Es posible que ya hayas observado un montaje como el que se muestra en la Fig. 1 (a o b): una pila común unida por medio de alambres (conductores) a un foco que está encendido. Decimos que ese montaje constituye un circuito eléctrico.

Ya sabemos que en los conductores metálicos (inclusive en el filamento de una lámpara, ese delgado hilo que brilla cuando se enciende el foco) hay un gran número de electrones libres.

Cuando el conjunto de electrones se une a una pila, ésta ejerce una fuerza sobre éstos: el polo positivo los atrae y el polo negativo los repele. Como los electrones están libres, se desplazan en el sentido que se muestra en la Fig. 1(b). Este movimiento de los electrones en los conductores se denomina corriente eléctrica. De manera general, tenemos:

Cuando los científicos comenzaron a desarrollar sus primeros estudios y observaciones sobre la corriente eléctrica, supusieron que ésta se originaba por el movimiento de un fluido eléctrico positivo. En el circuito de la Fig. 1, ese fluido positivo se desplazaría, fuera de la pila, del polo positivo hacia el negativo, es decir, en sentido contrario al del movimiento de los electrones.

En el siglo XX, al observarse que en los metales la corriente está constituida por el movimiento de electrones, los científicos ya estaban acostumbrados a trabajar con el sentido de la corriente de cargas positivas. Para evitar trastornos que podrían surgir de ese cambio, acordaron que sería conveniente continuar trabajando con una corriente imaginaria, de cargas positivas, para sustituir la corriente de electrones. Eso es posible porque se observó que las dos corrientes son equivalentes.

Esta corriente imaginaria de cargas positivas se denomina corriente convencional. En la figura II.15.2 mostramos el sentido de la corriente convencional (dentro y fuera de la pila), que se usa universalmente y que también utilizaremos en nuestro curso.

Consideremos el alambre mostrado en la Fig. 2, en la cual se estableció una corriente (supuesta en el sentido convencional).

Supongamos que durante un intervalo t = 10 s fuera posible medir la cantidad de carga q que pasa por una sección S del alambre, encontrándose q = 30 C. Si deseáramos saber cuál es la cantidad que pasa en cada segundo por la sección del conductor, debemos, evidentemente, dividir q entre t, es decir:

Por tanto, ese valor de i indica que en cada segundo pasa una carga igual a 3 C por la sección considerada.

La unidad C/s, como medición de i, en el Sistema Internacional, se denomina ampere, en homenaje al científico francés André-Marie Ampère. Por tanto, tenemos:

El aparato que nos permite medir el valor de la intensidad de la corriente eléctrica se denomina amperímetro.

En la Fig. 4, tenemos dos amperímetros conectados al circuito, uno antes y el otro después de la lámpara. Observa que están conectados de tal manera que la corriente, al medirse, pase por ellos (decimos que están intercalados en serie en el circuito). Se debe destacar que los dos aparatos están indicando el mismo valor para la corriente, es decir, la corriente tiene la misma intensidad antes y después de la lámpara. Este era un resultado ya esperado porque, en cierto intervalo, la carga eléctrica que entra en el filamento de la lámpara tiene que ser igual a la que sale de ella (no hay desviación ni retención ni desaparición de la carga eléctrica). Como observamos en la Fig. 4, la corriente es también la misma en cualquier otro punto del circuito (por las mismas razones mencionadas).

Al establecerse un circuito como el que se muestra en la figura II.15.5, se ejerce una fuerza eléctrica por los polos A y B de la pila, haciendo que las cargas en el hilo conductor se desplacen de A hacia B (sentido convencional de la corriente). Consecuentemente, esta fuerza eléctrica realiza un trabajo sobre las cargas, transfiriéndoles cierta cantidad de energía.

Considera una carga q que se desplaza de A hacia B y T representa el trabajo realizado sobre ella, es decir, T representa la energía transferida hacia la carga q. Una magnitud muy importante para el estudio de los fenómenos eléctricos, denominada diferencia de potencial (o voltaje o tensión eléctrica) entre A y B, representada por V_AB, y se define de la siguiente manera:

Este resultado significa que cada coulomb que pasa por el circuito de A a B, recibe 1.5 J de energía de la fuerza eléctrica suministrada por los polos de la pila.

Entonces, vemos que la unidad de la medida de V_AB, en el Sistema Internacional, es 1 J/C.

Esta unidad se llama volt, V, en homenaje al científico italiano Alejandro Volta, considerado el inventor de la pila eléctrica. Por tanto, tenemos entre los polos de la pila seca, un voltaje V_AB = 1.5 V (ese valor ciertamente ya era de tu conocimiento y ahora debes haber entendido su significado).

Ya debes haber tenido la oportunidad en varias ocasiones de juntar pilas iguales que hacen funcionar una linterna, un radio o un juguete eléctrico, etcétera.

Si pusiste atención en lo que estabas haciendo, debes haber observado que la pilas se conectaron, la mayoría de las veces en la forma mostrada en la Fig. 8: el polo positivo de la pila 1 está unido al polo negativo de la pila 2, el polo positivo de la pila 2, está unido al polo negativo de la pila 3, y, así sucesivamente. Con este procedimiento se obtiene un voltaje más elevado que con una sola pila. En esta figura, por ejemplo, tenemos un voltaje total entre A y B cuyo valor es:

El aparato que funcione utilizando la energía de esta unión, entonces, está unido a los puntos A y B.

Evidentemente, podremos obtener voltajes más altos si juntamos un número mayor de pilas.

La batería del automóvil es, en realidad, una unión semejante a la de la Fig. 8. Sin embargo, en este caso, cada pila de la unión (que es diferente de la pila seca) presenta un voltaje de 2 V. Entonces, una batería de 12 V, como la de la Fig. 9 (muy usada en la mayoría de los automóviles), es la unión de 6 pilas como esa.

En todos los circuitos eléctricos que analizamos hasta ahora, las cargas eléctricas que constituyen la corriente se desplazan siempre en un mismo sentido: del polo positivo de la fuente de tensión hacia el polo negativo (sentido convencional). En estos casos, decimos que la corriente eléctrica en el circuito es una corriente continua. Siempre que la corriente se produzca por pilas (linternas, radios, juguetes eléctricos, etc.) o por baterías de automóvil, será una corriente continua.

Sin embargo, en nuestras casas, cuando conectamos un aparato (lámpara, plancha, licuadora, etc.) a una fuente de tensión, la corriente que se establece en sus alambres, no es continua. Las cargas eléctricas, en ese caso, oscilan rápidamente en el interior del alambre, moviéndose ya sea en un sentido o en sentido contrario. Una corriente de ese tipo se denomina corriente alterna.

El número de veces que el sentido de la corriente se invierte por segundo, es decir, su frecuencia, es igual a 60 ciclos/s (60 hertz) en la mayoría de las ciudades del mundo.

La corriente alterna que llega a los medidores de nuestras casas es generada en grandes plantas hidroeléctricas, termoeléctricas o nucleares, como lo estudiaremos posteriormente.