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BIOELECTRICIDAD
Profesora Yuly Edith Sanchez MSc. Departamento de Fsica
Universidad Nacional de Colombia Curso de Fluidos y Electromagnetismo BioCiencias
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Bibliografa Fsica Universitaria Sears & Zemansky
Cap 22 23 -24 Introduccin a la fsica y biofsica
Gonzalez Ibeas Cap 9
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Objetivos
" Describir las propiedades de la carga elctrica y el dipolo elctrico.
" Describir campo elctrico, potencial elctrico y variaciones de potencial elctrico.
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La unidad de carga elctrica es el Coulomb:
1 C = 6.23 x 1018 electrones
La Carga Elctrica
La Masa: Naturaleza nica - M (g, Kg)
La carga: Naturaleza doble q Positiva Negativa
Charles Augustin de
COULOMB (1736-1806)
Atraccin Repulsin
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Propiedades de la carga elctrica...
" En la naturaleza, la carga elctrica se encuentra en mltiplos de una unidad fundamental; la carga del electrn e.
" q = Ne
La carga est cuantizada
La carga del protn es:
1 p+ = 1.6019 x 10-19 C
La carga del electrn es:
1 e- = -1.6019 x 10-19 C
-
La carga se conserva
" La cantidad de carga que tiene un cuerpo, no se puede crear ni destruir, unicamente se puede intercambiar.
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Materiales Aislantes
-
Materiales cargados
Carga por Friccin Carga por contacto Carga por Induccin Materiales Conductores Materiales Aislantes
-
Materiales Conductores
-
Materiales Aislantes
-
Fuerza Gravitacional
rgmFRGMmF
gRGM
22
= =
=
221
rmmGFg =
=
2
2
2 mkgG
skgm
Gskg
m=
.
3
-
Fuerza Elctrica
221
rqqKFe =
[ ]
=
2
2
mCKN
KCmN
=
2
2.229 /.10X0.9 CmNK
-
Campo Elctrico El campo elctrico asociado a una carga aislada o a un conjunto de cargas es aquella regin del espacio en donde se siente sus efectos.
qFE e=
CN
Lneas de Campo
2
2
rQK
qrQqK
E ==+
Q
-
Energa Potencial Gravitacional
m B
A
d
mgdWUg ==
g
g Campo gravitacional
mF
C gg = mmgCg =
gCg =
Potencial gravitacional
mUg
g =
-
E. Potencial Gravitacional y E. Potencial Elctrica
m
A
B
d mgdUg =
g
g Campo gravitacional
q
A
B
d qEdUe =
E
E= Campo elctrico
-
q
A
B
d qEdUe =
E
E= Campo elctrico
Energa Potencial Elctrica
qFE e
=
A cada punto A y B, le puedo asignar una funcin llamada
potencial elctrico
qUe
e =
-
Potencial Elctrico Se define el potencial elctrico
como la energa potencial elctrica por unidad de carga
qUV ee ==
VoltioCoulombJulio
CmN
=
=
=.
Alessandro Volta (1745-1827)
Diferencia de potencial: Potencial: Voltaje V=V2-V1
-
Fuerza Gravitacional
rgmFRGMmF
gRGM
22
= =
=
221
rmmGFg =
=
2
2
2 mkgG
skgm
Gskg
m=
.
3
-
221
rqqKFe =
Fuerza Elctrica
[ ]
=
2
2
mCKN
KCmN
=
2
2.
229 /.10X0.9 CmNK
-
El campo elctrico asociado a una carga aislada o a un conjunto de cargas es aquella regin del espacio en donde se siente sus efectos.
qFE e=
El Campo Elctrico
CN
Lneas de Campo
2
2
rQK
qrQqK
E ==+
Q
q q
q
-
Sentido elctrico en peces " Generador: rgano elctrico que emite
descargas hacia el medio ambiente " Detector de dichas descargas (piel) " Las corrientes generadas por el rgano
elctrico son, a su vez, percibidas por estos detectores de electricidad
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Energa Potencial Gravitacional
m B
A
d
mgdWUg ==
g
g Campo gravitacional
mF
C gg = mmgCg =
gCg =
A cada punto, A y B, le puedo asignar una funcin llamada
potencial gravitacional
mUg
g =
-
E. Potencial Gravitacional Vs E. Potencial Elctrica
m
A
B
d mgdUg =
g
g Campo gravitacional
q
A
B
d qEdUe =
E
E= Campo elctrico
-
q
A
B
d qEdUe =
E
E= Campo elctrico
Energa Potencial Elctrica
qFE e=
A cada punto A y B, le puedo asignar una funcin llamada potencial elctrico
qUe
e =
-
Potencial Elctrico
Se define el potencial elctrico como la energa
potencial elctrica por unidad de carga
Alessandro Volta (1745-1827)
Voltaje
Diferencia de potencial: V=V2-V1
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Representacin de E y
" Lneas de Campo Indican las trayectorias que
seguiran las partculas positivas si se las
abandonase libremente a la influencia de las fuerzas del
campo.
" Equipotenciales Lneas de potencial que tienen en cualquier punto el mismo valor
+Q
-
Representacin de E y
E + + + + + + +
- - - - - - -
a b
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El Dipolo Elctrico
La combinacin de dos cargas iguales de signo opuesto +q y q, separadas por una distancia, se denomina dipolo elctrico
-
Se forma, entonces, un dipolo (dos cargas elctricas (+ y -) en una distancia muy pequea) y la molcula recibe el nombre de "polar".
Molcula Polar
Si el enlace se da entre dos tomos diferentes, los electrones de enlace son atrados de modo diferente por los dos ncleos y la molcula presenta una zona de carga negativa sobre el tomo que los atrae ms fuertemente y una zona cargada positivamente sobre el otro.
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Cuando el enlace se da entre dos tomos del mismo elemento los electrones compartidos son igualmente atraidos por ambos ncleos, la molcula resultante no presenta distribucin apreciable de cargas y se le llama "no polar".
Molcula No polar
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El pH
Un ion hidrgeno se disocia de su tomo de oxgeno de la molcula (unidos por enlace covalente) El producto [H+][OH-]= 10-14, se denomina producto inico del agua, y constituye la base para establecer la escala de pH. Definimos el pH como:
pH=-log10[H+]
+
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Escala de PH
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" Se colocan partculas cargadas en un campo elctrico y se les permite que migren hacia los polos positivo o negativo. Las molculas se separan porque se mueven a diferentes velocidades en funcin de su carga y su tamao. En la prctica, la mezcla de fragmentos suele situarse en pocillos incluidos en una lmina de gel de agarosa
Aplicaciones de la V: Electroforesis
V