miniatura|La corriente eléctrica está definida por convenio en sentido contrario al desplazamiento de los electrones. miniatura|Diagrama del efecto Hall, mostrando el flujo de electrones. (en vez de la corriente convencional). Leyenda: 1. Electrones 2. Sensor o sonda Hall 3. Imanes 4. Campo magnético 5. Fuente de energía Descripción En la imagen A, una carga negativa aparece en el borde superior del sensor Hall (simbolizada con el color azul), y una positiva en el borde inferior (color rojo). En B y C, el campo eléctrico o el magnético están invertidos, causando que la polaridad se invierta. Invertir tanto la corriente como el campo magnético (imagen D) causa que la sonda asuma de nuevo una carga negativa en la esquina superior.
La corriente eléctrica es el flujo de carga eléctrica que recorre un material. También se puede definir como un flujo de partículas cargadas, como electrones o iones, que se mueven a través de un conductor eléctrico o un espacio. Se mide como la tasa neta de flujo de carga eléctrica a través de una superficie o en un volumen de control. Se debe al movimiento de las cargas (normalmente electrones) en el interior del conductor. Al caudal de corriente (cantidad de carga por unidad de tiempo) se le denomina intensidad de corriente eléctrica (símbolo: I). En el Sistema Internacional de Unidades se expresa en culombios por segundo (C/s), unidad que se denomina amperio (A), en honor del físico francés André-Marie Ampère. Una corriente eléctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce un campo magnético, fenómeno que puede aprovecharse en el electroimán.
El instrumento usado para medir la intensidad de la corriente eléctrica es el galvanómetro que, calibrado en amperios, se llama amperímetro, colocado en serie con el conductor por el que circula la corriente que se desea medir.
Historia Históricamente, la corriente eléctrica se definió como un flujo de cargas positivas (+) y se fijó el sentido convencional de circulación de la corriente, como un flujo de cargas desde el polo positivo al negativo. Sin embargo, posteriormente se observó gracias al efecto Hall, que en los metales los portadores de carga son negativos, electrones, los cuales fluyen en sentido contrario al convencional. En conclusión, el sentido convencional y el real son ciertos en tanto que los electrones como protones fluyen desde el polo negativo hasta llegar al positivo (sentido real), cosa que no contradice que dicho movimiento se inicia al lado del polo positivo donde el primer electrón se ve atraído por el polo, creando un hueco que será cubierto por otro electrón del siguiente átomo y así sucesivamente hasta llegar al polo negativo (sentido convencional). Es decir la corriente eléctrica es el paso de electrones desde el polo negativo al positivo en una progresión que comienza en el polo positivo.
En el , cuando se hicieron los primeros experimentos con electricidad, solo se disponía de carga eléctrica generada por frotamiento (electricidad estática) o por inducción. Se logró (por primera vez, en 1800) tener un movimiento constante de carga cuando el físico italiano Alessandro Volta inventó la primera pila eléctrica y fue interpretado como una corriente continua a través de los hilos y la pila por André-Marie Ampère.
Convenciones miniatura|left|Los electrones, los portadores de carga en un circuito eléctrico, fluyen en la dirección opuesta a la corriente eléctrica convencional. miniatura|derecha|El símbolo de una batería en un diagrama de circuito. En un material conductor, las partículas cargadas en movimiento que constituyen la corriente eléctrica se denominan portadores de carga. En los metales, que constituyen los cables y otros conductores de la mayoría de los circuitos eléctricos, los núcleos atómicos de los átomos cargados positivamente se mantienen en una posición fija, y los electrones cargados negativamente son los portadores de carga, libres de moverse en el metal. En otros materiales, especialmente los semiconductores, los portadores de carga pueden ser positivos o negativos, dependiendo del dopante utilizado. Los portadores de carga positivos y negativos pueden incluso estar presentes al mismo tiempo, como ocurre en un electrolito en una célula electroquímica.
Un flujo de cargas positivas da la misma corriente eléctrica, y tiene el mismo efecto en un circuito, que un flujo igual de cargas negativas en sentido contrario. Como la corriente puede ser el flujo de cargas positivas o negativas, o de ambas, se necesita una convención para la dirección de la corriente que sea independiente del tipo de portador de carga. La dirección de la "corriente convencional" se define arbitrariamente como la dirección en la que fluyen las cargas positivas. Los portadores con carga negativa, como los electrones (los portadores de carga en los cables metálicos y muchos otros componentes de los circuitos electrónicos), por lo tanto, fluyen en la dirección opuesta al flujo de corriente convencional en un circuito eléctrico.
Sentido de la corriente Una corriente en un cable o elemento de circuito puede fluir en cualquiera de las dos direcciones. Al definir una variable para representar la corriente, se debe especificar la dirección que representa la corriente positiva, normalmente mediante una flecha en el diagrama esquemático del circuito. Esto se llama la dirección de referencia de la corriente . Cuando se analizan circuitos eléctricos, la dirección real de la corriente a través de un elemento específico del circuito es normalmente desconocida hasta que se completa el análisis. En consecuencia, las direcciones de referencia de las corrientes se asignan a menudo de forma arbitraria. Cuando se resuelve el circuito, un valor negativo para la corriente implica que la dirección real de la corriente a través de ese elemento del circuito es opuesta a la de la dirección de referencia elegida.
