Conceptos básicos de corriente eléctrica. Determinación de la corriente eléctrica.

Cuando una persona aprendió a crear y utilizar corriente eléctrica, su calidad de vida mejoró drásticamente. Ahora la importancia de la electricidad sigue aumentando cada año. Para aprender a comprender cuestiones más complejas relacionadas con la electricidad, primero hay que entender qué es la corriente eléctrica.

que es actual

La definición de corriente eléctrica es su representación en forma de un flujo dirigido de partículas portadoras en movimiento, cargadas positiva o negativamente. Los portadores de carga pueden ser:

• electrones cargados con un signo menos que se mueven en metales;
• iones en líquidos o gases;
• Huecos cargados positivamente por electrones en movimiento en semiconductores.

La corriente también está determinada por la presencia de un campo eléctrico. Sin él, no surgirá un flujo dirigido de partículas cargadas.

El concepto de corriente eléctrica.Sería incompleto sin enumerar sus manifestaciones:

1. Cualquier corriente eléctrica va acompañada de un campo magnético;
2. Los conductores se calientan a su paso;
3. Los electrolitos cambian la composición química.

Conductores y semiconductores

La corriente eléctrica sólo puede existir en un medio conductor, pero la naturaleza de su flujo es diferente:

1. Los conductores metálicos contienen electrones libres que comienzan a moverse bajo la influencia de un campo eléctrico. Cuando aumenta la temperatura, también aumenta la resistencia de los conductores, ya que el calor aumenta el movimiento de los átomos en orden caótico, lo que interfiere con los electrones libres;
2. En un medio líquido formado por electrolitos, el campo eléctrico resultante provoca un proceso de disociación: la formación de cationes y aniones, que se mueven hacia los polos positivo y negativo (electrodos) según el signo de la carga. Calentar el electrolito conduce a una disminución de la resistencia debido a una descomposición más activa de las moléculas;

¡Importante! El electrolito puede ser sólido, pero la naturaleza de la corriente que fluye en él es idéntica a la del líquido.

1. El medio gaseoso también se caracteriza por la presencia de iones que entran en movimiento. Se forma plasma. La radiación también produce electrones libres que participan en el movimiento dirigido;
2. Cuando se crea una corriente eléctrica en el vacío, los electrones liberados en el electrodo negativo se mueven hacia el electrodo positivo;
3. En los semiconductores hay electrones libres que rompen los enlaces cuando se calientan. En sus lugares quedan agujeros con una carga con un signo "más". Los agujeros y los electrones son capaces de crear un movimiento dirigido.

Los medios no conductores se llaman dieléctricos.

¡Importante! La dirección de la corriente corresponde a la dirección del movimiento de las partículas portadoras de carga con un signo más.

Tipo de corriente

1. Constante. Se caracteriza por un valor cuantitativo constante de la corriente y la dirección;
2. Variable. Con el tiempo, cambia periódicamente sus características. Se divide en varias variedades, según el parámetro que se cambie. Principalmente el valor cuantitativo de la corriente y su dirección varían a lo largo de una sinusoide;
3. Corrientes de Foucault. Ocurren cuando el flujo magnético sufre cambios. Formar circuitos cerrados sin moverse entre polos. Las corrientes parásitas provocan una intensa generación de calor y, como resultado, aumentan las pérdidas. En los núcleos de las bobinas electromagnéticas, se limitan mediante el uso de un diseño de placas aisladas individuales en lugar de una sólida.

Características electricas

1. Fuerza actual. Esta es una medida cuantitativa de la carga que pasa por unidad de tiempo a través de una sección transversal de conductores. Las cargas se miden en culombios (C), la unidad de tiempo es el segundo. La fuerza actual es C/s. La relación resultante se llamó amperio (A), que mide el valor cuantitativo de la corriente. El dispositivo de medición es un amperímetro, conectado en serie al circuito de conexión eléctrica;
2. Fuerza. La corriente eléctrica en el conductor debe superar la resistencia del medio. El trabajo invertido para superarlo durante un cierto período de tiempo será poder. En este caso, la electricidad se convierte en otros tipos de energía: se realiza trabajo. La potencia depende de la corriente y el voltaje. Su producto determinará la potencia activa. Cuando se multiplica por el tiempo, se obtiene el consumo de energía, lo que muestra el medidor. La potencia se puede medir en voltios-amperios (VA, kVA, mVA) o en vatios (W, kW, mW);
3. Voltaje. Una de las tres características más importantes. Para que fluya la corriente, es necesario crear una diferencia de potencial entre dos puntos en un circuito cerrado de conexiones eléctricas. El voltaje se caracteriza por el trabajo realizado por un campo eléctrico cuando se mueve un único portador de carga. Según la fórmula, la unidad de voltaje es J/C, que corresponde a un voltio (V). El dispositivo de medición es un voltímetro conectado en paralelo;
4. Resistencia. Caracteriza la capacidad de los conductores para pasar corriente eléctrica. Determinado por el material del conductor, la longitud y el área de la sección transversal. La medida es en ohmios (Ohm).

Leyes de la corriente eléctrica.

