La corriente eléctrica es uno de los conceptos fundamentales para entender cómo funcionan los circuitos eléctricos. Cuando encendemos una lámpara, ponemos en marcha un motor o conectamos un dispositivo, existe un movimiento de carga eléctrica a través del circuito.
Pero ¿qué significa exactamente que circule corriente? ¿Qué es un amperio? ¿Los electrones recorren realmente el cable a gran velocidad? ¿Y cómo podemos medir la corriente eléctrica?
En este artículo veremos qué es la corriente eléctrica, cómo se relaciona con el movimiento de las cargas, qué diferencia existe entre la corriente convencional y el movimiento de los electrones, cómo se mide y cómo se comporta en circuitos en serie y en paralelo.
¿Qué es la corriente eléctrica?
La corriente eléctrica es la cantidad de carga eléctrica que atraviesa una sección de un circuito por unidad de tiempo.
Matemáticamente podemos expresarla como:
I = ΔQ / Δt
donde:
- I es la corriente eléctrica.
- ΔQ es la cantidad de carga que atraviesa la sección del circuito.
- Δt es el intervalo de tiempo.
Por tanto, una corriente grande significa que atraviesa una sección del circuito una mayor cantidad de carga en un determinado intervalo de tiempo.
La unidad de corriente eléctrica en el Sistema Internacional es el amperio (A). Un amperio equivale a un culombio de carga por segundo:
1 A = 1 C/s
Esta definición permite entender algo importante: la corriente eléctrica no es sinónimo de electrones. La corriente es una magnitud que describe el movimiento de carga; los electrones son uno de los posibles portadores de esa carga. En los conductores metálicos son los principales portadores, pero en otros medios pueden participar otros tipos de cargas.
¿Qué significa un amperio?
El amperio, cuyo símbolo es A, es la unidad utilizada para medir la corriente eléctrica.
Como hemos visto:
1 A = 1 C/s
Esto significa que una corriente de un amperio corresponde a una tasa de flujo de un culombio de carga por segundo a través de una sección determinada.
Por ejemplo, si por un conductor atraviesan 5 culombios de carga en 1 segundo:
I = 5 C / 1 s = 5 A
Si esos mismos 5 culombios tardan 2 segundos:
I = 5 C / 2 s = 2,5 A
La corriente, por tanto, no nos dice simplemente «cuánta carga hay», sino a qué velocidad está atravesando una sección del circuito.
💡 En resumen
Corriente = cantidad de carga que atraviesa una sección / tiempo empleado
¿Cuánta carga representa un culombio?
El culombio (C) es la unidad de carga eléctrica.
La carga elemental tiene un valor exacto de:
e = 1,602176634 × 10⁻¹⁹ C
La carga de un electrón es negativa y tiene ese mismo valor absoluto. Por ello, un culombio corresponde aproximadamente a:
6,24 × 10¹⁸ cargas elementales.
Esto significa que incluso una corriente aparentemente pequeña implica el movimiento de una cantidad enorme de portadores de carga.
Por ejemplo, una corriente de 1 A corresponde a aproximadamente 6,24 × 10¹⁸ cargas elementales por segundo, si los portadores son electrones.
¿Cómo se mueven las cargas en un conductor?
En un conductor metálico existen electrones que pueden desplazarse por el material. Sin embargo, esto no significa que todos los electrones se muevan ordenadamente en una misma dirección.
En ausencia de una corriente neta, los electrones presentan un movimiento microscópico que no produce un desplazamiento neto de carga en una dirección determinada.
Cuando se establece un campo eléctrico en el conductor, los electrones adquieren un movimiento neto denominado velocidad de deriva. Esta velocidad media es relativamente pequeña, aunque el circuito pueda responder rápidamente cuando se conecta una fuente.
¿Los electrones viajan a gran velocidad por el cable?
No.
Esta es una de las ideas más intuitivas pero incorrectas sobre la electricidad.
Los electrones individuales de un conductor metálico tienen una velocidad de deriva relativamente pequeña. Lo que permite que un circuito responda rápidamente es que el campo eléctrico y la señal asociada al circuito se establecen a gran velocidad.
