,3 x1018 ) (seis mil trescientos billones) de

electrones por segundo fluyendo por el conductor de dicho circuito. Por tanto, la intensidad (

I ) de una corriente elctrica equivale a la cantidad de carga elctrica ( Q ) en coulomb que

fluye por un circuito cerrado en una unidad de tiempo.

Los submltiplos ms utilizados del ampere son los siguientes:

miliampere ( mA ) = 10-3 A = 0,001 ampere

microampere ( mA ) = 10-6 A = 0,

0000001 ampere

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Efectos de la corriente elctrica

La corriente elctrica es de gran importancia y utilidad por el conjunto de efectos que

produce en los conductores por los cuales atraviesa y los alrededores entre estos efectos

tenemos:

1. Efecto Magntico (Oersted- Ampere, Biot -Savart)

2. Efecto Inductivo (Faraday-Henry-Lenz)

3. Efecto Motor o mecnico ( Lorentz- Laplace)

4. Efecto calrico (Joule)

1. Efecto magntico

Se lleva acabo cuando alrededor de los conductores que transportan las corrientes elctricas

se producen campos magnticos. As, cuando se acerca una aguja magnetizada a un

conductor que transporta corriente, se observa que la aguja se desva bruscamente de su

posicin. La corriente elctrica produce imanes.

Campo magntico producido por un conductor que transporta corriente

Se puede convertir un clavo de hierro en imn. Para ello se enrolla un hilo de cobre en una

barra de hierro (una punta de hierro) y se conectan los extremos del hilo a una pila o batera.

El hierro es capaz de atraer alfileres o clips prximos. Este dispositivo se puede encontrar en

el interior de los telfonos o de los timbres y se llama electroimn.

La corriente elctrica es el flujo de portadores de carga elctrica, normalmente a travs de un

cable metlico o cualquier otro conductor elctrico, debido a la diferencia de potencial creada

por un generador de corriente. Cuando la corriente circula se genera un campo magntico

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alrededor del conductor, a este efecto se le considera efecto magntico y es uno de los

grandes pilares del electromagnetismo.

Vea ms en: https://potencianeta.wordpress.com/2013/12/13/efecto-magnetico/

Ley de Ampere

Esta Ley nos permite calcular campos magnticos a partir de las corrientes elctricas y se

enuncia:

Donde la integral del primer miembro es la circulacin o integral de lnea del campo

magntico a lo largo de una trayectoria cerrada C, y: 0 es la permeabilidad del vaco, dl es

un vector tangente a la trayectoria elegida en cada punto. i es la corriente neta que atraviesa

la superficie delimitada por la trayectoria, ser positiva o negativa segn el sentido con el que

atraviese a la superficie.

Ley de Biot y Savart

Calcularon el campo magntico producido por una corriente elctrica I en un punto situado a

una distancia r del conductor. Ser perpendicular al conductor y con sentido dado por la regla

de Maxwell, de la mano derecha o del sacacorchos.

Andr-Marie Ampre (1775-1836)

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Mediante la ley de Biot y Savart es posible calcular la aportacin al campo B de un elemento

de corriente en un punto P para ello se utilizar, donde es el ngulo entre y , y o

es la permeabilidad del vaco.

2. Efecto Inductivo (Faraday-Henry-Lenz)

El descubrimiento de que una corriente elctrica produce un campo magntico estimul la

imaginacin de los fsicos de la poca y multiplic el nmero de experimentos en busca de

relaciones nuevas entre la electricidad y el magnetismo. En ese ambiente cientfico pronto

surgira la idea inversa de producir corrientes elctricas mediante campos magnticos.

Algunos fsicos famosos y otros menos conocidos estuvieron cerca de demostrar

experimentalmente que tambin la naturaleza apostaba por tan atractiva idea. Pero fue

Faraday el primero en precisar en qu condiciones poda ser observado semejante fenmeno.

A las corrientes elctricas producidas mediante campos magnticos Faraday las llam

corrientes inducidas. Desde entonces al fenmeno consistente en generar campos elctricos a

partir de campos magnticos variables se denomina induccin electromagntica.

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Michael Faraday y Joseph Henry demostraron independientemente y casi al mismo tiempo

en 1831 la existencia de corrientes elctricas inducidas como consecuencia de la variacin de

un campo magntico. Adicionalmente H. Lenz dedujo que el sentido de una fem inducida es

tal que se opone a la cusa que lo ha producido.

La ley de Lenz para el campo electromagntico relaciona cambios producidos en el campo

elctrico en un conductor con la variacin de flujo magntico en dicho conductor, y afirma

que las tensiones o voltajes inducidos sobre un conductor y los campos elctricos asociados

son de un sentido tal que se oponen a la variacin del flujo magntico que las induce. Esta ley

se llama as en honor del fsico germano-bltico Heinrich Lenz, quien la formul en el ao

1834. En un contexto ms general que el usado por Lenz, se conoce que dicha ley es una

consecuencia ms del principio de conservacin de la energa aplicado a la energa del campo

electromagntico.

