Divulgación ¿Por qué se toma la corriente como constante?

[danielandresbru]

Hola tengo una duda y es que porque se dice por ejemplo que existe una corriente de tantos amperios, vi que por definición la I=q(electrón) n(densidad de partículas) v*A, pero mi duda viene dado de como podemos definir esa v(de donde sale), y además creo que si los electrones se mueven en un conductor es porque existe una fuerza eléctrica que los mueve y hará que se aceleren y por tanto los electrones no tendrían por que tener una velocidad determinada constante.
Muchas gracias de antemano

[visitante20160513]

Re: ¿Por qué se toma la corriente como constante?

Son datos macroscopicos, cuando se polariza un conductor con un campo constante la velocidad media de los electrones en su seno es constante, lo cual no quiere decir que observados electrón a electrón se mantenga constante en todo momento. La conclusiones del electromagnetismo se deducen de observaciones macroscópicas, para ver el comportamiento de los electrones sería necesario recurrir a otras teorías, tales como la mecánica cuántica. De hecho existe un freno que hace que los electrones conserven su velocidad media constante, se llama resistencia y es una propiedad de los conductores, todos los conductores presentan una resistencia al paso de la corriente (al movimiento de los electrones) que es una especie de rozamiento provocado por los choques que sufren los electrones con los átomos del metal. Lo mismo ocurre con el agua en el interior de una manguera, al someterla a una cierta presión el agua debería desplazarse cada vez con mayor velocidad, sin embargo llega un momento en que el rozamiento del agua con la manguera e incluso consigo misma impide que el agua alcance velocidades demasiado altas. Se alcanza una velocidad constante y para conseguir que la velocidad aumente es necesario aumentar la presión.

Salu2, Jabato.

[arivasm]

Re: ¿Por qué se toma la corriente como constante?

vi que por definición la I=q(electrón) n(densidad de partículas) v*A, pero mi duda viene dado de como podemos definir esa v(de donde sale)

Esa v es la velocidad media de los portadores de carga (promediada a éstos, es decir, $\dst \vec v=\frac{1}{N}\sum_{i=1}^N \vec v_i$).

, y además creo que si los electrones se mueven en un conductor es porque existe una fuerza eléctrica que los mueve y hará que se aceleren y por tanto los electrones no tendrían por que tener una velocidad determinada constante.

Por ampliar un poco lo que te ha escrito Jabato. Si admitimos que es válida una aproximación clásica (que en realidad no lo es, puesto que el electrón es un objeto que necesariamente debe ser descrito desde una perspectiva cuántica), es decir, que se puede aplicar la ley $\vec F=m\vec a$, recordemos que $\vec F$ es la resultante de las fuerzas que actúan sobre la partícula, lo que significa que a la fuerza de Coulomb hay que incorporarle todas las demás que actúen sobre cada portador, o mejor dicho, sobre un portador que represente adecuadamente al promedio de los mismos (en realidad al colectivo contenido en un elemento de volumen). Así pues, los portadores serán acelerados por el campo eléctrico aplicado sólo si no hay otras fuerzas, lo que equivale a decir en el vacío y para densidades de portadores lo suficientemente bajas como para poder prescindir de las interacciones entre ellos.

En el caso de la corriente circulando por un conductor, si usamos como modelo para éste el del mar de electrones, está claro que la situación será diferente. Si prescindimos de los efectos que se producirán cerca de la superficie del conductor (que, por otra parte, son muy importantes a la hora de abordar una descripción realista de la corriente en un conductor) el campo que origina en un punto del interior del conductor el mar de electrones y la red de iones será aproximadamente nulo, siempre y cuando las distancias a dichas partículas sean suficientemente grandes como para poder manejar el campo medio. Ahora bien, eso no será cierto en las inmediaciones de dichas partículas. En otras palabras, cerca de un ión de la red a la fuerza de Coulomb originada por el campo externo aplicado hay que sumarle la que origina el ión. De igual modo, las fluctuaciones que den lugar a un aumento local en la densidad de portadores causarán la existencia de fuerzas eléctricas a añadir.

El modelado detallado de lo anterior es bastante complicado, esfuerzo que no vale demasiado la pena toda vez que partimos de algo incorrecto como es ignorar el comportamiento cuántico del electrón. Por ello, es común modelar ese conjunto de fuerzas añadidas a la debida al campo aplicado como si el promedio de las mismas se opusiese a ésta, jugando un papel semejante al de una fricción, dando lugar a una resultante nula. En realidad, como ha dicho Jabato, no deja de ser una respuesta fenomenológica: en un conductor no ramificado la intensidad de la corriente que entra en él es la misma que la que sale, lo que implica el cumplimiento de la llamada ecuación de continuidad.

Uno de los primeros modelos clásicos para la conducción en metales, y que es muy sencillo de manejar, es el de Drude. No obstante, no debemos perder de vista que no deja de ser una visión bastante burda de lo que realmente sucede.