Los circuitos eléctricos se calculan utilizando tres leyes principales:

1. Ley de Ohm. Fue estudiado y formulado por un físico alemán a principios del siglo XIX para la corriente continua, luego se aplicó también a la corriente alterna. Establece la relación entre corriente, voltaje y resistencia. Casi cualquier circuito eléctrico se calcula según la ley de Ohm. Fórmula básica: I = U/R, o la corriente es directamente proporcional al voltaje e inversamente proporcional a la resistencia;

1. La ley de Faraday. Se refiere a la inducción electromagnética. La aparición de corrientes inductivas en los conductores se debe a la influencia de un flujo magnético que cambia con el tiempo debido a la inducción de EMF (fuerza electromotriz) en un circuito cerrado. La magnitud de la fem inducida, medida en voltios, es proporcional a la velocidad a la que cambia el flujo magnético. Gracias a la ley de inducción, los generadores producen electricidad;
2. Ley de Joule-Lenz. Es importante al calcular el calentamiento de los conductores, que se utiliza para el diseño y fabricación de dispositivos de calefacción, iluminación y otros equipos eléctricos. La ley nos permite determinar la cantidad de calor liberado durante el paso de la corriente eléctrica:

donde I es la fuerza de la corriente que fluye, R es la resistencia, t es el tiempo.

Electricidad en la atmósfera.

Puede existir un campo eléctrico en la atmósfera y se producen procesos de ionización. Aunque la naturaleza de su aparición no está del todo clara, existen varias hipótesis explicativas. El más popular es el condensador, como análogo de la representación de la electricidad en la atmósfera. Sus placas se pueden utilizar para representar la superficie terrestre y la ionosfera, entre las cuales circula un dieléctrico: el aire.

Tipos de electricidad atmosférica:

1. Descargas de rayos. Relámpagos con brillo visible y truenos. La tensión del rayo alcanza cientos de millones de voltios con una corriente de 500.000 A;

1. Fuego de San Telmo. Descarga en corona de electricidad formada alrededor de cables y mástiles;
2. Iluminación del salón. Una descarga en forma de bola que se mueve por el aire;
3. Aurora boreal. Resplandor multicolor de la ionosfera terrestre bajo la influencia de partículas cargadas que penetran desde el espacio.

El ser humano utiliza las propiedades beneficiosas de la corriente eléctrica en todos los ámbitos de la vida:

• Encendiendo;
• transmisión de señales: teléfono, radio, televisión, telégrafo;
• transporte eléctrico: trenes, coches eléctricos, tranvías, trolebuses;
• crear un microclima confortable: calefacción y aire acondicionado;
• Equipo medico;
• uso doméstico: electrodomésticos;
• computadoras y dispositivos móviles;
• industria: máquinas y equipos;
• electrólisis: producción de aluminio, zinc, magnesio y otras sustancias.

Peligro de electricidad

El contacto directo con la corriente eléctrica sin equipo de protección es mortal para los humanos. Son posibles varios tipos de impactos:

• quemadura térmica;
• degradación electrolítica de sangre y linfa con cambio en su composición;
• Las contracciones musculares convulsivas pueden provocar fibrilación cardíaca hasta que se detenga por completo y alterar el funcionamiento del sistema respiratorio.

¡Importante! La corriente que siente una persona comienza con un valor de 1 mA, si el valor actual es de 25 mA, son posibles cambios negativos graves en el cuerpo.

La característica más importante de la corriente eléctrica es que puede realizar trabajos útiles para una persona: iluminar una casa, lavar y secar la ropa, cocinar la cena, calentar una casa. Hoy en día, su uso en la transmisión de información ocupa un lugar importante, aunque no requiere un gran consumo energético.

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La corriente eléctrica se utiliza ahora en todos los edificios, sabiendo características actuales En la red eléctrica de casa siempre hay que recordar que es peligroso para la vida.

La corriente eléctrica es el efecto del movimiento direccional de cargas eléctricas (en gases - iones y electrones, en metales - electrones), bajo la influencia de un campo eléctrico.

El movimiento de cargas positivas a lo largo del campo equivale al movimiento de cargas negativas contra el campo.

Generalmente se considera que la dirección de la carga eléctrica es la dirección de la carga positiva.

• potencia actual;
• Voltaje;
• fuerza actual;
• resistencia actual.

Poder actual.

potencia de corriente electrica se llama la relación entre el trabajo realizado por la corriente y el tiempo durante el cual se realizó este trabajo.

La potencia que desarrolla una corriente eléctrica en una sección de un circuito es directamente proporcional a la magnitud de la corriente y el voltaje en esa sección. Potencia (eléctrica y mecánica) medida en Watts (W).

poder actual no depende del tiempo de pro-te-ka-niya de la corriente eléctrica en el circuito, sino que se define como el voltaje pro-from-ve-de de la intensidad de la corriente.

Voltaje.

voltaje electrico es una cantidad que muestra cuánto trabajo realiza el campo eléctrico al mover una carga de un punto a otro. El voltaje en diferentes partes del circuito será diferente.

P.ej: el voltaje en una sección de un cable vacío será muy pequeño, y el voltaje en una sección con cualquier carga será mucho mayor, y la magnitud del voltaje dependerá de la cantidad de trabajo realizado por la corriente. El voltaje se mide en voltios (1 V). Para determinar el voltaje existe una fórmula: U=A/q, donde

• U - voltaje,
• A es el trabajo realizado por la corriente para mover la carga q a una determinada sección del circuito.

