Corriente eléctrica en conductores

Las cargas están presentes en todos los seres vivos y no vivos de la tierra. En siglos anteriores, los cargos se consideraban descanso. Pero en el siglo XIX se observó un nuevo fenómeno sobre las cargas en movimiento. Se observó que las cargas en movimiento constituyen una corriente. Estas corrientes ocurren en muchas situaciones en la naturaleza, por ejemplo: un rayo es en realidad una corriente que fluye desde las nubes hasta el suelo. En la vida cotidiana, las personas encuentran corriente en muchos dispositivos eléctricos.

Corriente eléctrica

Los dispositivos en nuestro uso diario llevan corrientes eléctricas dentro de ellos. Antorchas, bombillas, ventiladores, calentadores, etc. son algunos ejemplos de dispositivos eléctricos que tienen corrientes eléctricas que fluyen hacia ellos. Imaginemos que las cargas fluyen en dirección horizontal, en este flujo supongamos una superficie con un área pequeña mantenida normal a la dirección del flujo de cargas. Suponga que tanto las cargas positivas como las negativas fluyen a través de esta área.

En un intervalo de tiempo dado «t», la carga que atraviesa la superficie se puede dividir en dos partes: cargas positivas y cargas negativas. Digamos que q ₊ es la carga positiva neta que pasa por la superficie en el intervalo de tiempo dado, de manera similar q _– es la carga negativa neta que pasa por la superficie en el intervalo de tiempo dado. En este caso, la carga neta que pasa por esta superficie en este intervalo será,

q _neto = q ₊ – q _–

La corriente eléctrica se define como la tasa de flujo de carga en un conductor.

En este caso, la corriente promedio que fluye a través de la superficie dada en el tiempo «t» está dada por,

$I = \frac{q_{net}}{t}$

Aquí, I representa la corriente promedio que fluye a través de la superficie.

La unidad de corriente es Amperio (A), Amperio significa Columna/seg.

En caso de que la tasa de flujo de carga varíe, la corriente que fluye viene dada por,

$I = \lim_{\Delta t \to 0}\frac{\Delta q_{net}}{\Delta t}$

⇒ $I = \frac{dq}{dt}$

Corrientes eléctricas en conductores

Una carga eléctrica experimenta fuerza si se le aplica un campo eléctrico, debido a la fuerza comienza a moverse y el movimiento de estas cargas constituye la corriente eléctrica. En un conductor sólido, los átomos están estrechamente unidos entre sí y aproximadamente todos los electrones están unidos a los átomos. Hay algunos electrones que están libres de todos los átomos que pueden moverse libremente por todo el material. Cuando no se aplica un campo eléctrico, estos electrones realizan un movimiento en direcciones aleatorias. En un momento dado, no existe una dirección preferencial para las velocidades de los electrones. Esto significa que, en promedio, la cantidad de electrones que viajan en cualquier dirección será igual a la cantidad de electrones que viajan en la dirección opuesta. Por lo tanto, no habrá corriente eléctrica neta.

Veamos cómo se comportan estos electrones cuando se aplica un campo eléctrico al conductor. Imagine un conductor dado en la figura anterior, suponga que uno es un disco cilíndrico con carga positiva y un disco cilíndrico con carga negativa. Estos discos se mantienen en los extremos de un conductor cilíndrico. Se creará un campo eléctrico dentro del conductor, este campo ejercerá la fuerza de las cargas y se moverán. El movimiento de cargas hace que la corriente eléctrica

Problemas de muestra

Pregunta 1: Suponga que una placa horizontal y una carga positiva de 50C fluyen en 5 segundos a través de esa placa. Encuentre la magnitud de la corriente eléctrica que pasa a través de esa placa.

Responder:

Se sabe que la corriente eléctrica es la tasa de carga que pasa a través del conductor.

Carga neta que pasa por el conductor q _neta = 50C

Tiempo empleado, t = 5

$I = \frac{q_{net}}{t}$

⇒ $I = \frac{50}{5}$

⇒ yo = 10 A

Pregunta 2: Suponga que una placa horizontal y una carga positiva de 20C fluyen en 2,5 segundos a través de esa placa. Encuentre la magnitud de la corriente eléctrica que pasa a través de esa placa.

Responder:

Se sabe que la corriente eléctrica es la tasa de carga que pasa a través del conductor.

Carga neta que pasa por el conductor q _neta = 20C

Tiempo empleado, t = 2,5

$I = \frac{q_{net}}{t}$

⇒ $I = \frac{20}{2.5}$

⇒ yo = 8 A

Pregunta 3: La carga presente dentro del conductor en un momento dado está dada por la función q(t) a continuación.

q(t) = sen(t)

Encuentre la corriente que fluye a través del conductor en el tiempo t.

Responder:

En este caso, la tasa de carga a través del conductor está cambiando. Entonces, la corriente promedio no se puede calcular, para tal caso se calcula la corriente instantánea.

$I = \frac{dq}{dt}$

⇒ $I = \frac{d(sin(t))}{dt}$

⇒ I = cos(t) A

Pregunta 4: La carga presente dentro del conductor en un momento dado viene dada por la función q(t) que se muestra a continuación.

q(t) = t2 ⁺ 2t

Encuentre la corriente que fluye a través del conductor en el tiempo t = 2.

Responder:

En este caso, la tasa de carga a través del conductor está cambiando. Entonces, la corriente promedio no se puede calcular, para tal caso se calcula la corriente instantánea.

$I = \frac{dq}{dt}$

⇒ $I = \frac{d(t^2 + 2t)}{dt}$

⇒ $I = \frac{dt^2}{dt} + \frac{2dt}{dt}$

⇒ yo = 2t + 2

en t = 2.

yo = 2(2) + 2

⇒ yo = 4 + 2

⇒ yo = 6 A

Pregunta 5: La carga presente dentro del conductor en un momento dado está dada por la función q(t) a continuación.

q(t) = t + 2t ³ + e ^t

Encuentre la corriente que fluye a través del conductor en el tiempo t = 1.

Responder:

En este caso, la tasa de carga a través del conductor está cambiando. Entonces, la corriente promedio no se puede calcular, para tal caso se calcula la corriente instantánea.

$I = \frac{dq}{dt}$

⇒ $I = \frac{d(t + 2t^3 + e^t)}{dt}$

⇒ ) $I = \frac{d(t)}{dt} + \frac{d(2t^3)}{dt} + \frac{de^t}{dt}$

⇒ yo = 1 + 6t ² + e ^t

en t = 1.

yo = 1 + 6t ² + e ^t

⇒ yo = 1 + 6(1) + mi

⇒ yo = 7 + mi

⇒ Yo = 9.7A

Publicación traducida automáticamente

Artículo escrito por anjalishukla1859 y traducido por Barcelona Geeks. The original can be accessed here. Licence: CCBY-SA