Por eso, cuando cerramos el interruptor de una lámpara, no necesitamos esperar a que los electrones que están cerca de la batería recorran todo el cable hasta llegar a la bombilla. Los portadores de carga ya están presentes a lo largo del conductor y responden al campo eléctrico establecido en el circuito.
Corriente convencional y movimiento de electrones
En los circuitos eléctricos utilizamos una convención para representar el sentido de la corriente.
La corriente convencional se considera positiva en el sentido en el que se moverían cargas positivas.
En un conductor metálico, los portadores de carga son electrones, que tienen carga negativa. Por ello, su movimiento neto es contrario al sentido de la corriente convencional.
En un circuito sencillo podemos representarlo así:
Corriente convencional:+ → −
Movimiento de electrones:− → +
Esta diferencia puede resultar confusa al principio, pero es fundamental para interpretar correctamente los esquemas eléctricos y las fórmulas. La convención de corriente se mantiene independientemente de que los portadores reales sean electrones u otro tipo de carga.
¿Cómo se mide la corriente eléctrica?
La corriente eléctrica se mide en amperios (A) utilizando instrumentos como un amperímetro o un multímetro configurado para medir corriente.
A diferencia de la tensión, la corriente se mide conectando el instrumento en serie con el circuito. De esta manera, la corriente que queremos medir atraviesa el instrumento.
Cómo conectar un amperímetro
Para medir la corriente que atraviesa una carga debemos abrir el circuito e insertar el amperímetro en el camino de la corriente.
Por ejemplo:
Fuente → amperímetro → carga → fuente
De esta manera, la corriente que circula por la carga también atraviesa el instrumento y puede ser medida.
El amperímetro está diseñado para presentar una resistencia interna muy baja, de modo que afecte lo menos posible al circuito.
Medir corriente con un multímetro
Muchos multímetros permiten medir corriente continua y, dependiendo del modelo, corriente alterna.
Antes de realizar la medición debemos seleccionar correctamente:
- el tipo de corriente;
- el rango de medida;
- el borne adecuado del instrumento;
- y la conexión correcta del circuito.
⚠️ Nunca debemos conectar directamente un multímetro configurado para medir corriente entre los terminales de una fuente de tensión.
Al hacerlo, el instrumento puede crear un camino de muy baja resistencia y provocar una corriente elevada que puede dañar el multímetro, el circuito o la fuente.
¿Cómo se comporta la corriente en un circuito?
La forma en la que se distribuye la corriente depende de cómo estén conectados los componentes.
Dos configuraciones fundamentales son los circuitos en serie y en paralelo.
Corriente en un circuito en serie
En un circuito en serie existe un único camino para la corriente.
Por ello, en un circuito en serie en régimen estacionario, la misma corriente atraviesa todos los elementos de una misma rama.
Por ejemplo, si tenemos dos resistencias conectadas en serie y circulan 0,5 A por la primera, también circulan 0,5 A por la segunda.
Esto no significa que la tensión sea necesariamente la misma en cada componente. La tensión puede repartirse entre ellos dependiendo de sus características.
Corriente en un circuito en paralelo
En un circuito en paralelo existen varias ramas por las que puede circular corriente.
La corriente total que suministra la fuente es igual a la suma de las corrientes que circulan por las diferentes ramas:
Iₜ = I₁ + I₂ + I₃ + …
Por ejemplo, si una rama conduce 1,5 A y otra conduce 0,5 A:
Iₜ = 1,5 A + 0,5 A = 2 A
Esta relación es una consecuencia de la conservación de la carga en los nodos del circuito y constituye una de las ideas fundamentales para analizar circuitos eléctricos.
Corriente continua y corriente alterna
La corriente eléctrica puede clasificarse de diferentes formas. Una de las más habituales distingue entre corriente continua (CC o DC) y corriente alterna (CA o AC).
En la corriente continua, el sentido de la corriente se mantiene, aunque su valor pueda variar con el tiempo. Las pilas y baterías son ejemplos habituales de fuentes de corriente continua.
En la corriente alterna, el sentido de la corriente cambia periódicamente. La red eléctrica convencional utiliza corriente alterna.