Fuerza actual.

Fuerza actual Se refiere al número de partículas cargadas que fluyen a través de la sección transversal de un conductor.

priorato fuerza actual directamente proporcional al voltaje e inversamente proporcional a la resistencia.

Fuerza de corriente eléctrica medido por un instrumento llamado amperímetro. La cantidad de corriente eléctrica (la cantidad de carga transferida) se mide en amperios. Para aumentar el rango de designaciones de unidades de cambio, existen prefijos multiplicidad como micro - microamperio (μA), millas - miliamperio (mA). Otras consolas no se utilizan en el uso diario. Por ejemplo: dicen y escriben “diez mil amperios”, pero nunca dicen ni escriben 10 kiloamperios. Estos significados no se utilizan en la vida cotidiana. Lo mismo puede decirse de los nanoamperios. Suelen decir y escribir 1×10-9 Amperios.

Resistencia actual.

Resistencia eléctrica es una cantidad física que caracteriza las propiedades de un conductor que impiden el paso de la corriente eléctrica y es igual a la relación entre el voltaje en los extremos del conductor y la fuerza de la corriente que fluye a través de él.

La resistencia de los circuitos de corriente alterna y de los campos electromagnéticos alternos se describe mediante los conceptos de impedancia e impedancia característica. Resistencia actual(a menudo denotado por la letra R o r) la resistencia actual se considera, dentro de ciertos límites, un valor constante para un conductor determinado. Bajo resistencia eléctrica Comprender la relación entre el voltaje en los extremos de un conductor y la corriente que fluye a través del conductor.

Condiciones para la aparición de corriente eléctrica en un medio conductor:

1) la presencia de partículas cargadas libres;

2) si existe un campo eléctrico (existe una diferencia de potencial entre dos puntos del conductor).

Tipos de efectos de la corriente eléctrica sobre material conductor.

1) químico: un cambio en la composición química de los conductores (ocurre principalmente en electrolitos);

2) térmico: se calienta el material a través del cual fluye la corriente (este efecto está ausente en los superconductores);

3) magnético: la aparición de un campo magnético (ocurre en todos los conductores).

Principales características de la corriente.

1. La intensidad de la corriente se indica con la letra I: es igual a la cantidad de electricidad Q que pasa a través del conductor durante el tiempo t.

I=Q/t

La intensidad actual está determinada por un amperímetro.

El voltaje está determinado por un voltímetro.

3. Resistencia R del material conductor.

La resistencia depende:

a) en la sección transversal del conductor S, en su longitud l y material (indicado por la resistividad del conductor ρ);

R=pl/S

b) sobre la temperatura t°C (o T): R = R0 (1 + αt),

• donde R0 es la resistencia del conductor a 0°C,
• α - coeficiente de temperatura de resistencia;

c) para obtener diversos efectos, los conductores se pueden conectar tanto en paralelo como en serie.

Tabla de características actuales.

Compuesto	Secuencial	Paralelo
Valor de conservación	Yo 1 = Yo 2 = … = Yo n Yo = constante	U 1 = U 2 = …U n U = constante
valor suma	Voltaje e=Ast/q El valor igual al trabajo realizado por fuerzas externas para mover una carga positiva a lo largo de todo el circuito, incluida la fuente de corriente, hasta la carga se llama fuerza electromotriz de la fuente de corriente (EMF): e=Ast/q Se deben conocer las características actuales al reparar equipos eléctricos.

En primer lugar, conviene saber qué es la corriente eléctrica. La corriente eléctrica es el movimiento ordenado de partículas cargadas en un conductor. Para que surja, primero debe crearse un campo eléctrico, bajo cuya influencia las partículas cargadas antes mencionadas comenzarán a moverse.

El primer conocimiento de la electricidad, hace muchos siglos, se relacionaba con las “cargas” eléctricas producidas por fricción. Ya en la antigüedad se sabía que el ámbar, frotado con lana, adquiría la capacidad de atraer objetos ligeros. Pero no fue hasta finales del siglo XVI que el médico inglés Gilbert estudió en detalle este fenómeno y descubrió que muchas otras sustancias tenían exactamente las mismas propiedades. Los cuerpos que, como el ámbar, después de frotarse, pueden atraer objetos ligeros, los llamó electrizados. Esta palabra se deriva del electrón griego - "ámbar". Actualmente decimos que los cuerpos en este estado tienen cargas eléctricas, y los propios cuerpos se denominan “cargados”.

Las cargas eléctricas siempre surgen cuando diferentes sustancias entran en estrecho contacto. Si los cuerpos son sólidos, su estrecho contacto se ve impedido por protuberancias e irregularidades microscópicas que están presentes en su superficie. Al apretar estos cuerpos y frotarlos entre sí, juntamos sus superficies, que sin presión sólo se tocarían en unos pocos puntos. En algunos cuerpos, las cargas eléctricas pueden moverse libremente entre diferentes partes, pero en otros esto es imposible. En el primer caso, los cuerpos se denominan "conductores" y, en el segundo, "dieléctricos o aislantes". Son conductores todos los metales, soluciones acuosas de sales y ácidos, etc. Ejemplos de aislantes son el ámbar, el cuarzo, la ebonita y todos los gases que se encuentran en condiciones normales.

