Corrent elèctric
De Viquipèdia
El corrent elèctric és el flux o moviment de càrregues elèctriques, que poden ser negatives (electrons) o positives (forats). La unitat per al corrent elèctric del Sistema Internacional d'Unitats (SI) és l'ampere (simbolitzat com a A), que equival al flux d'un coulomb de càrrega per segon.
Taula de continguts |
[edita] Definició
La magnitud d'un corrent elèctric a un punt determinat és la derivada respecte al temps de la càrrega elèctrica:
Formalment s'escriu com:
o de manera inversa com 
La quantitat de càrrega Q que flueix per unitat de temps t és I, que és la intensitat del corrent.
[edita] Intensitat del corrent elèctric
Anomenem intensitat del corrent elèctric a la càrrega Q que passa per una secció d'un conductor en cada unitat de temps establerta. En el SI s'expressa en C/s, unitat que es denomina ampere (A). Si la intensitat és constant en el temps, parlem del corrent continu; en cas contrari, és l'altern. Si no es produeix emmagatzemament ni disminució de càrrega en cap punt del conductor, el corrent és estacionari.
[edita] Com mesurar la intensitat del corrent
Per mesurar la intensitat del corrent elèctric s'utilitza un aparell anomenat amperímetre, aquest nom ve d'amperes que és la unitat en que es mesura el corrent elèctric. Per a efectuar la mesura de la intensitat del corrent circulant l'amperímetre ha de situar-se en sèrie, és a dir, en una configuració de connexió que els borns o terminals dels dispositius es connecten seqüencialment, perquè tal que el dispositiu sigui travessat pel corrent. Això implica que l'amperímetre ha de posseir una resistència interna el més petita possible, a fi que no produeixi una caiguda de tensió apreciable. Per a això, en el cas d'instruments basats en els efectes electromagnètics del corrent elèctric, estaran dotats de bobines de fil gruixut i amb poques espires. En alguns casos, per a permetre la mesura d'intensitats superiors a les quals podrien suportar els debanaments i òrgans mecànics de l'aparell sense destruir-se, se'ls dota d'una resistència de molt petit valor col·locada en paral·lel amb el debanament, de manera que solament passarà per aquest una fracció del corrent principal. Aquesta resistència addicional rep el nom de shunt.
[edita] Tipus de corrent elèctric
Hi ha dos tipus de corrent elèctric: el corrent continu i el corrent altern.
[edita] Corrent continu
El corrent continu es caracteritza per un flux constant de càrregues cap a una única direcció. Una bateria connectada a un circuit produeix un corrent continu o flux continu de càrregues que es mouen del born o terminal negatiu cap el positiu. Aquest tipus de corrent és simbolitzat amb les lletres CC tot i que és habitual trobar l'equivalent anglès DC (Direct Current).
[edita] Corrent Altern
El corrent altern es caracteritza perquè els seu flux canvia de sentit periòdicament, de manera que el flux promedi és igual a zero, però no sempre té un valor nul. Això implica que el generador del corrent canvia periòdicament la polaritat, la periodicitat d'aquest canvi o freqüència és una de les característiques que defineixen aquest tipus de corrent. Gràcies a que pot arribar a grans distàncies de manera fàcil i sense grans pèrdues és el tipus més utilitzat per al transport d'energia elèctrica. Aquest tipus de corrent es simbolitza per CA, tot i que també és habitual trobar el seu equivalent anglès AC.
[edita] Densitat de corrent
La densitat de corrent és la quantitat de corrent per unitat de temps que travessa una unitat de superfície. Es defineix com un vector la magnitud del qual és el corrent elèctric per l'àrea de la secció transversal, en el SI es mesura en amperes per metre quadrat.
[edita] La velocitat de deriva de les càrregues elèctriques
Les partícules carregades que es mouen en un conductor ho fan constantment i en direccions aleatòries. Per tal que hi hagi un flux net de càrrega, les partícules s'han de moure també amb una velocitat de deriva conjunta mitja. Els electrons, que són els portadors de càrrega en els metalls, segueixen un camí erràtic, passant d'àtom a àtom, però generalment fluint en la direcció del camp elèctric. La velocitat a la qual flueixen pot ser calculada per mitjà de l'equació:
on
és el corrent elèctric
és el nombre de partícules carregades per unitat de volum
és l'àrea de la secció transversal del conductor
és la velocitat del flux
és la càrrega de cada partícula.
