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Fundamentos de ElectricidadMatı́as Enrique Puello Chamorrowww.matiaspuello.wordpress.com13 de julio de 2014

Índice1. Introducción32. Electrostática2.1. Electricidad . . . . . . . . . . . . .2.2. Carga Eléctrica . . . . . . . . . . .2.3. Propiedades de la carga eléctrica2.4. Ley de Coulomb . . . . . . . . . .2.5. Campo Eléctrico . . . . . . . . . .2.6. Energia Potencial Eléctrica . . .2.7. Potencial Eléctrico . . . . . . . . .44567910113. Electrodinámica3.1. Aisladores y Conductores .3.2. Corriente Eléctrica . . . . . .3.3. Circuito Eléctrico . . . . . .3.4. Ley de Ohm . . . . . . . . . .3.5. Resistencia Eléctrica . . . .3.6. Circuito en serie y paralelo3.7. Potencia Eléctrica . . . . . .1212131415161718.4. Efectos de la electricidad en el organismo19

1.IntroducciónLa electricidad, en una u otra forma subyace en todo lo que nos rodea: se encuentra en los relámpagos que se producen durante las tormentas, en la chispaque salta bajo los pies cuando los arrastras sobre una alfombra y en la fuerza quemantiene unido los átomos en forma de moléculas.Desde el punto de vista biológico notamos que en todas las membranas del cuerpoexisten potenciales eléctricos. Especı́ficamente, algunas de dichas células, comolas nerviosas y musculares, son capaces de autogenerar impulsos electroquı́micos en sus membranas, que posteriormente son convertidas en señales eléctricas,propiamente dichas.Al llevar este fenómeno al plano de la electricidad, se tiene que, a nivel celular,la fuerza eléctrica interviene en el transporte de iones a través de la membrana yestá relacionada con la transmisión de los impulsos nerviosos y la contracción delas fibras musculares. Por esto, para lograr una mejor comprensión de los procesosBioeléctricos que ocurren en el organismo, es necesario el estudio de los conceptosbásicos de la electricidad y el magnetismo.

2.Electrostática2.1.ElectricidadLa palabra electricidad se deriva del griego (elektron) que significa “ámbar”. Losgriegos ya conocı́an los efectos de la electricidad estática, manifiestos cuando sefrotaba un trozo de ámbar con piel o con tela de seda.La electricidad es una fuerza fundamental de la naturaleza, análoga a la fuerza gravitacional. Pero mientras que la fuerza de la gravedad entre dos objetosdepende de las masas de los cuerpos la electricidad depende de la carga eléctrica.

2.2.Carga EléctricaEs una propiedad fundamental de dos de las partı́culas elementales (el protón yel electrón) que componen toda la materia ordinaria.Hay dos tipos de carga en la naturaleza, con la propiedad de que cargas diferentesse atraen, similares se rechazan entre si.

2.3.Propiedades de la carga eléctricaI La carga es invariante relativista.I La carga se conserva.I La carga esta cuantizada.La unidad estándar de la carga en el sistema internacional es elCoulomb (C).

2.4.Ley de CoulombLleva su nombre en honor a Charles-Agustı́n de Coulomb (1736 - 1806), sudescubridor y el primero en publicarlo.

El enunciado de la LeyLa magnitud de cada una de las fuerzaseléctricas con que interactúan dos cargas puntuales es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de ladistancias que lo separan.k Q1 Q2r2En donde (Q1) y (Q2) corresponden a los valores de las cargas que interaccionan.(r): Representa la distancias que las separan supuestas y concentradas cada unade ellas en un punto.(K): Es la constante de proporcionalidad correspondiente que depende del medio2en que le hallen dichas cargas y tiene un valor de K 9 109 NCm2F

2.5.Campo EléctricoRegión del espacio donde se ponen de manifiesto los fenómenos eléctricos.La intensidad del campo (E) se defineE FqEn el Sistema Internacional de unidades el campo eléctrico se mide enN ewtonCulombioPara una carga puntual, el campo se define por la siguiente relaciónE K Qr2 NC

2.6.Energia Potencial EléctricaEs el trabajo que realiza el campo eléctrico sobre una carga q cuando se muevedesde una posición A a una posición B, es decirW EPA EPBEn términos de la carga y la distancia, la energı́a viene dada porEP k Q qr

