Aisladores y Conductores
Al contrario de los electrones, los núcleos cargados positivamente están fijos en un lugar dentro del cristal de un metal y no contribuyen en nada a la conducción eléctrica
Un buen conductor posee una cantidad apreciable de electrones libres y por eso conduce la carga con una resistencia relativamente pequeña; son conductores los metales
Un mal conductor, es decir, un aislador, tiene muy pocos o no tiene electrones libres y posee una elevada resistencia a la conducción de cargas o lo que es lo mismo la carga se mueve con dificultad como por ejemplo la goma, la madera, el hule, vidrio, corcho y la mayoría de los plásticos
Aisladores y Conductores
Aquellas sustancias que conducen la carga con menor capacidad que los metales, aunque mayor que los aislantes se les llama semiconductores, por ejemplo: silicio y germanio, utilizados para la fabricación de transistores
Al contrario de lo que sucede en los metales, en los cuales los electrones libres conducen la electricidad, en los líquidos la conducción de carga puede deberse a átomos positivos y negativamente cargados
Aisladores y Conductores
Cuando se disuelve sal de mesa (NaCl) en agua los dos elementos se disocian formando un ión Na+ cargado positivamente y un ión Cl- cargado negativamente
El átomo de Cl ha ganado un electrón y el átomo de Na ha perdido uno quedando cargado positivamente
Esta solución llamada electrolito, es buena conductora; la conducción electrolítica es esencialmente el movimiento de éstos iones en direcciones opuestas
Aisladores y Conductores
Algunos electrolitos típicos son: cloruro de potasio (K+Cl-), ácido sulfúrico (H22+SO42-) y el agua misma (H+OH-)
El que un electrolito conduzca bien o mal la electricidad depende de la valencia química (número de electrones perdidos o ganados), el grado de disociación y la concentración iónica (número de iones por centímetro cúbico)
Aisladores y Conductores
No todas las soluciones conducen bien la electricidad, depende de la disociación iónica
Sin embargo, los tejidos del cuerpo localizados bajo la piel son electrolitos; la solución salina fisiológica es básicamente una solución diluida de NaCl y el plasma sanguíneo contiene Na+, K+, Ca+, Mg2+, Cl- y otros iones
El aceite, el alcohol y el azúcar disuelta en el agua, la piel seca, y la mayoría de las membranas biológicas son relativamente malos conductores
Corriente
Una corriente es un flujo de carga
Cuando una positiva se mueve desde una región de potencial alto a otra de bajo potencial, su energía potencial se transforma a otras formas de energía
Por ejemplo, en una resistencia de calefacción la energía potencial de la carga en movimiento se transforma en calor, en una bombilla se transforma en luz y calor, y en un motor se transforma en energía mecánica
Corriente
Todos los aparatos eléctricos y electrónicos utilizan corriente de un modo u otro, también utilizan corriente los sistemas biológicos, ellas intervienen en el transporte de impulsos nerviosos a lo largo de una fibra nerviosa
Intensidad de la Corriente
Una corriente eléctrica es un flujo de carga y para que pueda mantenerse, alguna fuente debe proveer la energía que conserve la diferencia de potencial entre los extremos de un conductor
Esta diferencia de potencial es lo que se llama fuerza electromotriz (Fem) y su unidad es el voltio
Intensidad de la Corriente
Por convención se considera que la dirección de la corriente es la que corresponde al flujo de cargas positivas en un sentido, aunque el flujo real de cargas es debido al desplazamiento de los electrones en sentido contrario
En los metales, los electrones externos de los átomos se mueven libremente y los protones de los núcleos están fijos; en cambio en los conductores líquidos se pueden mover tanto los iones positivos como los negativos; así es como una batería convierte energía química en energía eléctrica
Intensidad de la Corriente
En electricidad se considera que el flujo de cargas negativas en una dirección equivale al flujo de cargas positivas en la dirección opuesta
La intensidad de la corriente eléctrica (I) se define como la cantidad total de carga (Q) que pasa por un punto dado del circuito en un tiempo (t)
Intensidad de la Corriente
Las unidades de la corriente (I) son: Coulomb/segundo que corresponde a la unidad llamada amperio (A)
Como
Intensidad de la Corriente
El trabajo (w) realizado para mover la carga viene dado por:
Donde V+ es el potencial en el borde positivo y V- el potencial en el borde negativo
El trabajo realizado por segundo es la potencia (P)
Circuitos
Los circuitos consisten a menudo en una red de resistencias interconectadas, como lo indica la figura
El problema básico de la teoría de circuitos es hallar la intensidad de la corriente en cada rama del circuito, cuando se conocen los valores de las resistencias
El análisis de ésta o cualquier otra red utiliza dos principios conocidos como leyes de Kirchhoff
Primera Ley de Kirchhoff
La intensidad total de la corriente que entra en un punto cualquiera del circuito es igual a la intensidad que sale del punto
Esta ley es una consecuencia del hecho de que no se acumula carga en un punto de un circuito, de modo que sale de él tanta carga como ha entrado
Segunda ley de KirchhoffLa diferencia de potencial entre dos puntos cuales quiera de un circuito es la misma a lo largo de cualquier camino que se conecte los puntos
LEY DE OHMGracias a las investigaciones de George Ohm acerca de la conducción eléctrica en barios materiales, se toma como deducción que el cociente entre el voltaje aplicado a un conductor y la corriente, este es constante y se llama resistencia
Formula matemática:luego la unidad de resistencia es
Esta ley es valida solo para ciertos materiales (metales), esta ley en su uso de aplicación se da primordialmente en circuitos eléctricos.