Donde es el voltaje inducido, d/dt es la tasa de variacin temporal del flujo magntico

y N el nmero de espiras del conductor. La direccin del voltaje inducido (el signo negativo

en la frmula) se debe a la oposicin al cambio de flujo magntico.

Ver ms en

https://potencianeta.wordpress.com/2013/12/13/efecto-inductivo/#more-27

https://potencianeta.wordpress.com/2013/12/13/heinrich-friedrich-emil-lenz/

Michael Faraday (1791- 1867)

Heinrich Friedrich Emil Lenz

(1804 1865) Joseph Henry (17971878)

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3. Efecto mecnico o efecto motor

Como la corriente elctrica se comporta como un imn, se puede producir un movimiento si

situamos imanes cerca de una corriente elctrica. Esto es lo que sucede en un motor elctrico.

Los efectos de atraccin y repulsin son producto de campos magnticos que se forman

alrededor de los conductores al aplicarse una corriente y su polaridad depende de la forma

que se conecten sus terminales, es decir, cuando dos cuerpos estn cargados elctricamente

con la misma carga, se repelen (fuerza de repulsin), mientras que si estn cargados con

cargas distintas, se atraen (fuerza de atraccin).

Ley de la fuerza de Lorentz y segunda ley de Laplace

Otro fenmeno causado por el movimiento de cargas a travs de un conductor, es el efecto

motor, el cual se asocia directamente a la ley de Lorentz (tambin llamada fuerza de

Lorentz).

https://potencianeta.wordpress.com/tag/fuerza-de-lorentz/

Hendrik Antoon Lorentz (1853-1928), fue un fsico y matemtico neerlands galardonado

con el Premio Nobel de Fsica del ao 1902. Hizo muchos estudios relacionados a campos

magnticos, uno de sus principales aportes fue enunciar la ley por la que se rige el

funcionamiento de los motores elctricos en dc hoy en da, la cual dice: Cuando un

conductor por el que pasa una corriente elctrica se sumerge en un campo magntico, el

conductor sufre una fuerza perpendicular al plano formado por el campo magntico y la

corriente

Hendrik Antoon Lorentz (1853-1928)

Pierre Simon de Laplace (Beaumont-en-Auge, 1749;

Pars, 1827)

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Donde:

F: Fuerza en Newton, I: Intensidad que recorre el conductor en amperios

L: Longitud del conductor en metros. B: Densidad de campo magntico o densidad de flujo

tesla

La expresin siguiente est relacionada con la fuerza de Laplace o fuerza sobre un hilo

conductor por el que circula corriente:

Donde L es la longitud del conductor, I es la intensidad de corriente y B la induccin

magntica.

Ley de Laplace Fuerza Ejercida sobre un conductor

Al usar una combinacin de un campo magntico y una corriente elctrica para obtenerse una

fuerza en un conductor. Esta fuerza puede trasladar el conductor; as obtenemos energa

mecnica (en el movimiento) partiendo inicialmente de un campo magntico y una corriente

elctrica.

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Ver ms en :

http://fisica.laguia2000.com/dinamica-clasica/fuerzas/ley-de-laplace-fuerza-ejercida-sobre-

un-conductor#ixzz3cKCnMstz

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4. Efecto trmico o efecto Joule.

Si en un conductor circula electricidad, parte de la energa cintica de los electrones se

transforma en calor debido al choque que sufren los electrones con las molculas del

conductor por el que circulan elevando la temperatura del mismo; el cual va aumentando

segn sea la intensidad de la corriente que circule; las molculas empiezan a vibrar y chocar

cada vez con ms frecuencia.

Cuando la corriente elctrica circula por un conductor, encuentra una dificultad que depende

de cada material y que es lo que llamamos resistencia elctrica, esto produce unas prdidas

de tensin y potencia, que a su vez, dan lugar a un calentamiento del conductor, a este

fenmeno se lo conoce como efecto Joule. En definitiva, el efecto Joule provoca una prdida

de energa elctrica, la cual se transforma en calor.

El ao 1845, James Prescott Joule fue capaz de encontrar la ley que permite calcular este

efecto, viendo que este trabajo disipado en forma de calor es:

= 2. .

En este efecto se basa el funcionamiento de diferentes electrodomsticos como los hornos,

las tostadoras, las calefacciones elctricas, y algunos aparatos empleados industrialmente

como soldadoras, etc. en los que el efecto til buscado es precisamente el calor que

desprende el conductor por el paso de la corriente. En la mayora de las aplicaciones, sin

embargo, es un efecto indeseado y la razn por la que los aparatos elctricos y electrnicos

(como el computados desde el que est leyendo esto) necesitan un ventilador que disipe el

calor generado y evite el calentamiento excesivo de los diferentes dispositivos.

https://potencianeta.wordpress.com/2013/12/13/efecto-joule/

Donde:

Q: energa elctrica disipada en forma de calor.

R: es la resistencia del conductor elctrico.

I: Es la corriente que circula por el circuito.

T: tiempo en segundos.