2.7.Potencial EléctricoDel mismo modo que hemos definido el campo eléctrico, el potencial es unapropiedad del punto P del espacio que rodea la carga Q. Definimos potencial Vcomo el trabajo por unidad de carga para llevar la carga desde el punto A hastael punto BVAB WABqEl potencial es una magnitud escalar.La unidad de medida del potencial en el S.I. de unidades es el voltio (V).1 Julio(J)Ası́ 1voltio(V ) 1 Coulombio(C)Para una carga puntual el potencial enun punto P a una distancia r de unacarga Q viene dado porV k Qr

3.Electrodinámica3.1.Aisladores y ConductoresLos Conductores son materiales en los que las cargas eléctricas se mueven conbastante libertad en tanto que en los materiales Aisladores las cargas se muevencon mucha dificultad.Algunos materiales conductores son: el cobre, la plata, el oro, el aluminio, .Algunos materiales aisladores son: el vidrio, el caucho, .

3.2.Corriente EléctricaHay corriente eléctrica entre dos cuerpos de cargas opuestas si se conecta pormedio de un conductor metálico.Definimos la intensidad de corriente eléctrica (I) como la cantidad de cargaeléctrica (Q) que atraviesa la sección de un hilo conductor en la unidad de tiempo,es decir,QI t Csiendo su unidad de medida el Amperio CoulombioA segundosLa corriente que circula por un circuito se denomina corriente continua (c.c)si fluye siempre en el mismo sentido y corriente alterna (c.a) si fluye alternativamente en uno u otro sentido.

3.3.Circuito EléctricoUn circuito eléctrico es un conjunto de elementos conectados entre sı́, por los quecircula la corriente eléctrica. Para poder formar un circuito eléctrico son necesariosdos elementos:1. Un generador de la corriente, que puede ser una pila, o el generador de unagran central eléctrica.2. Un conductor, que suele ser un cable.En un circuito podemos además conectar uno o varios aparatos que convierten laenergı́a de la corriente eléctrica en otra forma de energı́a.

3.4.Ley de OhmSe dice que un conductor sigue la ley Ohm, si la corriente (I) es proporcioal a ladiferencia de potencial o voltaje aplicado ( V ), es decir, que la resistencia (R)es constante. VI R (constante) V I R

3.5.Resistencia EléctricaSe llama resistencia a la mayor o menor dificultad que presenta un cuerpo al pasode la corriente eléctrica. La medimos en una unidad llamada ohmio, cuyo sı́mboloes la letra griega Ω.La resistencia eléctrica se representa en un circuito por una linea quebrada ası́:Los metales, como el cobre, ofrecen muy poca resistencia al paso de la corriente,mientras que la madera, por ejemplo, tiene una resistencia muy alta.

3.6.Circuito en serie y paraleloResistencias en serie: es toda combinación de resistencia donde la corrientees una sola. La corriente que pasa poruna de ellas luego pasará por la otra.Resistencias en paralelo: es todacombinación de resistencia donde la corriente se distribuye en cada resistencia,el valor de la corriente es función del valor de cada una de ellas.

3.7.Potencia EléctricaSi se efectúa un trabajo W transportando a velocidad constante una carga qentre dos puntos A y B en un campo eléctrico, vimos que se define la diferenciade potencial entre los dos puntos VAB WABqInversamente si conocemos la diferencia de potencial, se puede encontrar la disminución de energı́a eléctricaWAB VAB qLuego la energı́a por unidad de tiempo o potencia disponible en el circuitoP Wt qP VABtP VAB I

4.Efectos de la electricidad en el organismo

Gracias por su amable atención

Referencias[1] RUMENTO, Antonio Elementos de Biofı́sica. Intermédica 1979.[2] ACDONALD y BURNS. Fı́sica para las ciencias de la vida y de la salud.México: Addison-Wesley Iberoamericana, 1989, 589 p.[3] ROMER, Alan H. Fı́sica para las Ciencias de la Vida. 2 ed. : Editorial Reverté.[4] TROTHER. G. K Fı́sica Aplicada a las Ciencias de la Salud. McGraw-Hill.Latinoaméricana 1980.[5] ilson. J.D Fı́sica con aplicaciones. Editorial McGRAW-HILL

K F sica Aplicada a las Ciencias de la Salud. McGraw-Hill. Latinoam ericana 1980. [5]ilson. J.D F sica con aplicaciones. Editorial

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