Korronte elektriko

Artikulu hau korronte elektriko kontzeptuari buruzkoa da; magnitude fisikoari buruzkoa beste hau da: «intentsitate elektriko».

Korronte elektrikoa eroale elektriko edo espazio elektriko batean zehar mugitzen diren partikula kargatuen fluxua da, partikula kargatu horiek elektroiak edo ioiak izanik. Korronte elektrikoa, gainazal baten edo kontrol-bolumen baten zeharreko karga elektrikoaren fluxu garbi gisa neurtzen da.[1][2] Mugimenduan dauden partikulei karga-eramaile deritze eta eroalearen arabera, horiek partikula mota bat baino gehiago izan daitezke. Zirkuitu elektrikoetan, karga-eramaileak kable batean zehar mugitzen diren elektroiak izaten dira, aldiz, erdieroaleetan elektroiak edo zuloak izan daitezke. Bestalde, elektrolitoan, karga-eramaileak ioiak dira eta plasman berriz, gas ionizatua, ioiak eta elektroiak.[3]

Korronte elektriko
Magnetic field of a steady current.svg

Korronte elektrikoaren SI-ko unitatea amperea edo amp da, hau da, gainazal baten zeharreko karga elektrikoaren fluxua,  segundoko coulomb batean. Amperea (A sinboloa) SI-ko oinarrizko unitatea da eta korronte elektrikoa amperemetro izeneko gailua erabiliz neurtzen da.[2]

Gainera, korronte elektrikoek eremu magnetikoak sortzen dituzte, eta hauek motorretan, sorgailuetan, hariletan eta transformadoreetan erabiltzen dira. Horrez gain, eroale arruntetan, Joule-efektua sortzen dute, bonbilla gorietan argia sortzen duena hain zuzen. Denboran zehar aldatzen diren korronteek uhin elektromagnetikoak igortzen dituzte, hauek izanik telekomunikazioetan informazioa transmititzeko erabiltzen diren uhinak.

IkurraAldatu

Korrontearen ikur konbentzionala   da, intensité du courant (korronte intentsitatea) esaldi frantsesetik datorrena.[4] [5]Korronte elektriko esan beharrean korronte soilik ere esan dakioke.[6]   ikurra erabili zuen lehenengoa André-Marie Ampère izan zen ondorioz, Ampère-ren indar-legearen formulazioan (1820), bere omenez du unitateak bere izena.[7] Notazio hau Frantziatik hasita Britainia Handira heldu zen, bertan estandar bilakatuz, hala ere, aldizkari batek ez zuen onartu eta   beharrean   erabiltzen jarraitu zuen 1896an.[8]

HistoriaAldatu

Historikoki, korronte elektrikoa karga positiboen fluxu (+) gisa definitu zen, korrontearen zirkulazioaren ohiko noranzkoa polo positibotik negatiborako karga-fluxua izanik. Geroago, ordea, Hall efektuari esker ikusi zen metaletan karga-eramaileak, karga negatibodunak direla, elektroiak hain zuzen, eta horiek noranzko konbentzionalaren aurkako noranzkoan doazela.

Beraz, noranzko konbentzionala eta erreala zuzenak dira, hau da, elektroiak eta protoiak polo negatibotik positibora mugitzen dira (noranzko erreala), baina honek ez du kontraesaten kargen mugimendua ez dela polo positiboan hasten. Polo positiboan, lehenengo elektroia polo honengatik erakarria da, beraz, erakarpen honen ondorioz, hutsune bat geratzen da elektroia zegoen lekuan, hutsune hau, hurrengo elektroiarekin betetzen da, eta honela prozesua errpikatzen da polo negatibora iritsi arte (noranzko konbentzionala). Beraz, laburbilduz, korronte elektrikoa elektroien mugimendua da, polo negatibotik positiborako noranzkoan, baina mugimendu hau polo positiboan sortuz.[9]

XVIII. mendean, elektrizitatearekin lehen esperimentuak egin zirenean, igurtziz (elektrizitate estatikoa) edo indukzioz sortutako karga elektrikoa besterik ez zegoen. Karga-mugimendu konstantea izatea lortu zen Alessandro Volta fisikari italiarrak lehen pila elektrikoa asmatu zuenean, 1800ean.

