La física
está
eléctrica.
Corriente eléctrica
Una corriente eléctrica es todo movimiento de carga de una región a otra. En esta
sección estudiaremos las corrientes en los materiales conductores. La gran mayoría de
aplicaciones tecnológicas de cargas en movimiento implican corrientes de este tipo.
En situaciones electrostáticas (las cuales se analizaron en los capítulos 21 a 24), el
campo eléctrico dentro de un conductor es igual a cero, y no hay corriente. Sin embargo,
esto no significa que todas las cargas en el interior del conductor estén en reposo.
En un metal común, como el cobre o el aluminio, algunos de los electrones están en libertad
para moverse dentro del material conductor. Estos electrones libres se mueven
al azar en todas direcciones, en forma parecida a como lo hacen las moléculas de un
gas, sólo que con una rapidez mucho mayor, del orden de 106 m>s. No obstante, los
electrones no escapan del material conductor, ya que son atraídos hacia los iones positivos
del material. El movimiento de los electrones es aleatorio, por lo que no hay un
flujo neto de carga en ninguna dirección y, por consiguiente, no existe corriente.
Resistividad
La densidad de corriente en un conductor depende del campo eléctrico y de las
propiedades del material. En general, esta dependencia es muy compleja. Pero para
ciertos materiales, en especial metálicos, a una temperatura dada, es casi directamente
proporcional a y la razón de las magnitudes de E y J es constante. Esta relación,
llamada ley de Ohm, fue descubierta en 1826 por el físico alemán Georg Simon
Ohm (1787-1854). En realidad, la palabra “ley” debería escribirse entre comillas, ya
que la ley de Ohm —al igual que la ecuación de los gases ideales y la ley de Hooke—
es un modelo idealizado que describe muy bien el comportamiento de ciertos
materiales, pero no es una descripción general de toda la materia. En el siguiente análisis
supondremos que es válida la ley de Ohm, aun cuando existen muchos casos en
que no lo es. La situación es comparable a nuestra representación del comportamiento
de las fuerzas de fricción estática y cinética, las cuales fueron tratadas como si fueran
directamente proporcionales a la fuerza normal, aunque sabíamos que en el mejor
de los casos ésta era una descripción aproximada.
Resistencia
Fuerza Electromotriz
influencia que hace que la corriente fluya del potencial menor al mayor se llamaLa
fuerza electromotriz (se abrevia fem). Éste es un término inadecuado porque la fem
no es una fuerza, sino una cantidad de energía por unidad de carga, como el potencial.
La unidad del SI de la fem es la misma que la del potencial, el volt (1V 5 1 J>C). Una
batería de linterna común tiene una fem de 1.5 V; esto significa que la batería hace un
trabajo de 1.5 J por cada coulomb de carga que pasa a través de ella. Para denotar la
fem se usará el símbolo (la letra E manuscrita).
Todo circuito completo con corriente constante debe incluir algún dispositivo que
provea una fem. Tal dispositivo recibe el nombre de fuente de fem. Algunos ejemplos
de fuentes de fem son las baterías, los generadores eléctricos, las celdas solares,
los termopares y las celdas de combustible. Todos estos dispositivos convierten
energía de alguna forma (mecánica, química, térmica, etcétera) en energía potencial
eléctrica y la transfieren al circuito al que está conectado el dispositivo.