Sin embargo, cabe señalar que la división de los cuerpos en conductores y dieléctricos es muy arbitraria. Todas las sustancias conducen la electricidad en mayor o menor medida. Las cargas eléctricas son positivas y negativas. Este tipo de corriente no durará mucho, porque el cuerpo electrificado se quedará sin carga. Para que continúe existiendo una corriente eléctrica en un conductor, es necesario mantener un campo eléctrico. Para estos fines se utilizan fuentes de corriente eléctrica. El caso más simple de aparición de corriente eléctrica es cuando un extremo del cable está conectado a un cuerpo electrificado y el otro a tierra.

Los circuitos eléctricos que suministran corriente a las bombillas y a los motores eléctricos no aparecieron hasta la invención de las pilas, que se remonta aproximadamente al año 1800. Después de esto, el desarrollo de la doctrina de la electricidad fue tan rápido que en menos de un siglo pasó a ser no sólo una parte de la física, sino que formó la base de una nueva civilización eléctrica.

Cantidades básicas de corriente eléctrica.

Cantidad de electricidad y corriente.. Los efectos de la corriente eléctrica pueden ser fuertes o débiles. La intensidad de la corriente eléctrica depende de la cantidad de carga que fluye por el circuito en una determinada unidad de tiempo. Cuantos más electrones se movieran de un polo de la fuente al otro, mayor sería la carga total transferida por los electrones. Esta carga neta se llama cantidad de electricidad que pasa a través de un conductor.

En particular, el efecto químico de la corriente eléctrica depende de la cantidad de electricidad, es decir, cuanto mayor sea la carga que pase a través de la solución electrolítica, más sustancia se depositará en el cátodo y el ánodo. En este sentido, la cantidad de electricidad se puede calcular pesando la masa de la sustancia depositada sobre el electrodo y conociendo la masa y carga de un ion de esta sustancia.

La intensidad de la corriente es una cantidad que es igual a la relación entre la carga eléctrica que pasa a través de la sección transversal del conductor y el tiempo de su flujo. La unidad de carga es el culombio (C), el tiempo se mide en segundos (s). En este caso, la unidad de corriente se expresa en C/s. Esta unidad se llama amperio (A). Para medir la corriente en un circuito se utiliza un dispositivo de medición eléctrico llamado amperímetro. Para su inclusión en el circuito, el amperímetro está equipado con dos terminales. Está conectado en serie al circuito.

Tensión eléctrica. Ya sabemos que la corriente eléctrica es el movimiento ordenado de partículas cargadas: los electrones. Este movimiento se crea mediante un campo eléctrico, que realiza una cierta cantidad de trabajo. Este fenómeno se llama trabajo de la corriente eléctrica. Para mover más carga a través de un circuito eléctrico en 1 s, el campo eléctrico debe realizar más trabajo. En base a esto, resulta que el trabajo de la corriente eléctrica debería depender de la fuerza de la corriente. Pero hay un valor más del que depende el trabajo de la corriente. Esta cantidad se llama voltaje.

El voltaje es la relación entre el trabajo realizado por la corriente en una determinada sección de un circuito eléctrico y la carga que fluye a través de la misma sección del circuito. El trabajo actual se mide en julios (J), la carga, en culombios (C). En este sentido, la unidad de medida de la tensión pasará a ser 1 J/C. Esta unidad se llamó voltio (V).

Para que surja voltaje en un circuito eléctrico, se necesita una fuente de corriente. Cuando el circuito está abierto, el voltaje está presente solo en los terminales de la fuente de corriente. Si esta fuente de corriente está incluida en el circuito, también surgirá voltaje en secciones individuales del circuito. En este sentido, aparecerá una corriente en el circuito. Es decir, podemos decir brevemente lo siguiente: si no hay voltaje en el circuito, no hay corriente. Para medir el voltaje se utiliza un instrumento de medición eléctrico llamado voltímetro. En apariencia, se parece al amperímetro mencionado anteriormente, con la única diferencia de que en la escala del voltímetro está escrita la letra V (en lugar de la A en el amperímetro). El voltímetro tiene dos terminales, con la ayuda de los cuales se conecta en paralelo al circuito eléctrico.

Resistencia eléctrica. Después de conectar varios conductores y un amperímetro al circuito eléctrico, se puede notar que cuando se utilizan diferentes conductores, el amperímetro da diferentes lecturas, es decir, en este caso, la intensidad de la corriente disponible en el circuito eléctrico es diferente. Este fenómeno puede explicarse por el hecho de que diferentes conductores tienen diferente resistencia eléctrica, que es una cantidad física. Fue nombrado Ohm en honor al físico alemán. Como regla general, en física se utilizan unidades más grandes: kiloohmio, megaohmio, etc. La resistencia de un conductor generalmente se indica con la letra R, la longitud del conductor es L y el área de la sección transversal es S En este caso, la resistencia se puede escribir como una fórmula:

R = r * L/S

donde el coeficiente p se llama resistividad. Este coeficiente expresa la resistencia de un conductor de 1 m de largo con una sección transversal igual a 1 m2. La resistencia específica se expresa en Ohmios x m. Dado que los cables suelen tener una sección transversal bastante pequeña, sus áreas suelen expresarse en milímetros cuadrados. En este caso, la unidad de resistividad será Ohm x mm2/m. En la siguiente tabla. La Figura 1 muestra las resistividades de algunos materiales.