HitzarmenakAldatu

Material eroale batean, korronte elektrikoa osatzen duten mugimenduan  dauden kargatutako partikulei karga-eramaile deritze. Zirkuitu elektriko gehienetan kableak eta beste eroale batzuk osatzen dituzten metaletan, karga positiboko nukleo atomikoak posizio finkoan mantentzen dira, eta karga-eramaileak karga negatibodunak dira, elektroiak, libreki mugi daitezkeelako metaletan zehar. Beste material batzuetan, batez ere erdieroaleetan, karga-eramaileak positiboak edo negatiboak izan daitezke, erabilitako dopatzailearen arabera. Karga eramaileak positibo eta negatiboak izan daitezke aldi berean, zelula elektrokimiko bateko elektrolitoan gertatzen den bezala.

 
Zirkuitu diagrama bateko bateria baten ikurra.

Karga positiboen fluxu batek karga negatiboen fluxu baten korronte elektriko berdina sortzen du eta eragin berbera du zirkuitu baten karga negatiboen noranzkoa positiboen kontrakoa denean. Korrontea karga positiboen, negatiboen edo bien fluxua izan daitekeenez, korronte-noranzkorako konbentzio bat behar da, karga-eramaile motarekiko independentea dena. Korronte konbentzionalaren noranzkoa, arbitrarioki definitua, karga positiboen noranzkoa da. Karga eramaile negatiboak, elektroiak (kable metalikoetako karga-eramaileak eta zirkuitu elektronikoko beste osagai asko), zirkuitu elektriko bateko ohiko korronte-fluxuaren kontrako noranzkoan mugitzen dira.

Erreferentziazko noranzkoaAldatu

Korrontea zirkuituko elementu batean edo kable batean bi noranzkoetan mugi daiteke, beraz, korrontea adierazteko   (intentsitate elektrikoa) magnitudea definitzerakoan korrontearen noranzko positiboa zehaztu behar da, normalean gezi baten bidez egingo dena zirkuituaren eskeman.[10] Horri   korrontearen erreferentzia-noranzkoa deritzo. Zirkuitu elektrikoak aztertzen direnean, normalean, ez da ezagutzen korrontearen benetako noranzkoa zirkuituko elementu espezifiko batean zehar analisia osatu arte. Ondorioz, sarritan, korronteen erreferentzia-noranzkoak arbitrarioki esleitzen dira. Zirkuitua ebazten denean, korrontearen balio negatiboak, korronteak zirkuituko elementu horretan zehar duen benetako noranzkoa, aukeratutako erreferentziako noranzkoaren aurkakoa dela adierazten du.

Ohm-en LegeaAldatu

Ohm-en legearen arabera, eroale bateko bi punturen arteko korrontea zuzenki proportzionala da bi puntu horien arteko potentzial diferentziarekiko. Proportzionaltasun konstantea, hau da, erresistentzia, [11]sartuz, erlazio hau deskribatzen duen ohiko ekuazio matematikora iritsiko gara:[12]

 

non   eroalean zeharreko korrontea ampere-unitateetan den,   eroalean zehar voltetan neurtutako potentzial diferentzia, eta   eroalearen erresistentzia ohm unitatetan.

Zehazkiago, Ohm-en legeak dio, erlazio horretan   konstantea korrontearekiko independentea dela.[13]

Korronte zuzen eta alternoaAldatu

Korronte alternoko sistemetan (AC), karga elektrikoaren mugimenduak noranzkoa aldatzen du periodikoki. Korronte alternoko energia elektrikoa da etxebizitzei eta enpresei ematen zaiena gehienbat.

Korronte alternoko zirkuitu baten ohiko uhin-forma uhin sinusoidala da, nahiz eta aplikazio batzuek uhin-forma alternatiboak erabiltzen dituzten, hala nola, uhin triangeluarrak edo karratuak. Kable elektrikoetan garraiatutako audio- eta irrati-seinaleak korronte alternoaren adibide ere badira. Aplikazio horien helburu garrantzitsu bat da AC seinalean kodetutako (edo modulatutako) informazioa berreskuratzea.

Bestalde, korronte zuzena (DC) karga elektrikoaren noranzko bakarreko mugimendua (batzuetan noranzko bakarreko fluxua) duen sistema da. Korronte zuzena zenbait iturrik sortzen dute, adibidez, bateriek, termopareek, eguzki-zelulek eta dinamo motako kommutadore bezalako makina elektrikoek. Korronte alternoa ere korronte zuzen bihur daiteke artezgailu baten bidez. Korronte zuzena eroale batean mugi daiteke, baita erdieroaleetan, isolatzaileetan edota hutsean zehar, elektroi sortetan edo ioietan. Korronte zuzenerako izen zahar bat korronte galbanikoa da.[14]

Korronte elektrikoa naturanAldatu

Korronte elektrikoaren adibide naturalak ondokoak dira, besteak beste: tximista, deskarga elektroestatiko eta eguzki-haizea, aurora polarren iturria dena.

