Interacciones gravitatoria y eléctrica Interacción gravitatoria.
10.1 Interacción Eléctrica
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7/24/2019 10.1 Interaccin Elctrica
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Interaccin elctrica
La carga elctrica es una propiedad de la materia, por lo
tanto se conserva
Existen dos tipos de carga elctrica
Cargas de igual tipo Cargas de distinto tipo
se repelen se atraen
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La carga elctrica se encuentra en los tomos
La carga positiva esta en el ncleo del tomo (protones)
La carga negativa est en el exterior del tomo (electrones) La carga se mide en Coulomb
partcula masa carga
protn !,"#x!$%'g !,"x!$%!C
electrn ,!x!$%*!'g % !,"x!$%!C
neutrn !,"#x!$%'g %%%%%%%%%%
La carga de un cuerpo es un mltiplo entero de la carga del electrn
Cual+uier carga + est dada por
+ - .e, con . entero e-!,"x!$%!
( C)
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E/ 0na es1era puntual posee una carga +- 2,3 nC
4La es1era gan o perdi electrones5 4cuntos5
6ependiendo de la 1acilidad +ue tengan los
materiales para mover su carga se clasi1ican en
Conductores mu7 1cil mover su carga (! e de valencia)
8islantes di1cil mover su carga (3 e de valencia)
9emiconductores se comportan como conductores o
aislantes (2 o : e de valencia)
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;uer
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;uer
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Le7 de Coulomb
;orma Escalar
'-x!$(.m&=C&)
'-!=2o
o-permitividad elctrica del vacioo-3,3:x!$
%!&(C&=.m&)*
)(
AB
ABBAAB
rr
rrqkqF
=
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>rincipio de 9uperposicin
>ara un con/unto discreto de cargas tenemos;uer
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Corriente elctrica (i)
9e produce cuando las cargas se ponen en movimiento
?ide la ra
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Corriente elctrica
Es un escalar pero se le asigna el sentido de movimiento de
las cargas positivas
9e clasi1ica en
6ependiendo del sentido de movimiento
Corriente continua % corriente variable
6ependiendo de la estabilidad
Corriente estacionaria % Corriente transitoria6ependiendo del transporte de la carga
Corriente de conduccin A Corriente de conveccin%
Corriente de despla
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>ara mover las cargas se necesita energa, la cual es
proporcionada por una 1uente de poder la cual
trans1orma algn tipo de energa en energa
potencial elctrica (volta/e)B Esta 1uente de poderentrega un potencial medido en olt ()
! - !D=C
Corriente elctrica
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esistencia elctrica
Cuando las cargas pasan por elmaterial, cFocan con los tomos, es
decir el material o1rece unaresistencia al paso de la corriente
La resistencia , depende del tipo de material 7 de la
geometra, se mide en @Fm ()
@peracionalmente
l-largo del material
8-area de la seccion transversal
-resistividad
A
lR
=
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Le7 de @Fm
La energa la proporciona una 1uente de poder (olta/e), para
+ue la corriente (i) circule por la resistencia ( )
resistencia
;uente de poder
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>or conservacin de la energa, la resistencia devuelve la
energa al medio, principalmente en 1orma de calor
8 este 1enmeno se le llama e1ecto Doule 7 mide lapotencia (>) +ue representa la energa por unidad de
tiempo
>otencia - Energa= tiempo >-i
La potencia se mide en Gatt (G)
!G- !D=s
Experimentalmente se encuentra +ue
la corriente es proporcional al
volta/e aplicado
-iLe7 de @Fm
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esistencia elctrica
Las resistencias se pueden asociar
9erie
>aralelo
H- !&*BBBn i!-i&-i*-BBB-in -!&*BBBn
i-i!i&i*BBBin -!-&-*-BBB-nnT RRRR
!!!!
&!
++=
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e/emplo
6os resistencias !-!:$() 7 &-&:$()
se conectan a una 1uente de :$ ()B
6etermine la resistencia total, la corriente,el volta/e 7 la potencia de cada una
cuando se conectan
a) en serie
b) en paralelo
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Capacidad elctrica Condensador dispositivo +ue almacena carga 7 energa
elctricaB
Capacidad del condensadorra
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E/emplos de condensadores
>lacas paralelas+ Q
- Q
d
C: capacidadA: Superficie de las Placas0: Permitividad elctrica del vaco
$3,3:x!$%!&(C&=.m&)
d
AC $
=
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8lmacenamiento de energa elctrica
Energa potencial elctrica almacenada en elcondensador - traba/o reali
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Combinacin de condensadores
>88LEL@
. condensadores
Va
VbC1C2
&!
