Electricidad

Fisioterapia. Cargas. Iones. Corriente. Eléctrica

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CARGA ELÉCTRICA. FUERZA ENTRE CARGAS ELÉCTRICAS.

Mientras que la fuerza gravitatoria entre dos objetos depende de la masa, la fuerza eléctrica entre dos objetos depende de la carga eléctrica. La fuerza entre cargas eléctricas estáticas, al igual que la fuerza gravitatoria, resulta inversamente proporcional al cuadrado de la distancia. Esta fuerza puede ser atractiva o repulsiva:

Donde q1 y q2 son las cargas, r es la distancia de separación entre ellas, k es la constante eléctrica universal y r0 es un vector unitario que va en la dirección y sentido de la carga q1 y q2 .

IONES.

Un átomo cuyo número de electrones no sea el mismo que el de protones, y que por ello no sea eléctricamente neutro, se denomina ion.

Un ion positivo es un átomo que ha perdido uno o más electrones, mientras que un ion negativo es un átomo que ha ganado uno o más electrones.

CAMPO ELÉCTRICO.

Una carga eléctrica q produce un campo eléctrico (E) en la región espacial que la rodea. Un conjunto de cargas produce un campo eléctrico en el espacio que las rodea, pero sólo interacciona sobre los cuerpos cargados, según la expresión:

F = q . E

De acuerdo con la ecuación anterior, y desde un punto de vista puramente cuantitativo, el campo eléctrico es la fuerza desarrollada por unidad de carga.

POTENCIAL ELÉCTRICO.

Es habitual definir el potencial eléctrico como la energía potencial electrostática por unidad de carga:

La unidad de potencial eléctrico es el voltio (V). Coloquialmente, las diferencias de potencial, tensión eléctrica o fuerza electromotriz (fem) suelen denominarse <<voltajes>>.

DIPOLOS ELÉCTRICOS.

Un dipolo eléctrico está formado por dos cargas iguales y de distinto signo, ligeramente desplazadas, una respecto a la otra, una cierta distancia.

Los dipolos eléctricos son de gran importancia biológica, ya que muchas moléculas poseen este tipo de estructura eléctrica.

CAPACIDAD ELÉCTRICA

La capacidad eléctrica es una propiedad de los cuerpos que viene a indicar su facilidad de retención de carga eléctrica. Entre la carga de un conductor aislado y su potencial, existe una relación constante, cuyo valor se denomina capacidad.

En el SI la unidad de capacidad eléctrica es el faradio (F), que es igual al culombio/ voltio.

CONDENSADOR.

El condensador es un dispositivo cuya función consiste en el almacenamiento de energía en forma electrostática. Consta de dos conductores (placas paralelas, cilindros coaxiales, esferas concéntricas) separados por un material aislante o dieléctrico.

CONDUCTORES Y DIELÉCTRICOS.

Un cuerpo cargado eléctricamente puede transmitir esta carga a otros cuerpos con los que se pone en contacto, denominados cuerpos, materiales o elementos conductores. Existen otros cuerpos a los que no se les puede transmitir dicha carga, denominados aislantes o dieléctricos.

En realidad, un conductor es un material que posee pocos electrones de valencia y tiende a ceder electrones con facilidad.

Los dieléctricos tienen sus cargas relativamente inmóviles, al poseer muchos electrones de valencia, y tienden a ser muy estables, de forma que - al crear carga eléctrica en un punto-, únicamente se manifiesta en dicho punto.

CORRIENTE ELÉCTRICA.

Se denomina corriente eléctrica al flujo de cargas eléctricas a través de un conductor, desde un punto a otro, cuando entre sus extremos se establece una diferencia de potencial.

La corriente eléctrica en un material conductor viene determinada por el movimiento de electrones en el seno de dicho material; la intensidad de corriente es la cantidad de carga que pasa por un punto determinado del material, en la unidad de tiempo.

Inicialmente se considera que cuando el campo eléctrico tiene el mismo sentido o polaridad, la corriente se denomina continua, directa o galvánica. Si el campo se invierte periódicamente, el flujo de carga cambia de sentido en el curso de un período; durante una parte de éste, circula en un sentido y, durante la otra, lo hace en sentido contrario. Este tipo de corriente se denomina alterna.