Korronte elektrikoarekin gizakiak egindako aparailuen artean kable metalikoetan eroapen-elektroien fluxua sartzea da adibide bat, esaterako, distantzia luzeetan energia elektrikoa hornitzen duten elikatze-lineak eta ekipo elektriko eta elektronikoen barruko kable txikiagoak. Eddy-ren korronteak eremu magnetiko aldakorren eraginpean dauden eroaleetan gertatzen diren korronte elektrikoak dira.

Halaber, uhin elektromagnetikoen eraginpean dauden eroaleen korronte elektrikoak bereziki azalean gertatzen dira. Korronte elektriko oszilakorrak irrati-antenen barruko tentsio zuzenetara isurtzen direnean, irrati-uhinak sortzen dira.

Elektronikan, beste korronte elektriko mota batzuen artean daude erresistentzien bidezko edo hutseko hodi bateko elektroien fluxua, bateria baten barruko ioien fluxua eta metal eta erdieroaleen barruko zuloen fluxua.

Korrontearen adibide biologiko bat da pentsamenduaren nahiz pertzepzio sentsorialaren erantzule diren neurona eta nerbioetako ioien fluxua.

Korronte elektrikoaren neurketaAldatu

Korrontea amperemetro bat erabiliz neur daiteke.

Horrez gain, korronte elektrikoa zuzenean neur daiteke galbanometro baten bidez, baina metodo horrek zirkuitu elektrikoa apurtzea eskatzen du, eta hau desegokia izan daiteke.

Korrontea zirkuitua hautsi gabe ere neur daiteke, korronteari lotutako eremu magnetikoa detektatuz. Gailuek, zirkuituaren mailan, korrontea neurtzeko hainbat teknika erabiltzen dituzte:

Joule EfektuaAldatu

Joule-efektua, energia disipatzeko [16] prozesua da, horren bidez, korronte elektriko bat eroale batetik pasatzean eroalearen barne-energia handitzen da, [17] eta lan termodinamikoa bero bihurtzen da. Fenomeno hau James Prescott Joulek aztertu zuen lehen aldiz 1841ean. Joulek alanbre-luzera jakin bat sartu zuen ur-masa finko batean, eta 30 minutuz kablean zehar ezaguna zen korronte baten ondoriozko tenperatura-igoera neurtu zuen. Korrontea eta kablearen luzera aldatuz, sortutako beroa korrontearen karratua eta kablearen erresistentzia elektrikoaren biderketarekiko proportzionala zela ondorioztatu zuen.

 

Erlazio honi Joule-ren Legea [16] deitzen zaio. SI-ko energia-unitateari joulea deitu eta   ikurra eman zitzaion. Normalean ezagutzen den SI-ko potentzia-unitatea, watt (ikurra:  ), joule segundoko baten baliokidea da.

ElektromagnetismoaAldatu

ElektroimanakAldatu

 
Solenoide batean, korronte elektrikoak sortzen du eremu magnetikoa.

Elektroimanean, hari bobinak, iman baten moduan jokatzen du korronte elektrikoak zeharkatzen duenean. Hala era, korronterik ez dagoenean, bobinak magnetismoa galtzen du berehala. Korronte elektrikoak eremu magnetikoa sortzen du, eta eremu magnetiko hau, korrontea dagoen bitartean, haria inguratzen duten eremu lerro zirkularreko eredu gisa ikus daiteke.

Indukzio elektromagnetikoaAldatu

Eremu magnetikoa, korronte elektrikoa sortzeko ere erabil daiteke. Eroale bati eremu magnetiko aldakorra aplikatzen zaionean, indar elektroeragile (i.e.e.) bat induzitzen da[18], korronte elektrikoa sortzen duena ingurunea egokia denean.

 
Korronte elektriko alternoa igarotzen da solenoidetik, eremu magnetiko aldakorra sortuz. Eremu honek, korronte elektrikoa sortzen du harilean zehar, indukzio elektromagnetikoaren bidez.

Irrati-uhinakAldatu

Korronte elektrikoa forma egokiko eroalean zehar irrati maiztasunetan higitzen denean, irrati uhinak sor daitezke. Irrati uhinak argiaren abiaduran higitzen dira eta korronte elektrikoa sor dezakete urruneko eroaleetan.