Tabla 1. Resistividad eléctrica de algunos materiales.
Material	p, Ohmios x m2/m	Material	p, Ohmios x m2/m
Cobre	0,017	Aleación de platino-iridio	0,25
Oro	0,024	Grafito	13
Latón	0,071	Carbón	40
Estaño	0,12	Porcelana	1019
Dirigir	0,21	Ebonita	1020
Metal o aleación
Plata	0,016	Manganina (aleación)	0,43
Aluminio	0,028	Constantán (aleación)	0,50
Tungsteno	0,055	Mercurio	0,96
Hierro	0,1	Nicromo (aleación)	1,1
Níquel (aleación)	0,40	Fechral (aleación)	1,3
		Cromel (aleación)	1,5

Según la tabla. 1 queda claro que el cobre tiene la resistividad eléctrica más baja y la aleación metálica la más alta. Además, los dieléctricos (aislantes) tienen una alta resistividad.

Capacidad eléctrica. Ya sabemos que dos conductores aislados entre sí pueden acumular cargas eléctricas. Este fenómeno se caracteriza por una cantidad física llamada capacitancia eléctrica. La capacitancia eléctrica de dos conductores no es más que la relación entre la carga de uno de ellos y la diferencia de potencial entre este conductor y el vecino. Cuanto menor sea el voltaje cuando los conductores reciben una carga, mayor será su capacidad. La unidad de capacitancia eléctrica es el faradio (F). En la práctica, se utilizan fracciones de esta unidad: microfaradio (μF) y picofaradio (pF).

Si tomas dos conductores aislados entre sí y los colocas a poca distancia uno del otro, obtendrás un condensador. La capacitancia de un capacitor depende del espesor de sus placas y del espesor del dieléctrico y de su permeabilidad. Al reducir el espesor del dieléctrico entre las placas del condensador, se puede aumentar significativamente la capacitancia de este último. En todos los condensadores, además de su capacidad, se debe indicar la tensión para la que están diseñados estos dispositivos.

Trabajo y potencia de la corriente eléctrica.. De lo anterior queda claro que la corriente eléctrica realiza algún trabajo. Al conectar motores eléctricos, la corriente eléctrica hace funcionar todo tipo de equipos, mueve trenes por las vías, ilumina las calles, calienta el hogar, y además produce un efecto químico, es decir, permite la electrólisis, etc. Podemos decir que el trabajo realizado por la corriente en una determinada sección del circuito es igual a la corriente del producto, el voltaje y el tiempo durante el cual se realizó el trabajo. El trabajo se mide en julios, el voltaje en voltios, la corriente en amperios y el tiempo en segundos. En este sentido, 1 J = 1B x 1A x 1s. De esto resulta que para medir el trabajo de la corriente eléctrica, se deben usar tres instrumentos a la vez: un amperímetro, un voltímetro y un reloj. Pero esto es engorroso e ineficaz. Por lo tanto, normalmente el trabajo de la corriente eléctrica se mide con contadores eléctricos. Este dispositivo contiene todos los dispositivos anteriores.

La potencia de una corriente eléctrica es igual a la relación entre el trabajo de la corriente y el tiempo durante el cual se realizó. La potencia se designa con la letra “P” y se expresa en vatios (W). En la práctica se utilizan kilovatios, megavatios, hectovatios, etc.. Para medir la potencia del circuito es necesario llevar un vatímetro. Los ingenieros eléctricos expresan el trabajo de la corriente en kilovatios-hora (kWh).

Leyes básicas de la corriente eléctrica.

Ley de Ohm. El voltaje y la corriente se consideran las características más útiles de los circuitos eléctricos. Una de las principales características del uso de la electricidad es el rápido transporte de energía de un lugar a otro y su transferencia al consumidor en la forma requerida. El producto de la diferencia de potencial y la corriente da potencia, es decir, la cantidad de energía liberada en el circuito por unidad de tiempo. Como se mencionó anteriormente, para medir la potencia en un circuito eléctrico se necesitarían 3 dispositivos. ¿Es posible arreglárselas con uno solo y calcular la potencia a partir de sus lecturas y alguna característica del circuito, como su resistencia? A mucha gente le gustó esta idea y la encontró fructífera.

Entonces, ¿cuál es la resistencia de un cable o circuito en su conjunto? ¿Tiene un cable, como las tuberías de agua o las tuberías de un sistema de vacío, una propiedad permanente que podría llamarse resistencia? Por ejemplo, en las tuberías, la relación entre la diferencia de presión que produce el flujo dividida por el caudal suele ser una característica constante de la tubería. De manera similar, el flujo de calor en un alambre se rige por una relación simple que involucra la diferencia de temperatura, el área de la sección transversal del alambre y su longitud. El descubrimiento de tal relación para los circuitos eléctricos fue el resultado de una búsqueda exitosa.

En la década de 1820, el maestro de escuela alemán Georg Ohm fue el primero en empezar a buscar la relación antes mencionada. En primer lugar, luchó por la fama y la fama que le permitirían enseñar en la universidad. Por eso eligió un área de investigación que prometía ventajas especiales.

