Electricidad

INTRODUCCIÓN

La importancia de hablar sobre electricidad radica en que las fuerzas interatómicas e intermoleculares responsables de la formación de líquidos y sólidos, y de la mayoría de los procesos vitales básicos, como la replicación de cromosomas, son de origen eléctrico. Además en el organismo humano y en el de todos los seres vivos, hay una continua transmisión de información de unos órganos a otros, y como respuesta a estímulos externos se produce una determinada reacción, unas veces refleja y otras veces elaborada. Cuando en respuesta a una quemadura en un dedo movemos los músculos del brazo para retirarlo del punto peligroso, cuando decidimos mover los músculos de las piernas para cambiar en una determinada dirección, cuando varía el ritmo del corazón para suministrar mas oxigeno a tejidos que lo están consumiendo en gran cantidad como consecuencia de un ejercicio violento, tiene que haber señales o mensajes que circulan de un punto a otro, comunicándolo un estimulo y mandando la acción a los músculos que han de realizarlo.

Toda esta información junto con la que existe y se elabora en el cerebro es de tipo eléctrico y químico, por lo que es importante hablar sobre la electricidad, pues existen diversos fenómenos a través de los cuales circula electricidad, lo cual significa el transporte de una información del cerebro a través de todo el sistema nervioso ó viceversa, lo cual es de vital importancia para el funcionamiento del organismo humano. En este trabajo se describirá con detalle los procesos mas importantes y donde y como se genera esa electricidad en el cuerpo humano, como se transforma en información la energía eléctrica desarrollada y como se transmite la información por el organismo. Para ello nos centraremos en la conducción de impulsos eléctricos en el corazón y en las neuronas.

MARCO TEÓRICO

1. Generalidades y propiedades de las cargas eléctricas

Primeramente se estudiaran los principios básicos sobre electricidad necesarios para entender los fenómenos eléctricos.

Antes de todo comenzaremos describiendo el átomo y su estructura; toda la materia esta constituida por átomos, los cuales a su vez están constituidos por otras partículas más pequeñas denominadas partículas elementales: electrones (-), protones (+) y neutrones.

Respecto a la naturaleza eléctrica de estas partículas tenemos que los protones tienen una carga eléctrica positiva, el neutrón posee aproximadamente la misma masa del protón pero no tiene carga eléctrica y los electrones tienen carga eléctrica negativa.

Partícula Símbolo Carga Masa

Protón p o e+ 1.6 x 10-19 Coulomb 1.6724x10-27 Kg

Neutrón n 0 1.6747 x 10-27 Kg

Electrón e -1.6 x 10-19 Coulomb 9.1083 x 10-31 Kg

La carga eléctrica positiva de cada protón es igual a la carga eléctrica negativa de cada electrón; el átomo es eléctricamente neutro, tiene igual número de cargas positivas y negativas. Sin embargo en todo átomo existen electrones libres o exteriores, los cuales originan la mayor parte de los fenómenos eléctricos; puesto que pueden constituir una corriente eléctrica ya que están tan alejados del núcleo del átomo que la acción de este no es suficiente para mantenerlos en posiciones fijas.

Un átomo puede ganar o perder electrones, proceso al que se le llama ionización, formando iones, así un anión (gana electrones) o catión (pierde electrones).

La palabra electricidad deriva de electrón, que en griego quiere decir ámbar, pero se denomina electricidad a la rama de la física que estudia las leyes que rigen el fenómeno y a la rama de la tecnología que la usa en aplicaciones prácticas.

La existencia de fuerzas electrostáticas que se atraen entre dos cuerpos, se puede comprobar mediante experimentos sencillos, por ejemplo al deslizar un peine por nuestro cabello, observaremos que atrae pedacitos de papel. A este comportamiento lo podemos definir como el efecto en los objetos de cargarse eléctricamente.

Carga eléctrica: es una propiedad detectable y medible en los cuerpos que existen en la naturaleza

Primera ley de la electricidad: los cuerpos cargados con electricidad del mismo signo se repelen y los cargados con electricidad de signo contrario se atraen.

Principio de la conservación de la carga eléctrica: las cargas eléctricas no se crean ni se destruyen, solamente se transfieren.

2. Conductores, aislantes y semiconductores

Es conveniente clasificar los cuerpos en términos de su capacidad para conducir una carga eléctrica. Los cuerpos electrizados interaccionan ejerciéndose fuerzas de atracción o repulsión. Ahora bien, si se interpone un cuerpo eléctricamente neutro entre otros dos cargados eléctricamente, si aquel es capaz de transmitir la interacción entre ellos se denomina “conductor eléctrico”, es decir las cargas se mueven libremente; pero si la interacción no es transmitida se le denomina “aislante eléctrico”, “no eléctrico” ó “dieléctrico”, es decir las cargas no se mueven libremente.

Ejemplos de materiales conductores podemos mencionar casi todos los metales como el oro, la plata, aluminio y el cobre, donde al ser cargados en una pequeña área, se distribuye de inmediato por si misma y toda superficie del material. En cuestión de aislantes podemos mencionar el vidrio y el caucho, en donde al ser cargados mediante frotamiento, solo el área frotada queda cargada y no hay una tendencia que haga que esa carga se mueva hacia otras regiones del material, mucho menos a otros objetos.

Semiconductores: son una tercera clase de material, que comprenden todas aquellas sustancias que ocupan una posición intermedia, es decir sus propiedades eléctricas se encuentran en medio de los aislantes y conductores. Ejemplo de ellos podemos citar: silicón, germanio, madera húmeda, aire húmedo, etc.

Un buen conductor posee cantidades de electrones, los cuales están débilmente atraídos por el núcleo del átomo y por eso conduce la carga con una resistencia relativamente pequeña. En los aislantes hay pocos electrones libres o no tiene electrones libres, puesto que sus electrones están fuertemente atraídos por el núcleo atómico y con mucha dificultad pueden desprenderse del núcleo del átomo, presentando una alta resistencia a la conducción de la carga.

Métodos de carga electrostática

a. Carga por frotamiento: la frotación es una forma de cargar eléctricamente un cuerpo opuesto que al frotar dos cuerpos se logra que los átomos que los constituyen se aproximen lo suficiente para que puedan interactuar cediendo electrones el átomo que ejerce menor fuerza.

b. Carga por inducción: La inducción es un proceso de carga de un objeto

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