Kondukzio motak ingurune ezberdinetanAldatu

Solido metalikoetan, karga elektrikoa elektroien bidez higitzen da, potentzial elektriko baxuenetik handienera. Beste ingurune batzuetan, kargatutako objektuen fluxuak (ioiak, adibidez) korronte elektrikoa sor dezakete. Karga-eramaile motatik independentea den korrontearen definizioa emateko, korronte konbentzionala karga-fluxu positiboaren norabide berean mugitzen dela esaten da. Beraz, karga-eramaileak (elektroiak) negatiboak diren metaletan, korrontea elektroien mugimenduaren aurkako noranzkoan dago. Karga-eramaileak positiboak diren eroaleetan, korronte konbentzionala karga-eramaileen norabide berean dago.

Hutsean, ioien edo elektroien habe bat sor daiteke. Material eroale batzuetan, aldi berean positiboki eta negatiboki kargatutako partikulen fluxuagatik sortzen da korronte elektrikoa. Beste batzuetan, soilik positiboki kargatutako partikulei esker sortzen da korrontea. Adibidez, elektrolitoetan, korronte elektrikoa ioi positibo eta negatiboen fluxuak sortzen du. Berun-azido zelula elektrokimiko arruntetan, korronte elektrikoa noranzko batean higitzen diren hidronio ioi positiboek eta kontrako noranzkoan higitzen diren sulfato ioi negatiboek osatzen dute. Txinpartetan eta plasman, korronte elektrikoa elektroien eta ioi positibo eta negatiboen fluxuak osatzen dute. Izotzetan eta hainbat elektrolito solidoetan, korronte elektriko osoa ioien fluxuaz osatuta dago.

MetalakAldatu

Metaletan, atomo bakoitzeko kanpoko elektroi batzuk ez daude molekula indibidualei lotuta solido molekularretan dauden bezala, edo banda isolatuetan material isolatzaileetan dauden bezala; baina sare metalikoan zehar aske mugitu daitezke. Kondukzio elektroi hauek karga-eramaileak izan daitezke, korrontea garraiatuz. Metalak bereziki eroaleak dira elektroi aske horietako asko daudelako, normalean atomo bakoitzeko bat. Kanpoko eremu elektrikorik ez dagoenean, energia termikoagatik, elektroi askeak ausaz mugitzen dira; baina metalaren barruan batez besteko korronte garbia nulua da. Giro tenperaturan, ausazko mugimendu horien batez besteko abiadura 106 metro segundokoa da.[19] Hari metaliko bat igarotzen den gainazalean, elektroiak bi noranzkoetan mugitzen dira gainazalean zehar abiadura berdinean. George Gamow-k bere One, Two, Three...Infinity (1947) zientzia liburuan idatzi zuen bezala, "The metallic substances differ from all other materials by the fact that the outer shells of their atoms are bound rather loosely, and often let one of their electrons go free. Thus the interior of a metal is filled up with a large number of unattached electrons that travel aimlessly around like a crowd of displaced persons. When a metal wire is subjected to electric force applied on its opposite ends, these free electrons rush in the direction of the force, thus forming what we call an electric current."

Metalezko haril bat DC tentsio iturri baten (baterian adibidez) bi terminaletan konektatzen denean, eroalean zehar eremu elektriko bat egongo da. Harila tentsio iturriarekin konektatzen den momentuan, eroalearen elektroi askeak, eremu positiboaren eraginez, terminal positiborantz joango dira. Beraz, elektroi askeak karga-eramaileak dira eroale solidoetan.

Gainazal batean zeharreko karga-fluxu egonkorrerako, I korrontea (amperetan) ekuazio honekin kalkulatu daiteke:

  ,

non Q, denbora jakin batean (t) gainazalean zehar transferitutako karga den. Q coulomb-etan, t segundotan eta I amperetan neurtzen dira.

Oro har, korronte elektrikoa, gainazal jakin batean zehar igarotzen den kargaren fluxuaren abiadura gisa adierazi daiteke:

  .

ElektrolitoakAldatu

 
Protoi eroale bat eremu elektriko estatiko batean.

Korronte elektrikoa elektrolitoetan, elektrikoki kargatutako partikulen (ioiak) fluxua da. Adibidez, eremu elektriko bat aplikatzen bada Na+ eta Cl disoluzioan (baldintza egokietan), sodio ioiak elektrodo negatiborantz (katodorantz) mugituko dira, eta kloruro ioiak elektrodo positiborantz (anodorantz). Erreakzioak elektrodoaren bi gainazaletan gertatzen dira, ioi bakoitza neutralizatuz.