Debe diferenciarse la corriente alterna de la variable. Una corriente variable es aquella que presenta variaciones de amplitud con respecto al tiempo, con independencia de la presencia de alternancia en la polaridad.

ELECTRÓLISIS.

Las sustancias como los ácidos, las bases y las sales, que en disolución tienen la propiedad de ser conductoras de la corriente eléctrica, reciben el nombre de electrólitos.

El fenómeno de la conducción de carga eléctrica a través de los electrólitos recibe el nombre de electrólisis; ésta tiene lugar si el campo eléctrico tiene siempre el mismo sentido (corriente continua). Su estudio se realiza en un recipiente denominado cuba electrolítica o voltámetro, en el que se deposita el electrólito fundido o disuelto y se introducen dos electrodos, ánodo y cátodo, entre los cuales se establece una diferencia de potencial eléctrico unidireccional y constante.

RESISTENCIA ELÉCTRICA. LEY DE OHM.

Cuando entre dos partes de un material se establece una diferencia de potencial se genera una corriente eléctrica cuya intensidad, según las experiencias realizadas por George Ohm, depende de la diferencia de potencial aplicada y de una propiedad característica de cada material, que es la resistencia:

(V1 - V2) = I. R.

La expresión anterior constituye la ley de Ohm.

La unidad de resistencia eléctrica en el SI es el ohmio (): resistencia de un conductor que, teniendo aplicada entre sus extremos una diferencia de potencial de 1 voltio, está recorrido por una intensidad de corriente de 1 amperio. Luego,  = V/A.

ASOCIACIÓN EN SERIE.

En este caso sus componentes se colocan extremo frente a extremo. La intensidad de corriente que circula por las resistencias es la misma.

Así pues, se cumple que la resistencia equivalente de varias resistencias en serie es igual a la suma de dichas resistencias.

ASOCIACIÓN EN PARALELO.

En este caso, las resistencias se colocan una al lado de otra y se conectan sus extremos; la corriente encuentra dos o más ramas del circuito, con lo que se reparte en ellas en forma inversamente proporcional a la resistencia que presenta cada rama.

POTENCIA ELÉCTRICA.

La cantidad de trabajo realizado por una corriente eléctrica depende de la diferencia de potencial y de la cantidad de electrones desplazados. La unidad de energía es el julio.

La potencia determina la cuantía del trabajo realizado por un sistema; la potencia eléctrica desarrollada en un circuito viene dada por:

P = V.I.

MAGNETISMO.

Durante mucho tiempo se creyó que la electricidad y el magnetismo eran fenómenos diferentes de la naturaleza, totalmente independientes pero con el paso del tiempo se estableció que tanto la electricidad como el magnetismo son la misma expresión de una fuerza fundamental de la naturaleza, a la que a partir de entonces se denominó fuerza electromagnética.

Existe una característica común a todos los imanes conocidos: la existencia de polos magnéticos y de fuerzas de atracción o repulsión entre los polos.

ELECTROMAGNETISMO.

(del griego elektron, ámbar, y del latín magnes, - etis, imán)

Estudio de los fenómenos producidos por la interrelación entre los campos eléctrico y magnético. Toda carga eléctrica en movimiento crea a su alrededor un campo magnético, con propiedades similares a las de un imán, y a su vez todo campo magnético ejerce una fuerza sobre los conductores por los que circula una corriente eléctrica o la crea en éstos cuando varía el flujo de líneas magnéticas que los atraviesa. De ello se deduce que la energía eléctrica puede ser transformada en trabajo mecánico (motor eléctrico) y que la energía mecánica puede convertirse en electricidad (fenómeno de inducción magnética).

 

CAMPO ELECTROMAGNÉTICO.

Un campo eléctrico variable produce un campo magnético y, a su vez, un campo magnético variable produce un campo eléctrico. Una corriente variable o una partícula cargada dotada de movimiento acelerado producen, en cada punto del espacio, campos eléctricos y magnéticos, que varían con el tiempo y se propagan a través del espacio en forma de movimiento ondulatorio: onda electromagnética.

Los campos eléctricos y magnéticos son, en cada punto, perpendiculares entre sí.

La velocidad de propagación de cualquier onda electromagnética depende del medio a través del cual se transmita. En el vacío, la velocidad de propagación es la misma para todos los campos electromagnéticos.