Variables eléctricas fundamentales.

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La Ingeniería en Electrónica se encarga del estudio y aplicación de los fenómenos eléctricos en la utilización de dispositivos llamados semiconductores para el control, utilización y transformación de la energía eléctrica.

- Corriente eléctrica

En presencia de otras cargas eléctricas o de campos electromagnéticos los cuerpos cargados experimentan fuerzas de naturaleza eléctrica, estas fuerzas los obligan a moverse en el mismo sentido o en sentido contrario al campo de acuerdo con el tipo de carga. Cuando esto ocurre se dice que se ha establecido una corriente eléctrica. La corriente se define como el paso de carga por unidad de tiempo a través de una sección de área determinada.

De esta forma la unidad SI para la corriente eléctrica viene definida por la carga en Coulombs por segundo, esta unidad SI es el amperio de tal forma que:

1 Amperio = 1 Coulomb / Segundo

La corriente eléctrica instantánea se define como la variación instantánea de la carga por unidad de tiempo, en otras palabras:

[pic 2]

Ecuación 1

De esta forma, la cantidad de carga que fluye por un área determinada en un intervalo de tiempo dado viene dada por:

[pic 3]

Ecuación 2

La carga en un cuerpo puede variar de diferentes formas en el tiempo, lo que da origen a diversos tipos de corriente.

A pesar de que la intensidad de corriente eléctrica es una magnitud escalar, se le puede asociar una dirección y un sentido; por convención la dirección del flujo de corriente apunta en la dirección del flujo de las cargas positivas[4], mientras que el sentido define el signo de la intensidad de corriente eléctrica.

Una misma intensidad de corriente eléctrica puede tener al menos dos representaciones según dirección y sentido, por ejemplo si por un punto dado de un circuito circulan 5A de corriente en un sentido y dirección definidos, la situación puede representarse de dos formas según ilustra la Figura 1

[pic 4]

Figura 1 Dirección y sentido de la corriente eléctrica

Cuando la corriente fluye siempre en la misma dirección independiente del tiempo, se dice que se trata de corriente directa o CD, esta a su vez puede ser continúa o no dependiendo de si varía o no con el tiempo, cuando la intensidad de corriente es invariante con el tiempo se tienen una corriente continua CC, cuando la corriente fluye siempre en el mismo sentido pero su intensidad varía con el tiempo, tenemos una corriente directa o CD

Cuando la corriente fluye en sentidos distintos en tiempos distintos se tiene una corriente alterna CA. Ver Figura 2.[5]

[pic 5]

Figura 2 Ejemplos de corriente a) Directa. b) Alterna c) Continua

Ejemplo 1

Cuantos electrones circulan por una muestra de material cuando circula una corriente de -10mA durante 10 segundos.

Solución

Se utiliza la Ecuación 2 y la carga del electrón

[pic 6]

- Resistencia Eléctrica

Para establecer una corriente eléctrica a través de una muestra de cualquier material es necesario establecer una diferencia de potencial en sus extremos que haga que las “cargas libres”[6] del material sean arrancados de la estructura y puedan fluir en dirección del polo opuesto.

Cada material sin embargo por su propia naturaleza exige de un esfuerzo particular para que sus cargas "libres" sean arrancadas, este esfuerzo depende fundamentalmente de las propiedades atómicas o moleculares del material así como de la geometría de su estructura cristalina y de la cantidad de cargas libres que esta posea; este esfuerzo particular constituye por lo tanto una propiedad intrínseca llamada resistividad(ρ) que es la oposición que ofrece un material particular al establecimiento de una corriente eléctrica a través de el. El inverso de la resistividad constituye también otra forma de caracterizar los materiales y se denomina conductividad ( σ )

Según su conductividad, los materiales se clasifican en conductores, aislantes o semiconductores como aparece en la Tabla 3

Sin embargo, dependiendo de la geometría de la muestra de material tomada, puede resultar mas difícil o fácil establecer una determinada corriente eléctrica a través de el, la medida de la oposición de una muestra de material al establecimiento de una intensidad de corriente eléctrica a través de ella se denomina Resistencia Eléctrica (R) y al igual que en el caso anterior existe también el parámetro inverso que define la facilidad que brinda una muestra de material para establecer a través de ella una corriente eléctrica ante una diferencia de potencial. Este parámetro se denomina Conductancia ( G ) y por su propia definición resulta ser el inverso de la resistencia.

Material

Conductividad (S/m)

Clasificación

Plata

6.17x10 7

Conductores

Cobre

5.80x10 7

Oro

4.2 * 10 7

Aluminio

3.82x10 7

Bronce

2.56x10 7

Magnesio

2.2x10 7

Tungsteno

1.83x10 7

Zinc

1.6x10 7

Níquel

1.45x10 7

Platino

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