Ur-izotzak eta protoi eroale izeneko hainbat elektrolito solidok, hidrogeno ioi (“protoiak”) mugikorrak dituzte. Material horietan, korronte elektrikoa protoi mugikorrez osatuta dago.

Zenbait elektrolito nahasketetan, kolore biziko ioiak mugitzen diren karga elektrikoak dira. Kolorearen progresio geldoari esker, korrontea ikus daiteke.[20]

Gasak eta plasmakAldatu

Airean eta haustura eremutik beherako gas arruntetan, kondukzio elektrikoaren iturri nagusia, gas erradioaktiboek, izpi ultramoreek edo izpi kosmikoek sortutako ioi mugikor gutxi batzuk dira. Eroankortasun elektrikoa baxua denez, gasak dielektrikoak edo isolatzaileak dira. Hala ere, aplikatutako eremu elektrikoa hausturaren baliora gerturatzean, eremu elektrikoak, elektroi askeak elektroi aske gehigarriak sortzeko beste azeleratzen ditu, Olde efektua edo Elur-bola efektua deritzon gas neutroen atomo edo molekulen arteko talkak eraginez eta ionizatuz. Haustura prozesuak eroale elektriko bihurtzeko adina elektroi higikor eta ioi positibo dituen plasma osatzen du. Prozesuan, argia igortzen duen bide eroalea osatzen du, hala nola, txinparta, arkua eta tximista.

Plasma, gas bateko elektroi batzuk molekuletatik, edo atomoetatik kentzen edo “ionizatzen” diren materiaren egoera da. Plasma tenperatura altuen bidez, edo eremu elektriko altua edo eremu magnetiko alternoa aplikatuz, sor daiteke, aurretik aipatu bezala. Masa txikiagoa dutenez, eremu elektriko batek eragitean, plasman dauden elektroiak azkarrago azeleratzen dira ioi positiboak baino; beraz, korrontearen zati handiena eroaten dute. Ioi askeek lotura berriak eratzen dituzte konposatu kimiko berriak sortzeko (adibidez, atmosferako oxigenoa oxigeno bakarrean haustean [O2   2O], atomoen arteko lotura berriak eratuz ozonoa [O3] sortzen da).[21]

HutseanAldatu

Huts perfektuak” kargatutako partikularik ez duenez, normalean, isolatzaile perfektu gisa jokatzen du. Hala ere, metalezko elektrodoz osatutako gainazalek, hutsaren eskualde bat eroale bihurtzea eragin dezakete; eremu  bateko elektroiak igorriz edo igorpen termoionikoaren bidez elektroi askeak edo ioiak injektatuz. Igorpen termoionikoa, energia termikoak metalaren lan funtzioa gainditzen duenean gertatzen da. Eremuaren elektroi igorpena aldiz, metalaren gainazaleko eremu elektrikoa tunel-efektua eragiteko adinakoa denean gertatzen da, eta elektroi askea metaletik askatu eta hutsera igarotzea eragiten du. Kanpotik berotutako elektrodoak hodei elektronikoa sortzeko erabili ohi dira, hutsean dauden hodietako harizpi edo zeharka berotutako katodoan bezala. Gori-gori dauden eskualde txikiak (katodo orban edo anodo orban izenekoak) sortzen direnean, elektrodo hotzek ere sortzen dituzte hodei elektronikoak igorpen termoionikoaren bidez. Lokalizatutako korronte altu batek sortutako elektrodoaren gainazaleko gori-gori dauden eskualdeak dira. Eskualde horiek, eremuko elektroi igorpenaren bidez sortu daitezke, baina hutsaren arkua eratu ostean, igorpen termoionikoaren bidez mantentzen dira. Elektroiak igortzen dituzten eskualde txiki hauek nahiko azkar eratu daitezke, eremu elektriko altu bat jasaten duen gainazal metaliko batean. Hodi hutsak eta sprytroiak hutsaren eroankortasunean oinarritutako kommutazio eta anplifikazio gailu elektronikoetako batzuk dira.

SupereroankortasunaAldatu

Supereroankortasuna material jakin batzuetan gertatzen den fenomenoa da. Erresistentzia elektrikoa nulua denean eta materiala tenperatura kritiko bereizgarriaren azpitik hoztean eremu magnetikoa kanporatzen duenean gertatzen da. Heike Kamerlingh Onnesek aurkitu zuen Leiden-en, 1911ko apirilaren 8an. Ferromagnetismoa eta lerro espektral atomikoen moduan, supereroankortasuna fenomeno mekaniko kuantikoa da. Bere ezaugarrietako bat Meissner efektua da, hau da, supereroale egoerara igarotzean supereroalearen barnealdetik eremu magnetikoaren lerro guztien kanporaketa. Meissner efektua gertatzeak adierazten du supereroankortasuna ezin dela fisika klasikoko eroankortasun perfektuaren idealizazio gisa ulertu.

