La corriente eléctrica en un circuito siempre se manifiesta de alguna manera. Puede tratarse de un trabajo bajo una determinada carga o del efecto acompañante de la corriente. Así, por el efecto de la corriente se puede juzgar su presencia o ausencia en un circuito determinado: si la carga está funcionando, hay corriente. Si se observa un fenómeno típico que acompaña a la corriente, hay corriente en el circuito, etc.

En general, la corriente eléctrica es capaz de provocar diversos efectos: térmicos, químicos, magnéticos (electromagnéticos), luminosos o mecánicos, y a menudo se producen diferentes tipos de efectos de corriente simultáneamente. Estos fenómenos y efectos de la corriente se discutirán en este artículo.

Efecto térmico de la corriente eléctrica.

Cuando una corriente eléctrica continua o alterna pasa a través de un conductor, el conductor se calienta. Dichos conductores calefactores en diferentes condiciones y aplicaciones pueden ser: metales, electrolitos, plasma, metales fundidos, semiconductores, semimetales.

En el caso más simple, si, por ejemplo, se pasa una corriente eléctrica a través de un cable de nicromo, se calentará. Este fenómeno se utiliza en dispositivos de calefacción: en hervidores eléctricos, calderas, calentadores, estufas eléctricas, etc. En la soldadura por arco eléctrico, la temperatura del arco eléctrico generalmente alcanza los 7000 ° C y el metal se funde fácilmente; este es también el efecto térmico. de la corriente.

La cantidad de calor liberado en una sección del circuito depende del voltaje aplicado a esta sección, el valor de la corriente que fluye y el tiempo que fluye ().

Habiendo transformado la ley de Ohm para una sección de un circuito, puedes usar voltaje o corriente para calcular la cantidad de calor, pero luego también debes conocer la resistencia del circuito, porque es lo que limita la corriente y, de hecho, causa calefacción. O, conociendo la corriente y el voltaje en el circuito, puede encontrar fácilmente la cantidad de calor generado.

Acción química de la corriente eléctrica.

Electrolitos que contienen iones bajo la influencia de una corriente eléctrica directa: este es el efecto químico de la corriente. Durante la electrólisis, los iones negativos (aniones) son atraídos por el electrodo positivo (ánodo) y los iones positivos (cationes) son atraídos por el electrodo negativo (cátodo). Es decir, las sustancias contenidas en el electrolito se liberan en los electrodos de la fuente de corriente durante el proceso de electrólisis.

Por ejemplo, se sumerge un par de electrodos en una solución de cierto ácido, álcali o sal, y cuando pasa una corriente eléctrica a través del circuito, se crea una carga positiva en un electrodo y una carga negativa en el otro. Los iones contenidos en la solución comienzan a depositarse sobre el electrodo con carga opuesta.

Por ejemplo, durante la electrólisis del sulfato de cobre (CuSO4), los cationes de cobre Cu2+ con carga positiva se mueven hacia el cátodo cargado negativamente, donde reciben la carga faltante y se convierten en átomos de cobre neutros, depositándose en la superficie del electrodo. El grupo hidroxilo -OH cederá electrones en el ánodo, lo que provocará la liberación de oxígeno. Los cationes de hidrógeno cargados positivamente H+ y los aniones cargados negativamente SO42- permanecerán en solución.

La acción química de la corriente eléctrica se utiliza en la industria, por ejemplo, para descomponer el agua en sus partes constituyentes (hidrógeno y oxígeno). La electrólisis también permite obtener algunos metales en forma pura. Mediante electrólisis, se recubre la superficie con una fina capa de un determinado metal (níquel, cromo), esto, etc.

En 1832, Michael Faraday estableció que la masa m de una sustancia liberada en el electrodo es directamente proporcional a la carga eléctrica q que pasa a través del electrolito. Si una corriente continua I pasa a través del electrolito durante un tiempo t, entonces la primera ley de electrólisis de Faraday es válida:

Aquí el coeficiente de proporcionalidad k se denomina equivalente electroquímico de la sustancia. Es numéricamente igual a la masa de la sustancia liberada cuando una sola carga eléctrica pasa a través del electrolito y depende de la naturaleza química de la sustancia.

