Corriente eléctrica-Física 2

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Intensidad de corriente
Densidad de corriente
Resistividad
Ley de Ohm
Resistencia
 En campo eléctrico interior anula al exterior
luego de un lapso de tiempo, ordinariamente,
muy corto. Este movimiento de cargas
constituye una corriente «transitoria» de muy
corta duración.
E
+
EextEext Eext
_
+
+
+
+
+
_
_
_
_
_ + -
Eint
+
+
+
+
+
+
E
A
vt
vt
Figura 1
E →campo eléctrico
F = q.E → fuerza de arrastre
v → velocidad de arrastre
A → área de la sección transversal
t
Q
Ipromedio


=
dt
dQ
t
Q
tLim
=


→ 0I =
 Unidad C/s = A (ampère) (magnitud escalar)
¿Cómo se relaciona la velocidad de arrastre con la corriente?
n = número de cargas por unidad de volumen
q = carga de una partícula
v . t = distancia recorrida en un tiempo t 
A. v. t = volumen del cilindro de longitud v.t
n A v t = número de cargas en el cilindro de volumen A. v. t 
q A. v. t = Q = carga total que fluye de la base del cilindro en un t
nqvA
t
Q
I =


=
+
+
+
+
+
+
E
A
vt
vt
Figura 1
++ + + + + +
- - -- - -
 Consideremos un conductor donde pueden 
moverse indistintamente cargas (+) y (-).
++ + + + + +
- - -- - -
E
 Aplicamos sobre él un campo eléctrico:
 Si sólo las cargas positivas se pueden 
mover…
++ + + + +
- - -- - -
E
Balance -1 q +1 q
++
 Si sólo las cargas negativas se pueden 
mover…
++ + + + + +
- - -- --
E
Balance -1 q +1 q
 ¿Qué conclusión podemos sacar de lo
mostrado en las diapositivas anteriores?
 Cualquiera sea la carga que se mueva, el
efecto es siempre el mismo: aumentar la/s
carga/s positiva/s a la derecha de la sección
e ídem con las cargas negativas a la izquierda
de la misma.
 Esto nos permite asegurar que siempre
podemos considerar el sentido de la corriente
como si fueran las cargas positivas las que se
movieran.
 Esta situación la podemos generalizar y,
entonces, hablaremos del sentido
convencional de la corriente, “como si fueran
las cargas positivas las que se mueven”,
independientemente del signo de las cargas
reales presentes en el conductor.
 La corriente es una magnitud escalar y,
estrictamente, carece de sentido.
 Pero es común y válido hablar del sentido de
la corriente como el sentido del movimiento
(dado por el sentido de la velocidad de
arrastre) de las cargas positivas.
 Ahora bien, los conductores más comúnmente
usados en las aplicaciones prácticas son
metales.
 Y en los metales, las cargas libres que pueden
moverse son electrones, los cuales poseen
carga negativa.
 No obstante, por lo visto anteriormente,
podemos aplicar la convención descrita.
 Sólo en contadas excepciones esta convención
no es válida. Pero esos casos están fuera del
alcance de este curso de Física II y por lo
tanto, para nosotros, es válida sin
excepciones.
 La corriente es, como vimos, una magnitud
escalar. Pero podemos definir una
magnitud vectorial estrechamente ligada
llamada:
 Densidad de corriente:
Se define como tal:
Unidad: A/m2 (magnitud vectorial)
== nqv
A
I
J
+
E
v
 Con esta nueva magnitud definida, veremos
que sucede en el interior del conductor con las
cargas (+), cuando se le aplica un campo
eléctrico E.
J
n (+q) (+v) = J
-
E
v
J
 Y ahora consideremos las cargas (-)…
n (-q) (v) = J
RESISTIVIDAD
¿Qué relación existe entre E (causa) y J (efecto)?
 J  E (conductores lineales u óhmicos)
→RESISTIVIDAD (función del material y la t°)
 Unidad:   mm
A
V
A
m
C
J
A
m
C
N
m
A
C
N
=====
2
2

J
E
JEEJ === 

1
TABLA 1 Resistividades a temperatura ambiente (20 °C)
Sustancia  (.m) Sustancia  (.m)
Conductores Semiconductores
Metales
Plata 1,47 . 10-8
Puros
Carbón 3,5 . 10-5
Cobre 1,72 . 10-8 Germanio 0,6
Oro 2,44 . 10-8 Silicio 2 300
Aluminio 2,63 . 10-8 Aisladores
Wolframio 5,51 . 10-8 Ámbar 5 1014
Acero 20 . 10-8 Azufre 1015
Plomo 22 . 10-8 Cuarzo
(fundido)
75 . 1016
Mercurio 95 . 10-8 Lucita > 1013
Aleaciones
Manganina 44 . 10-8 Madera 108 - 1011
Constantán 49 . 10-8 Mica 1011 - 1015
Nicrom 100 . 10-8 Teflón > 1013
Vidrio 1010 - 1014
Figura 2 Variación de la resistividad con la temperatura para 
tres conductores: un metal ordinario, (b) un metal: aleación o 
compuesto supraconductor, (c) un semiconductor.
  
TTT
Metal Supraconductor Semiconductor
(a)
(b) (c)
 Variación de la resistividad con la temperatura
( ) OOT TT −+=  1
 Para el conductor óhmico la resistividad varía
en función de la temperatura según:
 El factor  se denomina coeficiente de
temperatura de resistividad.
 Recordar el «binomio de dilatación»
A
v
I
Figura 3: Conductor de sección transversal uniforme. La densidad de corriente
es uniforme en cualquier sección transversal y el campo eléctrico es constante
en toda la longitud.
E
a
b
J
l
E =  J (1)
 Pero J = I /A
 También V= E.  (campo eléctrico 
constante)
 Entonces
 Si llamamos RESISTENCIA→
 Tendremos que: V=I.R ; R=V/A= (ohm)
A
 ρ.IV
=

A
ρ.
R

=
A
 ρ.l
I
V
=
 Que también se puede escribir:
“Para un conductor dado, la intensidad de
corriente que circula por él es directamente
proporcional a la diferencia de potencial aplicada
entre sus extremos”
 Como la resistividad de un conductor óhmico
depende de la temperatura:
T= 0 1+(t-t0); y multiplicando
en ambos miembros por l/A tendremos:
RT= R0 1+(t-t0);
 Esta ecuación nos da la variación de R con la
temperatura.
R
 V
I =
 Recordar:
1°) V = I R; para un conductor dado (R=cte): 
I depende de V (directamente proporcional)
2°) V = I R; para una V dada:
I depende del conductor (inversamente prop. a R)
3°) La ley de Ohm sólo es válida para un tramo finito
del conductor. Debe tenerse en cuenta la diferencia de
potencial (V) entre los puntos extremos que lo definen
y la resistencia (R) comprendida entre esos dos
puntos. La ley nos permite determinar la corriente en
ese tramo considerado.
4°) Esta ley NO es una propiedad de toda la materia,
sino de una porción particular: el tramo de conductor
considerado