ErdieroaleakAldatu

Erdieroaleetan baliagarria izan ohi da korrontea “zulo” positiboen fluxuaren ondorioz sortzen dela pentsatzea (erdieroale kristalak balentzia elektroi bat falta duen tokietan dauden karga positibo eramaile mugikorrak). Hori gertatzen da p motako erdieroaleetan. Erdieroaleak, eroale eta isolatzaile baten tarteko magnitudeko eroankortasun elektrikoa du. Eroankortasuna, gutxi gorabehera, zentimetroko 10−2 eta 104 siemens (S⋅cm−1) tartean dago.

Erdieroale kristalino klasikoetan, elektroiek banda jakin batzuen barruan soilik izan dezakete energia (hau da, energia-mailen tarteak). Energetikoki, banda hauek oinarrizko egoeraren energiaren, elektroiak materialaren nukleo atomikoetara estu lotuta dauden egoeraren eta elektroi askearen energiaren artean kokatzen dira; azken honek, elektroi batek materialetik guztiz ihes egiteko behar duen energia deskribatzen du. Energia-bandak elektroien egoera kuantiko diskretu askori dagozkie, eta energia baxua duten egoera gehienak (nukleotik gertuago daudenak) okupatzen dira, balentzia banda izeneko banda jakin batera arte. Erdieroaleak eta isolatzaileak metaletatik bereizten dira, edozein metalen balentzia banda ia elektroiz beteta baitago ohiko funtzionamendu baldintzetan; bestalde, oso gutxi (erdieroaleak) edo ia bat ere ez (isolatzaileak) daude eroapen bandan, balentzia bandaren gainean dagoen bandan.

Balentzia bandatik eroapen bandara bitarteko eroalean, elektroiak kitzikatzeko erraztasuna banden arteko tartearen (gap elektronikoa) araberakoa da. Energia banda-tarte horren tamainak erdieroaleen eta isolatzaileen arteko banaketa lerro arbitrario (4 eV gutxi gorabehera) gisa balio du.

Lotura kobalenteetan, elektroiak salto egiten du ondoko lotura batera. Pauli baztertze printzipioak, elektroia lotura horren kontrako lotura egoera altuenera igarotzea eskatzen du. Deslokalizatutako egoeretarako, adibidez dimentsio bakarrean (nanokable batean), energia bakoitzerako, elektroiak noranzko batean higitzen diren egoera bat dago; eta beste egoera bat elektroiak beste noranzkoan higitzen direna. Korronte garbia igaro dadin, noranzko baterako beste noranzkorako baino egoera gehiago okupatu behar dira. Hori gerta dadin, energia behar da; izan ere, erdieroalean, hurrengo egoera altuagoak banda gap elektronikoaren gainean daude. Askotan, honela adierazten da: banda osoek ez dute eroankortasun elektrikoan laguntzen. Hala eta guztiz ere, erdieroaleen tenperatura zero absolututik gora igotzen denez, erdieroalean energia gehiago dago sareko bibrazioetan eta eroapen bandan dauden kitzikatutako elektroietan xahutzeko. Kondukzio bandako korrontea daramaten elektroiei elektroi aske deritze; nahiz eta askotan elektroi esaten zaien testuinguruan argi badago.

Korronte dentsitateaAldatu

Korronte dentsitatea aukeratutako azalera unitateko igarotzen den karga kantitatea da.[22] Bere magnitudea zeharkako sekzio unitateko korrontea den bektore gisa definitzen da.[23] Erreferentzia noranzkoan aztertu bezala, bere noranzkoa arbitrarioa da. Normalean, mugitzen diren kargak positiboak badira, korronte dentsitateak kargen abiaduraren zeinu bera du. Karga negatiboetarako, korronte dentsitatearen zeinua, kargen abiaduraren aurkakoa da.[24] SI-ko unitateetan, korronte dentsitatea (sinboloa: j) metro karratuko amperetan (oinarrizko SI-ko unitateak) adierazten da.