En presencia de una corriente eléctrica en cualquier conductor (sólido, líquido o gaseoso), se observa un campo magnético alrededor del conductor, es decir, el conductor que transporta la corriente adquiere propiedades magnéticas.

Entonces, si acerca un imán a un conductor a través del cual fluye corriente, por ejemplo, en forma de aguja de una brújula magnética, entonces la aguja girará perpendicular al conductor, y si enrolla el conductor alrededor de un núcleo de hierro y pasa un corriente continua a través del conductor, el núcleo se convertirá en un electroimán.

En 1820, Oersted descubrió el efecto magnético de la corriente sobre una aguja magnética y Ampere estableció las leyes cuantitativas de la interacción magnética de los conductores con la corriente.

Un campo magnético siempre se genera por corriente, es decir, por cargas eléctricas en movimiento, en particular por partículas cargadas (electrones, iones). Las corrientes de dirección opuesta se repelen, las corrientes unidireccionales se atraen.

Dicha interacción mecánica ocurre debido a la interacción de campos magnéticos de corrientes, es decir, es, en primer lugar, interacción magnética, y solo luego mecánica. Por tanto, la interacción magnética de las corrientes es primaria.

En 1831, Faraday estableció que un campo magnético cambiante de un circuito genera una corriente en otro circuito: la fem generada es proporcional a la tasa de cambio del flujo magnético. Es lógico que sea la acción magnética de las corrientes la que se utilice hasta el día de hoy en todos los transformadores, y no solo en los electroimanes (por ejemplo, en los industriales).

En su forma más simple, el efecto luminoso de la corriente eléctrica se puede observar en una lámpara incandescente, cuya espiral se calienta hasta alcanzar un calor blanco gracias a la corriente que la atraviesa y emite luz.

Para una lámpara incandescente, la energía luminosa representa aproximadamente el 5% de la electricidad suministrada, y el 95% restante se convierte en calor.

Las lámparas fluorescentes convierten de manera más eficiente la energía actual en luz: hasta el 20% de la electricidad se convierte en luz visible gracias al fósforo, que se obtiene de una descarga eléctrica en vapor de mercurio o en un gas inerte como el neón.

El efecto luminoso de la corriente eléctrica se realiza de forma más eficaz en los LED. Cuando la corriente eléctrica pasa a través de una unión pn en dirección directa, los portadores de carga (electrones y huecos) se recombinan con la emisión de fotones (debido a la transición de electrones de un nivel de energía a otro).

Los mejores emisores de luz son los semiconductores de hueco directo (es decir, aquellos que permiten transiciones ópticas directas banda-banda), como GaAs, InP, ZnSe o CdTe. Al variar la composición de los semiconductores, es posible crear LED para varias longitudes de onda, desde ultravioleta (GaN) hasta infrarrojo medio (PbS). La eficiencia de un LED como fuente de luz alcanza una media del 50%.

Como se señaló anteriormente, cada conductor a través del cual fluye la corriente eléctrica forma un círculo alrededor de sí mismo. Las acciones magnéticas se convierten en movimiento, por ejemplo, en motores eléctricos, dispositivos de elevación magnéticos, válvulas magnéticas, relés, etc.

La acción mecánica de una corriente sobre otra se describe mediante la ley de Ampère. Esta ley fue establecida por primera vez por André Marie Ampère en 1820 para la corriente continua. De ello se deduce que los conductores paralelos con corrientes eléctricas que fluyen en una dirección se atraen y en direcciones opuestas se repelen.

La ley de Ampere es también la ley que determina la fuerza con la que actúa un campo magnético sobre un pequeño segmento de un conductor por el que circula corriente. La fuerza con la que actúa el campo magnético sobre un elemento de un conductor portador de corriente ubicado en un campo magnético es directamente proporcional a la corriente en el conductor y el producto vectorial del elemento entre la longitud del conductor y la inducción magnética.

Se basa en este principio, donde el rotor desempeña el papel de un marco con corriente, orientado en el campo magnético externo del estator con un par M.