Om era hijo de un mecánico, por lo que sabía dibujar alambre metálico de diferentes espesores, que necesitaba para los experimentos. Como en aquellos días era imposible comprar alambre adecuado, Om lo hizo él mismo. Durante sus experimentos, probó diferentes longitudes, diferentes espesores, diferentes metales e incluso diferentes temperaturas. Varió todos estos factores uno por uno. En la época de Ohm, las baterías todavía estaban débiles y producían una corriente inconsistente. En este sentido, el investigador utilizó como generador un termopar, cuya unión caliente se colocó en la llama. Además, utilizó un tosco amperímetro magnético y midió diferencias de potencial (Ohm las llamó "voltajes") cambiando la temperatura o el número de uniones térmicas.

El estudio de los circuitos eléctricos apenas ha comenzado a desarrollarse. Después de que se inventaron las baterías alrededor de 1800, comenzaron a desarrollarse mucho más rápido. Se diseñaron y fabricaron varios dispositivos (muy a menudo a mano), se descubrieron nuevas leyes, aparecieron conceptos y términos, etc. Todo esto condujo a una comprensión más profunda de los fenómenos y factores eléctricos.

La actualización de los conocimientos sobre la electricidad, por un lado, fue la causa del surgimiento de un nuevo campo de la física y, por otro lado, fue la base para el rápido desarrollo de la ingeniería eléctrica, es decir, baterías, generadores, sistemas de suministro de energía para iluminación. y se inventaron los accionamientos eléctricos, hornos eléctricos, motores eléctricos, etc., otros.

Los descubrimientos de Ohm fueron de gran importancia tanto para el desarrollo del estudio de la electricidad como para el desarrollo de la ingeniería eléctrica aplicada. Permitieron predecir fácilmente las propiedades de los circuitos eléctricos de corriente continua y, posteriormente, de corriente alterna. En 1826, Ohm publicó un libro en el que esbozaba conclusiones teóricas y resultados experimentales. Pero sus esperanzas no se cumplieron; el libro fue recibido con burla. Esto sucedió porque el método de experimentación tosca parecía poco atractivo en una época en la que muchos estaban interesados ​​en la filosofía.

No tuvo más remedio que dejar su puesto docente. No logró un nombramiento en la universidad por el mismo motivo. Durante 6 años, el científico vivió en la pobreza, sin confianza en el futuro, experimentando un sentimiento de amarga decepción.

Pero poco a poco sus obras fueron ganando fama, primero fuera de Alemania. Om era respetado en el extranjero y se benefició de sus investigaciones. En este sentido, sus compatriotas se vieron obligados a reconocerlo en su tierra natal. En 1849 recibió una cátedra en la Universidad de Munich.

Ohm descubrió una ley simple que establece la relación entre corriente y voltaje para un trozo de cable (para parte de un circuito, para todo el circuito). Además, compiló reglas que le permiten determinar qué cambiará si toma un cable de otro tamaño. La ley de Ohm se formula de la siguiente manera: la intensidad de la corriente en una sección de un circuito es directamente proporcional al voltaje en esta sección e inversamente proporcional a la resistencia de la sección.

Ley de Joule-Lenz. La corriente eléctrica en cualquier parte del circuito realiza algún trabajo. Por ejemplo, tomemos cualquier sección del circuito entre cuyos extremos haya un voltaje (U). Por definición de voltaje eléctrico, el trabajo realizado al mover una unidad de carga entre dos puntos es igual a U. Si la intensidad de la corriente en una sección determinada del circuito es igual a i, entonces en el tiempo t la carga pasará, y por tanto el trabajo de la corriente eléctrica en este tramo será:

A = unidad

Esta expresión es válida para corriente continua en cualquier caso, para cualquier sección del circuito, que puede contener conductores, motores eléctricos, etc. La potencia actual, es decir, trabajo por unidad de tiempo, es igual a:

P = A/t = Ui

Esta fórmula se utiliza en el sistema SI para determinar la unidad de voltaje.

Supongamos que la sección del circuito es un conductor estacionario. En este caso, todo el trabajo se convertirá en calor, que se liberará en este conductor. Si el conductor es homogéneo y obedece la ley de Ohm (esto incluye todos los metales y electrolitos), entonces:

U = ir

donde r es la resistencia del conductor. En este caso:

A = rt2i

Esta ley fue deducida experimentalmente por primera vez por E. Lenz e, independientemente de él, por Joule.

Cabe señalar que los conductores calefactores tienen numerosas aplicaciones en tecnología. Las más comunes e importantes son las lámparas incandescentes.

Ley de inducción electromagnética. En la primera mitad del siglo XIX, el físico inglés M. Faraday descubrió el fenómeno de la inducción magnética. Este hecho, que pasó a ser propiedad de muchos investigadores, dio un poderoso impulso al desarrollo de la ingeniería eléctrica y de radio.

Durante sus experimentos, Faraday descubrió que cuando cambia el número de líneas de inducción magnética que penetran en una superficie limitada por un circuito cerrado, surge una corriente eléctrica en ella. Ésta es la base de quizás la ley más importante de la física: la ley de la inducción electromagnética. La corriente que se produce en el circuito se llama inducción. Debido al hecho de que una corriente eléctrica surge en un circuito solo cuando las cargas libres se exponen a fuerzas externas, cuando un flujo magnético cambiante pasa a lo largo de la superficie de un circuito cerrado, estas mismas fuerzas externas aparecen en él. La acción de fuerzas externas en física se llama fuerza electromotriz o fem inducida.

