BIOELECTRICIDAD

Profesora Yuly Edith Sanchez MSc. Departamento de Fsica

Universidad Nacional de Colombia Curso de Fluidos y Electromagnetismo BioCiencias

Bibliografa Fsica Universitaria Sears & Zemansky

Cap 22 23 -24 Introduccin a la fsica y biofsica

Gonzalez Ibeas Cap 9

Objetivos

" Describir las propiedades de la carga elctrica y el dipolo elctrico.

" Describir campo elctrico, potencial elctrico y variaciones de potencial elctrico.

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

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.

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

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

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

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.

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

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+]

+

Escala de PH

" 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