El flujo de electrones
Cuando escuchas la palabra ‘actual’, ¿en qué te hace pensar? ¿Quizás agua fluyendo por un río? Esa es una buena asociación, porque esa es precisamente la razón por la que se le dio el nombre a la corriente eléctrica. La corriente eléctrica es muy similar a una corriente de agua, solo que en lugar de que las moléculas de agua se muevan por un río, las partículas cargadas se mueven por un conductor. En esta lección, exploraremos qué es exactamente la corriente, qué la causa y descubriremos que, a diferencia de una corriente de agua, la corriente eléctrica no siempre fluye en una dirección. La corriente es el flujo de partículas cargadas a través de un medio conductor, como un cable. Cuando hablamos de electricidad, las partículas cargadas a las que nos referimos son casi siempre electrones. Verá, los átomos en un material conductor tienen muchos electrones libres que flotan de átomo en átomo y en cualquier lugar intermedio. El movimiento de estos electrones es aleatorio, por lo que no hay flujo en ninguna dirección dada. Sin embargo, cuando aplicamos un voltaje al conductor, todos los electrones libres se moverán en la misma dirección, creando una corriente. Una cosa curiosa sobre la corriente eléctrica es que mientras la energía eléctrica se transfiere a través del conductor a casi la velocidad de la luz, los electrones se mueven mucho, mucho más lentamente. De hecho, si caminara tranquilamente junto a un cable portador de corriente, ¡viajaría más de 100 veces más rápido que los electrones!
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Para ver por qué sucede esto, podemos visualizar un cable portador de corriente como un tubo lleno de canicas. Las canicas representan los electrones y el tubo representa el alambre. Si colocamos una canica en un extremo del tubo, empuja la primera canica, la cual empuja a la siguiente y así sucesivamente. Si estuviéramos parados en el otro extremo del tubo, veríamos una salida de canica al mismo tiempo que entraba la otra canica. En otras palabras, el movimiento, y por lo tanto la energía, se transmitió casi instantáneamente. Sin embargo, cada canica individual solo se movió una pequeña distancia en el tubo para transferir esa energía. Debido a que los electrones en un cable no tienen que viajar muy lejos para transferir su energía al siguiente electrón, su progreso general a través del cable es relativamente lento.
Corriente continua y alterna
Hay dos tipos diferentes de corriente de uso generalizado en la actualidad. Son corriente continua, CC abreviada y corriente alterna, CA abreviada. En una corriente continua , los electrones fluyen en una dirección. Las baterías crean una corriente continua porque los electrones siempre fluyen del lado «negativo» al lado «positivo».
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La corriente alterna , abreviada AC, empuja los electrones hacia adelante y hacia atrás, cambiando la dirección del flujo varias veces por segundo. En los Estados Unidos, la corriente cambia de dirección a una velocidad de 60 hercios , o 60 veces en un segundo. Los generadores que se utilizan en las centrales eléctricas para producir electricidad para su hogar están diseñados para producir corriente alterna. Probablemente nunca hayas notado que las luces de tu casa parpadean cuando la corriente cambia de dirección porque pasa demasiado rápido para que nuestros ojos las detecten. Entonces, ¿por qué necesitamos dos tipos de corriente y cuál es mejor? Bueno, esa es una buena pregunta, y el hecho de que todavía estemos usando ambos tipos de corriente debería decirle que ambos tienen un propósito. Ya en el siglo XIX, se entendía que para enviar energía de manera eficiente a través de la larga distancia entre una central eléctrica y un hogar, tenía que transmitirse a un voltaje muy alto. El problema era que enviar un voltaje muy alto a una casa era extremadamente peligroso para las personas que vivían allí. La solución a este problema fue reducir el voltaje justo fuera de la casa antes de enviarlo al interior. Con la tecnología que existía en ese momento, era mucho más fácil reducir el voltaje de CA que de CC, por lo que la CA ganó como el tipo preferido de corriente. Hasta el día de hoy, todavía usamos CA para toda nuestra transmisión de energía a larga distancia, en gran parte debido a su capacidad para transformarse fácilmente a otros voltajes. Entonces, ¿por qué necesitamos DC? Bueno, ante todo, es importante darse cuenta de que actualmente no tenemos ninguna forma de almacenar energía eléctrica. ‘¡Pero, espere un minuto!’, Puede decir. ‘¿Qué pasa con las baterías? ¿No almacenan energía eléctrica? Bueno, en realidad, las baterías convierten la energía eléctrica y la almacenan como energía química. Como mencionamos anteriormente, las baterías solo crean CC y, a su vez, solo se pueden cargar con CC. Eso significa que la CA debe convertirse primero a CC antes de poder usarla con una batería. Hasta que se invente una batería de CA, la CC siempre será una necesidad. En las últimas décadas, la CC se ha vuelto más importante debido al uso generalizado de la electrónica. Todos nuestros juguetes de alta tecnología, como computadoras y teléfonos celulares, contienen partes que solo funcionarán con CC. Eso significa que, aunque muchos de nuestros dispositivos se conectan a un tomacorriente de pared de CA, la energía se convierte en CC dentro del dispositivo antes de usarlo.
Unidades de corriente
La unidad de corriente es el amperio , pero esta palabra a menudo se abrevia como ‘amp’. Probablemente el lugar más común para ver algo clasificado en amperios es en la caja de disyuntores de su casa. Los números en los interruptores le indican cuántos amperios de corriente pueden fluir a través del interruptor antes de que se apague para proteger los cables. Esto nos lleva a un punto importante. La corriente se mide por la cantidad de carga eléctrica que pasa por un punto dado, como el disyuntor, en el período de un segundo. Dado que la carga eléctrica se mide en culombios y el tiempo en segundos, la verdadera unidad de corriente es culombios por segundo. Pero, ¿no es mucho más fácil decir amplificadores? Por suerte para nosotros, un amperio se define como un culombio por segundo, por lo que técnicamente son lo mismo.
Conductividad eléctrica de metales: Ejemplos y fórmula
Resumen de la lección
Resumamos lo que hemos aprendido. Los conductores contienen muchos electrones libres que normalmente se mueven de un átomo a otro en direcciones aleatorias. Cuando se aplica un voltaje al conductor, todos los electrones libres fluyen en la misma dirección, lo que se denomina corriente. Mientras que la energía eléctrica se transfiere a través del conductor a casi la velocidad de la luz, los electrones individuales se mueven a un ritmo mucho más lento. Hay dos tipos de corriente eléctrica: continua y alterna. En una corriente continua, abreviada DC, los electrones se mueven en una dirección. Este es el tipo de corriente que se crea cuando los electrones se mueven a través de un circuito para pasar del extremo «negativo» al extremo «positivo» de una batería. La CC tiene aplicaciones importantes en el almacenamiento de energía y para alimentar muchos de nuestros productos electrónicos. En una corriente alterna, abreviada AC, los electrones cambian de dirección varias veces por segundo. Este tipo de corriente es creado por generadores en una planta de energía porque funciona mejor para la transmisión de energía a larga distancia. Finalmente, la unidad de corriente es el amperio, que se define como un culombio de carga que pasa por un punto dado en un segundo.
Los resultados del aprendizaje
Después de esta lección, podrá:
- Resumir cómo se mueven los electrones en una corriente.
- Diferenciar entre corriente continua y alterna
- Identificar la unidad de corriente
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