El corrent elèctric en un material sòlid presenta típicament fluxos molt lents. Per exemple, a un cable de coure amb una secció transversal de 0,5 mm², transportant un corrent de 5 A, la velocitat de deriva (velocitat mitjana a la que es mouen els electrons dins d'un sòlid) es de l'ordre d'un mil·límetre per segon. Un altre exemple, dins del buit (gairebé buit) d'un tub de raigs catòdics els electrons viatgen pràcticament en línia recta a una desena part de la velocitat de la llum.
Tanmateix, sabem que els senyals elèctrics són ones electromagnètiques que es propaguen a una velocitat molt alta fora de la superfície del conductor (movent-se a la velocitat de la llum, com es dedueix de les equacions de Maxwell). Per exemple, a les línies de corrent altern (AC), les ones d'energia electromagnètica es propaguen ràpidament per l'espai a través de l'espai que hi ha entre els fils, movent-se des de una font fins a una càrrega distant, malgrat que als fils els electrons només es mouen cap endavant i cap enrere a petites distàncies. Al mateix temps que la velocitat de les càrregues que flueixen és molt lenta, l'energia electromagnètica associada viatja a la velocitat de la llum. La proporció (tant per cent) de la velocitat del senyal a través del mitjà respecte la velocitat de la llum al buit rep el nom de factor de velocitat; per exemple, un factor de velocitat de 0,43 indicaria que la velocitat del senyal seria del 43% de la velocitat de la llum.
[edita] La llei d'Ohm
La llei d'Ohm descriu la relació entre la intensitat i la tensió en un corrent elèctric: la diferència de potencial (V) és directament proporcional a la intensitat de corrent (I) i a la resistència (R). Es descriu mitjançant la fórmula:
[edita] Exemples
A la natura trobem exemples de corrents elèctric com ara els llamps o el vent solar, la font de les aurores polars. La forma més familiar d'un corrent elèctric artificial és el flux d'electrons als fils metàl·lics, com en el cas de les xarxes elèctriques que serveixen energia elèctrica a grans distàncies, o dels petits fils dels equips elèctrics i electrònics. En electrònica hi ha altres formes de corrent com el flux d'electrons a través de resistències o a través de buit de les vàlvules de buit, el flux d'ions dins d'una bateria o el flux de forats en un semiconductor.
[edita] Electromagnetisme
Qualsevol corrent elèctric produeix un camp magnètic, que es pot representar com un conjunt de línies de camp circulars que envolten el fil conductor.
El corrent elèctric es pot mesurar directament amb un galvanòmetre, però aquest mètode comporta trencar el circuit, cosa que de vegades és un inconvenient. Per evitar tallar el circuit, es pot utilitzar la detecció del camp magnètic que genera. Els aparells que utilitzen aquest mètode són, entre d'altres, els sensors d'efecte Hall o la bobina de Rogowski.
[edita] Perills del corrent elèctric
| Valor del corrent | Efecte |
| 1-3 mA | És el llindar de percepció. No hi ha risc o perill per la salut |
| 3-10 mA | Produeix una sensació de formigueig i pot provocar moviments reflexes. |
| 10 mA | Es produeixen contraccions musculars. Si l'element en tensió és agafat per la mà, es pot produir la paràlisi dels músculs fent molt difícil deixar-ho. |
| 25 mA | Es produeix dificultat a la respiració com a conseqüència de la contracció dels músculs responsables de la respiració i del pas de corrent pels centres nerviosos que la controlen. |
| 25-30 mA | La contracció dels músculs de la respiració pot ser tant forta com per provocar la mort per asfixia. |
| 60-75 mA | Si el corrent travessa el cor pot alterar el seu funcionament, en provocar contraccions irregulars i desordenades de les fibres cardíaques (fibril·lació) que pot provocar la mort. |