Metalak bezalako material linealetan eta maiztasun baxuen azpitik, gainazal eroalearen korronte dentsitatea uniformea da. Baldintza horietan, Ohm-en legeak dio korrontea, metal erresistikorraren (edo beste gailu ohmiko bat) (ideala) bi muturren arteko potentzial diferentziarekiko (zeharkakoa) zuzenki proportzionala dela:

  ,

non   korrontea den, amperetan neurtua;   potentzial diferentzia den, voltetan neurtua; eta   erresistentzia den, ohm-etan neurtua. Korronte alternoetarako, batez ere maiztasun altuagoetan, azal efektuak korrontea modu desberdinean hedatzea eragiten du eroalearen sekzioan zehar; dentsitatea handiagoa da gainazaletik gertu, eta beraz, itxurazko erresistentzia handitzen da.

Jito abiaduraAldatu

Eroale baten barruan, kargatutako partikula higikorrak etengabe mugitzen dira ausazko noranzkoetan, gas bateko partikulak bezala (zehatzago esanda, Fermi gas bat). Karga-fluxu garbia sortzeko, partikulak batera mugitu behar dira batez besteko jito tasarekin. Elektroiak metal gehienen karga eramaileak dira eta bide irregularra jarraitzen dute atomoekin talka eginez; baina orokorrean, eremu elektrikoaren kontrako noranzkoan jitoan. Jitoan ibiltzen diren abiadura, ekuazio honen bidez kalkula daiteke:

  ,

non

  •   korronte elektrikoa den
  •   bolumen unitateko kargatutako partikula kopurua den (edo karga eramaileen dentsitatea)
  •   eroalearen zeharkako sekzioaren azalera den
  •   jito abiadura den, eta
  •   partikula bakoitzaren karga den.

Normalean, solidoetako kargak astiro higitzen dira. Adibidez, 5 A-ko korrontea daraman 0.5 mm2-ko sekzioko kobrezko hari batean, jito abiadura milimetro segundoko ordenakoa da. Beste adibide bat jartzearren, izpi katodikozko hodi baten barruko hutsunean, elektroiak argiaren abiaduraren hamarren baten abiaduran higitzen dira lerro zuzenetan.

Azeleratzen den karga elektriko orok, eta beraz, korronte elektriko aldakorrak, eroalearen gainazaletik oso abiadura handian hedatzen den uhin elektromagnetikoa sortzen du. Abiadura hori, argiaren abiaduraren zati esanguratsua izan ohi da, Maxwell-en ekuazioetatik ondoriozta daitekeenez; beraz, elektroien jito abiadura baino askoz azkarragoa da. Adibidez, korronte alternoko linea elektrikoetan, energia elektromagnetikoaren uhinak kableen arteko espazioan zehar hedatzen dira, iturri batetik urruneko karga batera mugituz, hariletako elektroiak distantzia txiki batean aurrera eta atzera bakarrik mugitzen diren arren.

Uhin elektromagnetikoaren abiaduraren eta hutseango argiaren abiaduraren arteko erlazioari abiadura faktorea deritzo; eroalearen eta inguratzen duten material isolatzaileen ezaugarri elektromagnetikoen eta haien formaren eta tamainaren araberakoa da.

Hiru abiadura horien magnitudeak (ez naturak), gasekin lotutako antzeko hiru abiadurekin ereduztatu daiteke. (Ikus gainera ereduztapen hidraulikoa.)

  • Karga eramaileen jito abiadura txikia airearen mugimenduaren antzekoa da; hau da, haizea.
  • Uhin elektromagnetikoen abiadura handia gas bateko soinuaren abiaduraren antzekoa da (soinu-uhinak airean zehar eskala handiko higidurak baino (esaterako, konbekzioa) askoz azkarrago mugitzen dira).
  • Kargen ausazko mugimendua beroaren antzekoa da; ausaz bibratzen diren gas partikulen abiadura termikoa.