La inducción electromagnética también aparece en conductores abiertos. Cuando un conductor cruza líneas de fuerza magnéticas, aparece voltaje en sus extremos. La razón de la aparición de tal voltaje es la fem inducida. Si el flujo magnético que pasa a través de un circuito cerrado no cambia, no aparece corriente inducida.

Usando el concepto de "fem de inducción", podemos hablar de la ley de la inducción electromagnética, es decir, la fem de inducción en un circuito cerrado es igual en magnitud a la tasa de cambio del flujo magnético a través de la superficie delimitada por el circuito.

La regla de Lenz. Como ya sabemos, en un conductor surge una corriente inducida. Dependiendo de las condiciones de su aparición, tiene una dirección diferente. En esta ocasión, el físico ruso Lenz formuló la siguiente regla: la corriente inducida que surge en un circuito cerrado siempre tiene una dirección tal que el campo magnético que crea no permite cambiar el flujo magnético. Todo esto provoca la aparición de una corriente de inducción.

La corriente de inducción, como cualquier otra, tiene energía. Esto significa que ante una corriente de inducción aparece energía eléctrica. Según la ley de conservación y transformación de la energía, la energía antes mencionada sólo puede surgir debido a la cantidad de energía de algún otro tipo de energía. Por tanto, la regla de Lenz corresponde plenamente a la ley de conservación y transformación de la energía.

Además de la inducción, en la bobina puede aparecer la llamada autoinducción. Su esencia es la siguiente. Si surge una corriente en la bobina o cambia su intensidad, aparece un campo magnético cambiante. Y si el flujo magnético que pasa a través de la bobina cambia, entonces aparece en ella una fuerza electromotriz, que se llama fem de autoinducción.

Según la regla de Lenz, la fem autoinductiva al cerrar un circuito interfiere con la intensidad de la corriente y evita que aumente. Cuando el circuito está apagado, la fem autoinductiva reduce la intensidad de la corriente. En el caso de que la intensidad de la corriente en la bobina alcance un cierto valor, el campo magnético deja de cambiar y la fem de autoinducción se vuelve cero.

Los primeros descubrimientos relacionados con el trabajo de la electricidad comenzaron en el siglo VII a.C. El filósofo griego Tales de Mileto descubrió que cuando se frota el ámbar contra la lana, éste puede atraer objetos livianos. "Electricidad" se traduce del griego como "ámbar". En 1820, André-Marie Ampère estableció la ley de la corriente continua. Posteriormente, la magnitud de la corriente o en qué se mide la corriente eléctrica comenzó a denotarse en amperios.

Significado del término

El concepto de corriente eléctrica se puede encontrar en cualquier libro de texto de física. Corriente eléctrica- este es el movimiento ordenado de partículas cargadas eléctricamente en una dirección. Para que el hombre común entienda qué es la corriente eléctrica, conviene utilizar un diccionario de electricista. En él, el término designa el movimiento de electrones a través de un conductor o de iones a través de un electrolito.

Dependiendo del movimiento de electrones o iones dentro de un conductor se distinguen los siguientes: tipos de corrientes:

• constante;
• variable;
• periódica o pulsante.

Magnitudes de medida básicas

Fuerza de corriente eléctrica- el principal indicador que utilizan los electricistas en su trabajo. La intensidad de la corriente eléctrica depende de la cantidad de carga que fluye a través del circuito eléctrico durante un período de tiempo determinado. Cuanto mayor sea el número de electrones que fluyan desde un principio de la fuente hasta el final, mayor será la carga transferida por los electrones.

Cantidad que se mide por la relación entre la carga eléctrica que fluye a través de la sección transversal de partículas en un conductor y el tiempo de su paso. La carga se mide en culombios, el tiempo en segundos y una unidad de flujo eléctrico se determina por la relación entre carga y tiempo (culombio a segundo) o amperios. La determinación de la corriente eléctrica (su intensidad) se produce conectando secuencialmente dos terminales en el circuito eléctrico.

Cuando funciona una corriente eléctrica, el movimiento de partículas cargadas se logra mediante un campo eléctrico y depende de la fuerza del movimiento de los electrones. El valor del que depende el trabajo de una corriente eléctrica se llama voltaje y está determinado por la relación entre el trabajo de la corriente en una parte específica del circuito y la carga que pasa por la misma parte. La unidad de medida voltios se mide con un voltímetro cuando dos terminales del dispositivo están conectados a un circuito en paralelo.

La cantidad de resistencia eléctrica depende directamente del tipo de conductor utilizado, su longitud y sección transversal. Se mide en ohmios.

La potencia está determinada por la relación entre el trabajo realizado por el movimiento de las corrientes y el momento en que se produjo este trabajo. La potencia se mide en vatios.

Una cantidad física como la capacitancia está determinada por la relación entre la carga de un conductor y la diferencia de potencial entre el mismo conductor y el vecino. Cuanto menor sea el voltaje cuando los conductores reciben una carga eléctrica, mayor será su capacidad. Se mide en faradios.

