Corriente eléctrica

Una corriente eléctrica consiste en un chorro de partículas cargadas o iones. Esta definición es aplicable a los iones en un acelerador de cualquier clase, a los de una solución electrolítica, a los de un gas ionizado o plasma, o a los electrones en un conductor metálico. A fin de que se produzca una corriente eléctrica, debe aplicarse un campo eléctrico para mover las partículas cargadas en una dirección determinada.

La intensidad de una corriente eléctrica se define como la carga eléctrica que pasa por unidad de tiempo a través de una sección de la región donde ésta fluye, como, por ejemplo, la sección del tubo de un acelerador o de un alambre metálico. En consecuencia, si en el tiempo t, pasan N partículas, cada una con carga q, ,a través de una sección del medio conductor, la carga total Q que ha pasado es Q = Nq, y la intensidad de la corriente es:

Ecuación 1

En realidad, la expresión anterior da la corriente, media en el tiempo t; la corriente instantánea es:

Ecuación 2

La corriente eléctrica se expresa en coulomb/segundo o s^-1 C, unidad llamada ampere (abreviado A) en honor del físico francés André M. Ampère (1775-1836). Un ampere es la intensidad de una corriente eléctrica que corresponde al paso de un coulomb a través de una sección del material en un segundo.

La dirección de una corriente eléctrica se supone que es la del movimiento de las partículas cargadas positivamente. Es la misma dirección del campo eléctrico aplicado o de la diferencia de potencial que produce el movimiento de las partículas cargadas (fig. 1.a). De ahí que, si una corriente se debe al movimiento de partículas cargadas negativamente, tal como los electrones, el sentido de la corriente es opuesto al del movimiento real de los mismos (fig. 1.b).



Figura 1. Corriente eléctrica I resultante del movimiento de iones positivos y negativos producido por un campo eléctrico.

 Mantener una corriente eléctrica requiere energía porque los iones son acelerados por el campo eléctrico. Supongamos que en el tiempo t haya N iones, cada uno con carga q, moviéndose a través de una diferencia de potencial V. Cada ion adquiere la energía qV, y la energía total adquirida es NqV = QV. La energía por unidad de tiempo, o la potencia requerida para mantener la corriente, es entonces:

Ecuación 3

También da la rapidez con que se transfiere energía al blanco del acelerador, y por lo tanto la rapidez con la cual el sistema de enfriamiento del blanco debe sacar energía. Vemos asi, que la expresión; (3) tiene validez general y da la potencia necesaria para mantener una corriente eléctrica I a través de una diferencia de potencial V aplicada a dos puntos de cualquier medio conductor. Nótese que, según la ec. (3),

Ecuación 4

de modo que las unidades son compatibles.