La corriente eléctrica es el flujo ordenado de carga que atraviesa un conductor, y es una de las magnitudes fundamentales de toda la electricidad.
Si en el capítulo anterior dijimos que el Voltaje es la causa (la fuerza que empuja), la Corriente Eléctrica es el efecto (lo que se mueve).
Tener voltaje sin corriente es como tener un depósito de agua lleno con el grifo cerrado: hay energía potencial, pero no hay flujo. En el momento en que conectamos un conductor entre dos puntos con diferente potencial, los electrones libres empiezan a moverse ordenadamente.
A ese flujo ordenado lo llamamos Corriente Eléctrica.
La intensidad de corriente (I)
Para cuantificar este flujo, usamos la magnitud Intensidad.
La definición es simple: La intensidad es la cantidad de carga que atraviesa la sección transversal de un conductor por unidad de tiempo.
O, en su forma diferencial (más rigurosa):
El amperio (A)
La unidad de medida en el Sistema Internacional es el amperio. Si recordamos que la carga se mide en culombios (C) y el tiempo en segundos (s):
Recuerda lo que vimos antes: la magnitud de un culombio equivale a la carga de unos
Es decie En un conductor metálico de corriente continua, medir un amperio equivale a que por una sección pase 6.24 trillones de electrones.
Sentido de los electrones y sentido convencional
Aquí nos topamos con una de las “herencias históricas” más molestas de la física.
- Sentido Real: Sabemos que los electrones tienen carga negativa. Por tanto, físicamente, viajan del Polo Negativo (donde sobran) al Polo Positivo (donde faltan).
- Sentido Convencional: Sin embargo, cuando Benjamin Franklin y los pioneros estudiaban esto, no conocían el electrón. Asumieron que la carga era un “fluido positivo” que iba del Positivo al Negativo.
¿Qué hacemos hoy en día? En ingeniería y análisis de circuitos, seguimos usando el Sentido Convencional. Asumimos que la corriente sale del positivo y entra al negativo.
No os preocupéis. Las matemáticas funcionan exactamente igual. Simplemente pensad que, en vez de moverse cargas negativas a la izquierda, se mueven “huecos” positivos a la derecha. El efecto energético es el mismo.
La velocidad de la corriente
Pregunta de examen: Cuando le das al interruptor de la luz, la bombilla se enciende al instante. ¿Significa eso que los electrones viajan a la velocidad de la luz?
La respuesta corta es que no.
- La Señal Eléctrica (el campo eléctrico) sí viaja casi a la velocidad de la luz (
). Es la orden de “¡Moverse!”. - Los Electrones (la materia) son lentísimos. Su velocidad de desplazamiento (drift velocity) es de apenas unos milímetros por segundo.
La analogía del tubo de bolas: Imaginad un tubo lleno de bolas de ping-pong de extremo a extremo. Si empujáis una bola por un lado (el interruptor), instantáneamente sale una bola por el otro lado (la bombilla). El movimiento se transmite al instante, pero la bola concreta que empujaste tardará mucho en llegar al final.
Densidad de corriente (J)
Saber cuántos Amperios circulan es importante, pero para diseñar un cable, no es suficiente.
Supongamos que pasan 100 personas por un pasillo.
- Si el pasillo mide 10 metros de ancho, van cómodas.
- Si el pasillo mide 50 centímetros, habrá empujones, fricción y calor.
En electricidad pasa lo mismo. No importa solo la Intensidad que circula, sino por cuánta superficie la estamos haciendo pasar. Esto es la Densidad de Corriente.
Se mide en Amperios por metro cuadrado (
¿Por qué es importante J?
La densidad de corriente, junto con la resistividad del material, determina el calentamiento por efecto Joule.
- Si intentamos pasar mucha corriente por un cable muy fino, la densidad J se dispara.
- Aumenta la potencia disipada por unidad de volumen.
- El cable se calienta, el aislante se derrite y podemos provocar un incendio.
Por eso, al dimensionar un cable no basta con mirar la corriente y la sección. También importan el aislamiento, la forma de instalación, la temperatura ambiente, la agrupación y la caída de tensión.
- Para 10 Amperios en un cable razonable, la densidad puede ser asumible.
- Para 10 Amperios en un hilo finísimo, la densidad se dispara y el conductor se calentará muchísimo.
Regla general (muy simplificada): En instalaciones domésticas de cobre solemos movernos en rangos moderados de densidad de corriente para evitar sobrecalentamientos.
Conclusión
Ya tenemos las dos magnitudes principales definidas:
- Voltaje (V): La energía por unidad de carga (la causa).
- Intensidad (I): La cantidad de carga por segundo (el efecto).
Ahora nos falta la tercera pata del banco. ¿Qué impide que la corriente sea infinita cuando aplicamos un voltaje? ¿Por qué algunos materiales dejan pasar más corriente que otros ante el mismo voltaje?