La cantidad de trabajo realizado por la electricidad en un cierto intervalo de la cadena se encuentra utilizando el producto de la corriente, el voltaje y el período de tiempo durante el cual se realizó el trabajo. Este último se mide en julios. El funcionamiento de la corriente eléctrica se determina mediante un medidor que conecta las lecturas de todas las cantidades, es decir, voltaje, fuerza y ​​tiempo.

Técnicas de seguridad eléctrica

El conocimiento de las reglas de seguridad eléctrica ayudará a prevenir una emergencia y protegerá la salud y la vida humana. Dado que la electricidad tiende a calentar el conductor, siempre existe la posibilidad de que se produzca una situación peligrosa para la salud y la vida. Para garantizar la seguridad en casa debe cumplirse lo siguiente simple pero reglas importantes:

1. El aislamiento de la red debe estar siempre en buenas condiciones para evitar sobrecargas o posibilidad de cortocircuitos.
2. La humedad no debe entrar en contacto con aparatos eléctricos, cables, paneles, etc. Además, un ambiente húmedo provoca cortocircuitos.
3. Asegúrese de conectar a tierra todos los dispositivos eléctricos.
4. Evite sobrecargar el cableado eléctrico ya que existe el riesgo de que se incendie.

Las precauciones de seguridad al trabajar con electricidad implican el uso de guantes de goma, manoplas, tapetes, dispositivos de descarga, dispositivos de conexión a tierra para áreas de trabajo, disyuntores o fusibles con protección térmica y actual.

Los electricistas experimentados, cuando existe la posibilidad de una descarga eléctrica, trabajan con una mano y la otra en el bolsillo. De esta forma, el circuito mano a mano se interrumpe en caso de un contacto involuntario con el escudo u otro equipo puesto a tierra. Si el equipo conectado a la red se incendia, extinga el fuego exclusivamente con extintores de polvo o dióxido de carbono.

Aplicación de corriente eléctrica.

La corriente eléctrica tiene muchas propiedades que permiten su uso en casi todos los ámbitos de la actividad humana. Formas de utilizar la corriente eléctrica:

La electricidad es hoy la forma de energía más respetuosa con el medio ambiente. En la economía moderna, el desarrollo de la industria eléctrica tiene una importancia planetaria. En el futuro, si hay escasez de materias primas, la electricidad ocupará una posición de liderazgo como fuente inagotable de energía.

Hoy en día es difícil imaginar la vida sin un fenómeno como la electricidad, pero la humanidad no hace mucho aprendió a utilizarla para sus propios fines. El estudio de la esencia y las características de este tipo especial de materia tomó varios siglos, pero incluso ahora no podemos decir con confianza que sepamos absolutamente todo al respecto.

El concepto y esencia de la corriente eléctrica.

La corriente eléctrica, como se sabe en los cursos escolares de física, no es más que el movimiento ordenado de partículas cargadas. Estos últimos pueden ser electrones o iones cargados negativamente. Se cree que este tipo de materia sólo puede surgir en los llamados conductores, pero esto está lejos de ser cierto. El caso es que cuando cualquier cuerpo entra en contacto, siempre surge un cierto número de partículas con cargas opuestas que pueden comenzar a moverse. En los dieléctricos, el libre movimiento de los mismos electrones es muy difícil y requiere enormes fuerzas externas, por eso dicen que no conducen corriente eléctrica.

Condiciones para la existencia de corriente en el circuito.

Los científicos han observado desde hace tiempo que este fenómeno físico no puede surgir ni persistir durante mucho tiempo por sí solo. Las condiciones para la existencia de corriente eléctrica incluyen varias disposiciones importantes. En primer lugar, este fenómeno es imposible sin la presencia de electrones e iones libres, que actúan como transmisores de carga. En segundo lugar, para que estas partículas elementales comiencen a moverse de manera ordenada, es necesario crear un campo, cuya característica principal es la diferencia de potencial entre cualquier punto del electricista. Finalmente, en tercer lugar, una corriente eléctrica no puede existir durante mucho tiempo sólo bajo la influencia de las fuerzas de Coulomb, ya que los potenciales se igualarán gradualmente. Por eso se necesitan ciertos componentes que sean convertidores de diversos tipos de energía mecánica y térmica. Suelen denominarse fuentes actuales.

Pregunta sobre fuentes actuales

Las fuentes de corriente eléctrica son dispositivos especiales que generan un campo eléctrico. Los más importantes incluyen celdas galvánicas, paneles solares, generadores y baterías. caracterizados por su potencia, productividad y tiempo de funcionamiento.

Corriente, voltaje, resistencia.

Como cualquier otro fenómeno físico, la corriente eléctrica tiene una serie de características. Los más importantes incluyen su fuerza, voltaje del circuito y resistencia. El primero de ellos es una característica cuantitativa de la carga que pasa por la sección transversal de un conductor en particular por unidad de tiempo. El voltaje (también llamado fuerza electromotriz) no es más que la magnitud de la diferencia de potencial debido a la cual una carga que pasa realiza una cierta cantidad de trabajo. Finalmente, la resistencia es una característica interna de un conductor, que muestra cuánta fuerza debe ejercer una carga para atravesarlo.