FUERZA ELECTROMOTRIZLa fuerza electromotriz es la cantidad de energía, por unidad de carga necesaria para hacer circular una carga alrededor de un circuito completo.
En el sistema S.I su unidad es el VOLTIO.Ecuación:E= IR + Ir como V= IRE= V + Ir ley de ohmV= E – Ir
CONDENSADORESUn condensador consta de dos superficies conductoras, separadas por una delgada lamina aislante.
Los hilos unidos a las superficies, permiten que el condensador sea conectado en un circuito electrónico.
En un circuito, el condensador es simbolizado por esta conectado en serie a una resistencia (R) y una batería.Como hay aislamiento entre las placas del condensador,la carga no puede fluir por este elemento y por lo tanto,no se puede establecer una corriente continua a travésde un condensador.
Sin embargo cuando el interruptor (s), se encuentra cerrado, se producirá una corriente transitoria a través de la resistencia, puesto que los electrones fluyan de una placa del condensador a otra.
En consecuencia, la carga positiva (q) se acumula sobre una placa, mientras que una cantidad igual de carga negativa (q) se acumula en la otra. (V= Vc – Vd) sea igual a la fuerza electromotriz de la batería.
La figura muestra que la corriente transitoria (i) es grande en el instante en el que se cierra el interruptor, pero disminuye rápidamente hasta cero cuando el condensador se ha cargado.
Al mismo tiempo, el valor de la carga de cada placa del condensador aumente desde cero hasta su valor final.
Variación temporal de la corriente transitoria en un circuito de resistencia y condensador
variación temporal de la carga en cada una de las placas de un condensador en un circuito de resistencia y condensador
En todo momento la carga (q) del condensador es proporcional a su potencial (v)Q= C.Ven donde (c) es la constante “capacitancia” su unidad es coul/volt que es igual al farad (f)
Un condensador es un elemento del circuito que ofrece poca resistencia a un potencial alterno y una resistencia infinita a un potencial continuo.
POTENCIAL DE NERNSTEl potencial de reposo de una célula es producido por diferencias en la permeabilidad de la pared celular a los diferentes iones.
POTENCIAL DE NERNSTEs negativo cuando la membrana es permeable a los iones positivos, y es positivo cuando la membrana es permeable a los iones negativos.
la pared celular actúa como un condensador con carga positiva en el interior y carga negativa en el exterior.
La pared celular actúa como un condensador con una área A de unos y un espesor de unos su capacidad C se calcula
Tanto en el fluido intracelular como en el extracelular se disuelven muchas clases de iones, pero solamente aquellos iones que pueden difundirse a través de la pared de la célula contribuyen al potencial de Nernst. En el estado de reposo, la pared celular es permeable solo a los iones K+ y Cl-
La pared de las células nerviosas y musculares tiene la capacidad de cambiar su permeabilidad relativa a los iones K+ y Na+, cuando una célula es estimulada eléctrica, química o mecánicamente, la pared de la célula se hace permeable de repente a los Na+.
La repentina subida y bajada del potencial celular, recibe el nombre de potencial de acción.
El potencial de nernst se determina tanto por la diferencia en la concentración de los iones en los fluidos intracelulares y extracelulares como por la permeabilidad selectiva de la pared celular a los iones de diferentes clases.
El interior del axon tiene un potencial de -85 mV con respecto al fluido extracelular.
Transmisión de un impulso nervioso a lo largo de un axon.
Cuando un impulso nervioso alcanza una célula muscular, produce un potencial de acción en la célula muscular. Antes de cada latido del corazón se extiende por este un gran potencial de acción.
ELECTROCARDIOGRAMA NORMAL
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