Fundamentos de Corriente Eléctrica y Ecuación de Continuidad en Física

Corriente Eléctrica: Conceptos Fundamentales

Definición: La corriente eléctrica es un conjunto de cargas eléctricas, específicamente electrones, que se mueven a través de un conductor. Para que este movimiento se produzca, es necesario que entre los dos extremos del conductor exista una diferencia de potencial eléctrico.

Tipos de Corriente Eléctrica

• Corriente Continua (CC)

  Los electrones se desplazan siempre en el mismo sentido, desde el polo negativo (menor potencial eléctrico) hacia el polo positivo (mayor potencial eléctrico). Su representación gráfica es una línea recta.

• Corriente Alterna (CA)

  Los electrones, al desplazarse, cambian muchas veces de sentido en intervalos regulares de tiempo. Es la más utilizada, ya que es más fácil de producir y transportar. Su representación gráfica es una onda senoidal.

Vector Densidad de Corriente

El vector densidad de corriente se define como una magnitud vectorial que tiene unidades de corriente eléctrica por unidad de superficie, es decir, intensidad de corriente por unidad de área.

Ecuación de Continuidad: Principios y Aplicaciones

• Una Ecuación de Continuidad expresa una ley de conservación (las leyes de conservación postulan que, durante la evolución temporal de un sistema aislado, ciertas magnitudes tienen un valor constante) de forma matemática, ya sea integral o diferencial.

• Cuando un fluido se encuentra en movimiento, puede cambiar su velocidad. Por ejemplo, en un río, el agua avanza lentamente en los sectores anchos o de mucha profundidad y avanza muy rápido en los sectores angostos o poco profundos. Esto mismo sucede en el sistema circulatorio humano con las arterias, las venas y los capilares.

• Se puede decir que la velocidad del fluido es mayor en aquellas zonas donde el área es menor. Por ejemplo, si estamos regando el pasto del jardín con una manguera y disminuimos el área en la salida del agua, vemos que la velocidad de salida de este líquido aumenta. Esta relación entre el área y la velocidad del fluido está definida por una expresión llamada Ecuación de Continuidad.

Características de la Ecuación de Continuidad

• La velocidad de un fluido en movimiento puede cambiar.
• Su masa permanece constante; por ende, el volumen que ocupa no cambia.
• La velocidad del fluido es mayor en aquellas zonas donde el área es menor.
• La masa que ingresa en un tiempo (t) es la misma que sale en el mismo intervalo de tiempo.

Bases y Supuestos para la Ecuación de Continuidad

• El fluido es incompresible. Esto quiere decir que ni la masa ni el volumen del fluido pueden cambiar.
• La temperatura del fluido no cambia.
• El flujo es continuo, es decir, su velocidad y presión no dependen del tiempo.
• El flujo es laminar, no turbulento.
• No existe rotación dentro de la masa del fluido; es un flujo irrotacional.
• No existen pérdidas por rozamiento en el fluido; es decir, no hay viscosidad.