ErreferentziakAldatu

  1. Horowitz, Paul. (2015). The art of electronics. (Third edition. argitaraldia) ISBN 978-0-521-80926-9. PMC 904400036. (Noiz kontsultatua: 2021-11-03).
  2. a b Walker, Jearl. ([2014]-). Halliday & Resnick Fundamentals of physics. (10th edition. argitaraldia) ISBN 978-1-118-23376-4. PMC 436030602. (Noiz kontsultatua: 2021-11-03).
  3. Fischer-Cripps, Anthony C.. (2005). The electronics companion. Institute of Physics ISBN 0-7503-1012-X. PMC 493070395. (Noiz kontsultatua: 2021-11-03).
  4. Lowe, T. L.. (2002). Calculations for A-level physics. (4th ed. argitaraldia) Stanley Thornes ISBN 0-7487-6748-7. PMC 956883780. (Noiz kontsultatua: 2021-11-03).
  5. Berlin, Howard M.. (1988). Principles of electronic instrumentation and measurement. Merrill Pub. Co ISBN 0-675-20449-6. PMC 17789697. (Noiz kontsultatua: 2021-11-03).
  6. Kumar, K. S.Suresh. (2013). Electric Circuit Analysis.. Pearson ISBN 1-306-25429-9. PMC 883377524. (Noiz kontsultatua: 2021-11-03).
  7. (Frantsesez) Ampère, André-Marie Auteur du texte. (1822). Recueil d'observations électro-dynamiques : contenant divers mémoires, notices, extraits de lettres ou d'ouvrages périodiques sur les sciences relatifs à l'action mutuelle de deux courants électriques, à celle qui existe entre un courant électrique et un aimant ou le globe terrestre, et à celle de deux aimants l'un sur l'autre / par M. Ampère,.... (Noiz kontsultatua: 2021-11-03).
  8. (Ingelesez) Electric Power. Electric Power. 1894 (Noiz kontsultatua: 2021-11-03).
  9. Purcell, Edward M.; Pujal Carrera, Marcos. (1988). Electricidad y magnetismo. Barcelona : Reverté ISBN 978-84-291-4319-5. (Noiz kontsultatua: 2021-11-03).
  10. Hayt, William H., Jr.. (1989). Engineering electromagnetics. (5th ed. argitaraldia) McGraw-Hill ISBN 0-07-027406-1. PMC 18259347. (Noiz kontsultatua: 2021-11-03).
  11. (Ingelesez) Earl Lester Consoliver, Grover Ira Mitchell. (1920). Automotive Ignition Systems. McGraw-Hill (Noiz kontsultatua: 2021-11-03).
  12. (Ingelesez) Earl Lester Consoliver, Grover Ira Mitchell. (1920). Automotive Ignition Systems. McGraw-Hill (Noiz kontsultatua: 2021-11-03).
  13. (Ingelesez) Heaviside, Oliver. (1894). Electrical Papers. Macmillan and Company (Noiz kontsultatua: 2021-11-03).
  14. (Ingelesez) D.), Andrew J. Robinson (Ph. (2008). Clinical Electrophysiology: Electrotherapy and Electrophysiologic Testing. Lippincott Williams & Wilkins ISBN 978-0-7817-4484-3. (Noiz kontsultatua: 2021-11-03).
  15. (Ingelesez) «The Universal Current Sensor» FierceElectronics (Noiz kontsultatua: 2021-11-03).
  16. a b Jaffe, Robert L.. (2018). The physics of energy. ISBN 978-1-139-06129-2. PMC 1119537905. (Noiz kontsultatua: 2021-11-03).
  17. Serway, Raymond A.. (2004). Physics for scientists and engineers.. (6th ed.. argitaraldia) Thomson-Brooks/Cole ISBN 0-534-40842-7. PMC 52929375. (Noiz kontsultatua: 2021-11-03).
  18. Serway, Raymond A.. (2004). Physics for scientists and engineers.. (6th ed.. argitaraldia) Thomson-Brooks/Cole ISBN 0-534-40842-7. PMC 52929375. (Noiz kontsultatua: 2021-11-03).
  19. «Screenshot of Itunes Library - Archived Platform Itunes 2010» dx.doi.org (Noiz kontsultatua: 2021-11-03).
  20. Holze, R.. (2009). Experimental electrochemistry : a laboratory textbook. Wiley-VCH ISBN 978-3-527-31098-2. PMC 226356147. (Noiz kontsultatua: 2021-11-03).
  21. Guo, Hao; Zeng, Xiangjun; Hu, Jingying; Xiong, Tingting. (2011-10). «Analysis for the arc-suppression technologies of grounding fault in distribution networks» 2011 International Conference on Advanced Power System Automation and Protection (IEEE) doi:10.1109/apap.2011.6180608. (Noiz kontsultatua: 2021-11-03).
  22. Zangwill, Andrew. (2013). Modern electrodynamics. ISBN 978-0-521-89697-9. PMC 809086601. (Noiz kontsultatua: 2021-11-03).
  23. Walker, Jearl. ([2014]-). Halliday & Resnick Fundamentals of physics. (10th edition. argitaraldia) ISBN 978-1-118-23376-4. PMC 436030602. (Noiz kontsultatua: 2021-11-03).
  24. Walker, Jearl. ([2014]-). Halliday & Resnick Fundamentals of physics. (10th edition. argitaraldia) ISBN 978-1-118-23376-4. PMC 436030602. (Noiz kontsultatua: 2021-11-03).

Kanpo estekakAldatu