Objetivo del tema: Resolver circuitos de corriente directa aplicando corriente y densidad de corriente, resistividad y su variación con la temperatura, ley de Ohm, agrupamientos de resistores, potencia, ley de Joule, rendimiento eléctrico y leyes de Kirchhoff.
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Corriente eléctrica, densidad de corriente y velocidad de arrastre

En electrostática (subtema 1.8) las cargas estaban quietas. En electrodinámica se mueven: la intensidad de corriente eléctrica es la carga que atraviesa la sección transversal de un conductor por cada segundo. Un ampere es un coulomb por segundo. Por convención la corriente apunta en el sentido en que se moverían las cargas positivas, es decir, al revés de como se mueven los electrones libres del metal.

\(I = \frac{Q}{t} = n\,q\,v_d\,A \qquad J = \frac{I}{A} = n\,q\,v_d\)

Aquí n n es la densidad de portadores (electrones libres por m3 \text{m}^3 ), q=1.6×1019C q = 1.6\times10^{-19}\,\text{C} la carga del electrón, A A el área de la sección transversal y vd v_d la velocidad de arrastre: la velocidad promedio con la que el enjambre de electrones avanza a lo largo del alambre. La densidad de corriente J J es un vector con la dirección de la corriente y describe qué tan apretada va la corriente dentro del material, sin importar el grosor del cable.

MagnitudSímboloCómo se calculaUnidad SI
Carga transportadaQQ = I tcoulomb (C)
Intensidad de corrienteII = Q/t = n q v_d Aampere (A) = C/s
Densidad de corrienteJJ = I/A = n q v_dA/m²
Velocidad de arrastrev_dv_d = I / (n q A)m/s
Dato que sorprende y que el IPN aprovecha como distractor: la velocidad de arrastre en un cable de cobre típico es del orden de 104 m/s 10^{-4}\ \text{m/s} (unas décimas de milímetro por segundo). El foco enciende de inmediato no porque los electrones corran, sino porque el campo eléctrico que los empuja se establece en todo el circuito casi a la velocidad de la luz.
No confundas J J con vd v_d . J J se mide en A/m2 \text{A/m}^2 y sale de dividir la corriente entre el área; vd v_d se mide en m/s y además exige dividir entre nq n\,q . Elegir I/A I/A cuando piden velocidad de arrastre es el error clásico.

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