Situaciones Entre los ejemplos naturales observables de corriente eléctrica se encuentran los rayos, la descarga eléctrica estática y el viento solar, fuente de las auroras polares.
La corriente eléctrica producida por el hombre incluye el flujo de electrones de conducción en los cables metálicos, como las líneas eléctricas aéreas que suministran energía eléctrica a través de largas distancias y los cables más pequeños dentro de los equipos eléctricos y electrónicos. Las corrientes de Foucault son corrientes eléctricas que se producen en conductores expuestos a campos magnéticos cambiantes. Del mismo modo, se producen corrientes eléctricas, especialmente en la superficie, de los conductores expuestos a ondas electromagnéticas. Cuando las corrientes eléctricas oscilantes fluyen a las tensiones adecuadas dentro de las antenas de radio, se generan ondas de radio.
En electrónica, otras formas de corriente eléctrica incluyen el flujo de electrones a través de resistencias o a través del vacío en un tubo de vacío, el flujo de iones dentro de una batería o una neurona, y el flujo de agujeros dentro de metales y semiconductores.
Conducción eléctrica Un material conductor posee gran cantidad de electrones libres, por lo que es posible el paso de la electricidad a través del mismo. Los electrones libres, aunque existen en el material, no se puede decir que pertenezcan a algún átomo determinado.
Una corriente de electricidad existe en un lugar cuando una carga neta se transporta desde ese lugar a otro en dicha región. Supongamos que la carga se mueve a través de un alambre. Si la carga q se transporta a través de una sección transversal dada del alambre, en un tiempo t, entonces la intensidad de corriente I, a través del alambre es:
Aquí Q está dada en culombios, t en segundos, e I en amperios. Por lo cual, la equivalencia es:
Una característica de los electrones libres es que, incluso sin aplicarles un campo eléctrico desde el exterior, se mueven a través del objeto de forma aleatoria debido a la energía calórica. En el caso de que no se haya aplicado ningún campo eléctrico, cumplen con la regla de que la media de estos movimientos aleatorios dentro del objeto es igual a cero. Esto es: dado un plano irreal trazado a través del objeto, si se suman las cargas (electrones) que atraviesan dicho plano en un sentido, y se sustraen las cargas que lo recorren en sentido inverso, estas cantidades se anulan.
Cuando se aplica una fuente de tensión externa (como, por ejemplo, una batería) a los extremos de un material conductor, se está aplicando un campo eléctrico sobre los electrones libres. Este campo provoca el movimiento de los mismos en dirección al terminal positivo del material (los electrones son atraídos [tomados] por el terminal positivo y rechazados [inyectados] por el negativo). Es decir, los electrones libres son los portadores de la corriente eléctrica en los materiales conductores.
Si la intensidad es constante en el tiempo, se dice que la corriente es continua; en caso contrario, se llama variable. Si no se produce almacenamiento ni disminución de carga en ningún punto del conductor, la corriente es estacionaria.
Para obtener una corriente de 1 amperio, es necesario que 1 culombio de carga eléctrica por segundo esté atravesando un plano imaginario trazado en el material conductor.
El valor I de la intensidad instantánea será:
Si la intensidad permanece constante, en cuyo caso se denota Im, utilizando incrementos finitos de tiempo se puede definir como:
Si la intensidad es variable la fórmula anterior da el valor medio de la intensidad en el intervalo de tiempo considerado.
Según la ley de Ohm, la intensidad de la corriente es igual a la tensión de la fuente dividido por la resistencia que oponen los cuerpos:
Haciendo referencia a la potencia, la intensidad equivale a la raíz cuadrada de la potencia dividida por la resistencia. En un circuito que contenga varios generadores y receptores, la intensidad es igual a:
donde es el sumatorio de las fuerzas electromotrices del circuito, es la suma de todas las fuerzas contraelectromotrices, es la resistencia equivalente del circuito, es la suma de las resistencias internas de los generadores y es el sumatorio de las resistencias internas de los receptores.
Intensidad de corriente en un elemento de volumen: , donde encontramos n como el número de cargas portadoras por unidad de volumen dV; q refiriéndose a la carga del portador; v la velocidad del portador y finalmente dS como el área de la sección del elemento de volumen de conductor.
Definición por medio del magnetismo La corriente eléctrica es el flujo de portadores de carga eléctrica, normalmente a través de un cable metálico o cualquier otro conductor eléctrico, debido a la diferencia de potencial creada por un generador de corriente. La ecuación que la describe en electromagnetismo es:
Donde es la densidad de corriente de conducción, es el vector perpendicular al diferencial de superficie, es el vector unitario normal a la superficie, y es el diferencial de superficie.
La carga eléctrica puede desplazarse cuando esté en un objeto y este es movido, como el electróforo. Un objeto se carga o se descarga eléctricamente cuando hay movimiento de carga en su interior.
Corriente continua
miniatura|Rectificador de corriente alterna en continua, con puente de Graetz. Se emplea cuando la tensión de salida tiene un valor distinto de la tensión de entrada.