Introducción La electricidad es una fuerza fundamental de la naturaleza, análoga a la de la gravedad, cuya diferencia radica en que la fuerza de la gravedad entre dos objetos depende de su masa mientras que la fuerza eléctrica depende de su carga
La Carga Eléctrica es una Propiedad Básica de las Partículas Elementales: Electrones Protones Neutrones Componen toda la materia ordinaria Lo que mantiene al átomo unido es la fuerza eléctrica entre sus protones y electrones
¿En qué se Fundamenta la Bioelectricidad ? Leyes y principios de la física eléctrica A partir de los cuales se estudian los fenómenos bioeléctricos que ocurren en el organismo: Transporte de iones a través de la membrana Transferencia de los impulsos nerviosos Contracción de las fibras musculares, etc. Y para la comprensión de dispositivos que proporcionan diversos registros eléctricos: Electrocardiograma Electroencefalograma Electromiograma, etc.
Carga Eléctrica: Ley de Coulomb La carga como la masa es una propiedad fundamental de la materia, y son de dos tipos:
Carga positiva, asociadas al protón Carga negativa, asociadas al electrón
Por tanto las fuerzas eléctricas pueden ser de atracción o de repulsión: regidas por la ley de las cargas (cargas iguales repelen y contrarias se atraen)
Principios Físicos Carga eléctrica Electrón = Protón Equivale a 1,6 x 10-19 Unidad de carga: Coulomb (C) La fuerza eléctrica entre dos objetos con cargas q1 y q2 separadas por una distancia r es: Donde k es la constante eléctrica universal :
Fuerza Eléctrica Depende del producto de las cargas de los objetos como la fuerza de la gravedad depende del producto de sus masas Ambas fuerzas son inversamente proporcionales al cuadrado de la distancia que separa los objetos
Donde
Otra diferencia entre estas fuerzas es que la de gravedad siempre es atractiva y la eléctrica puede ser repulsiva
Campo Eléctrico Las fuerzas eléctricas como las fuerzas gravitacionales son fuerzas de acción a distancia que se manifiestan sin que haya ningún contacto entre los cuerpos Estas fuerzas se aproximan a cero cuando las distancias tienden al infinito Cada carga modifica las propiedades del medio que la rodea estableciendo un campo eléctrico análogo al campo gravitacional producido por cada masa: atracción o repulsión
Campo Eléctrico Si una carga que colocada en un punto del espacio, experimenta una fuerza de origen eléctrico, se dice que en este punto existe un campo eléctrico producido por todas las otras cargas q1, q2, … y que su intensidad es:
Como F es un vector y q’ un escalar, el campo eléctrico es también un vector que tendrá la dirección de F si q’ es positiva y la dirección contraria si q’ es negativa
Campo Eléctrico
La carga q’ se denomina generalmente carga de prueba. El campo eléctrico se simboliza con la letra E, es una magnitud vectorial y sus unidades son: N/C
Potencial Eléctrico Se le llama diferencia de potencial entre dos puntos a la diferencia de energía potencial de una carga dentro de un campo eléctrico entre estos dos puntos dividido por el valor de la carga, o también el trabajo realizado por la fuerza producida por el campo dividido por la carga, es decir,
La diferencia de potencial Va-Vb se generaliza Vab y se denomina a veces voltaje entre a y b.
Es una magnitud escalar puesto que es el cociente entre dos magnitudes escalares y su unidad en sistema S.I es de joul/coul que se denomina voltio (v)
Aisladores y Conductores A partir de la teoría atómica de principios del siglo XX quedó establecido científicamente que la materia está compuesta de átomos muy pequeños
Cada átomo tiene un núcleo aún más pequeño, muy denso y cargado positivamente; el cual está rodeado de electrones livianos y cargados negativamente
Aisladores y Conductores En muchos metales los electrones más cercanos están fuertemente ligados al núcleo pero un electrón del exterior puede estar relativamente libre para ser transferido de un átomo a otro
Éstos electrones pueden moverse libremente y por lo tanto son llamados “electrones libres”
Su movimiento explica la conducción eléctrica por un alambre cuando es conectado a una batería o a un generados eléctrico
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