&!
VV
QQQ
=
+=
9EIE
. condensadores
C2C1
VaVb Vc
Neq CCC ++= !
&!
&!
VVVQQ+=
=
Neq CCC
!!!
!
++=
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e/emplos
!B% Encuentre la 1uer
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alores de la resistencia 7 la capacidad para la celula
9upongamos +ue las propiedades de la clula son uni1ormes BBB
C capacidad total
c capacidad espec1ica
R: resistencia totalr resistencia espec1ica
8rea tpica- $B$! A $B! mm&
C es tpicamente $B! A ! n; Res tipicamente $,! a $,$! ?
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>otencial de membrana
Todas las clulas tienen una carga elctrica negativa ensu interior. Esta carga elctrica se debe a la diferenciade concentracin de sales entre el interior de la clula el e!terior de la misma" el proceso es le#anamenteparecido al $ue se produce en una pila. En la pila" %aen su interior una solucin de sales" estas salesreaccionan con el metal de la cubierta" esto produceel movimiento de cargas elctricas. En el caso de laclula" el potasio $ue %a en su interior tiende a salir dela clula &por$ue est' m's concentrado dentro $uefuera" tiende a moverse a donde la concentracin es
menor(" pero como el potasio tiene carga elctricapositiva esto de#a el interior de la clula con un e!cesode cargas negativas.
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Este movimiento de cargas produce un volta#e
o diferencia de potencial" igual $ue el $ue se
produce entre los polos de una pila pero unas)0 veces menor.
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Esta carga elctrica e!iste en todas las clulas" peroadem's" algunas clulas %an desarrollado la
capacidad de usar la carga elctrica para transmitirse*ales. Esas clulas se denominan e!citables" sonlas +nicas $ue pueden producir potenciales deaccin" e incluen fundamentalmente a las clulasnerviosas a las musculares. El potencial de accines como un cortocircuito de la membrana. Si en una
pila conectamos el polo positivo con el negativo" lapila se descarga desaparece la diferencia depotencial entre los polos.
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, En la membrana de las clulase!citables sucede algo parecido"
durante el potencial de accin se abrencanales en la membrana $ue permitenel paso de corriente" de manera $ueentran cargas positivas" neutrali-an la
carga negativa en el interior" con lo $uela diferencia de potencial $ue %aba enreposo desaparece.
El potencial de accin es una
inversin de la carga elctrica
de la membrana
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Esas cargas se propagan al siguiente segmento dela membrana, 7 de este al siguiente, por lo +ue elcortocircuito, es decir, el potencial de accin, se
propaga con mucFa rapide< a lo largo de la 1ibranerviosaB En un tiempo mu7 corto (una milsimade segundo) los canales se cierran, la carganegativa reaparece, 7 la 1ibra +ueda en situacin
de enviar otra seal
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;enmenos elctricos en las
neuronas
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El 1uncionamiento de las neuronas est determinado por alteracioneselectro+umicas +ue ocurren en la membrana plasmticaB
La di1erencia de cargas a los lados de la membrana del axn determina +ue laneurona est POLARIZADAelctricamenteB Esto cuando el medio extracelular
posea carga positiva 7 el medio intracelular carga negativaB Este estado se conocecomo POTENIAL DE REPO!OB
En el interior de la membrana existe ma7or concentracin de M 7 protenas concarga negativaB Los M tienden a salir a travs de porosBEn el lado externo Fa7 ma7or concentracin de .a 7 Ca&B El .a tiende a entrarpor poros +ue en reposo estn cerradosB
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>otencial de 8ccin
Cuando la neurona recibe un estmulo, el potencial de membrana se invierte,es decir, el lado interno de la membrana se torna positivo mientras el ladoexterno, negativoB La membrana se encuentra DE!POLARIZADA
En resumen el potencial de accin de una neurona tiene * 1ases
a) 6espolari
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a) 6espolariositivo=Exterior .egativo
b) epolariositivoB En estemomento la neurona no puederecibir in1ormacinB
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Circuito e+uivalente
El canal se comporta como una
resistencia 7 una batera en serie
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>ara . canales suman sus conductancias
Cada poblacin de iones se representa del mismo modo