Conceptos Fundamentales de Electricidad
- Carga eléctrica: Propiedad intrínseca de las partículas elementales que provoca su migración en un campo eléctrico. Produce la fuerza que mantiene unidos a protones, neutrones y átomos. Se mide en Coulombs y puede ser positiva o negativa.
- Electricidad: Fuerza de la naturaleza, análoga a la gravedad, que depende de la carga. Determina la estructura atómica y actúa a distancia entre objetos con cargas Q1 y Q2. Puede ser atractiva o repulsiva.
- Partículas subatómicas: Los objetos más pequeños concebibles. Incluyen el neutrón (sin carga), el protón (carga +1,6·10⁻¹⁹ C) y el electrón (carga -1,6·10⁻¹⁹ C).
Leyes y Fenómenos Eléctricos
Ley de Coulomb
La fuerza de atracción o repulsión entre dos cargas eléctricas es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.
Conductores y Aisladores
- Aisladores: Sustancias donde la carga se mueve ligeramente (ej. corcho, goma, vidrio). Los electrones están fuertemente ligados a los átomos.
- Conductores: Sustancias donde la carga se mueve libremente (ej. metales). Se dividen en primer grado (metálicos) y segundo grado (electrolitos).
Campo y Potencial Eléctrico
- Campo eléctrico: Región del espacio donde se manifiestan los efectos de una carga. Se mide en Newton/Coulomb.
- Potencial eléctrico: Trabajo necesario para mover una carga positiva desde una referencia hasta un punto. Se mide en Voltios.
Electrodinámica y Corriente Eléctrica
La electrodinámica estudia las cargas en movimiento. La corriente eléctrica es el flujo de cargas (electrones) a través de un conductor, medido en Amperes.
Leyes de Ohm y Kirchhoff
- Ley de Ohm: La intensidad de corriente es directamente proporcional al voltaje e inversamente proporcional a la resistencia (I = V/R).
- Leyes de Kirchhoff: Definen la circulación de corriente en nodos (1ª ley: conservación de la carga; 2ª ley: conservación de la energía/potencial).
Electromagnetismo y Dispositivos
Principios Magnéticos
- Principio de Oersted: Las cargas en movimiento producen efectos magnéticos.
- Ley de Faraday: Todo campo magnético variable produce una corriente eléctrica inducida.
Instrumentación Médica
Los sistemas de instrumentación médica utilizan transductores (convierten energía de una forma a otra), amplificadores (aumentan la señal) y medidores. Ejemplos incluyen el PET-scan, ultrasonido, MRI y marcapasos.
Bioelectricidad
El potencial de membrana en reposo es el equivalente eléctrico de la membrana plasmática. Las ecuaciones de Nernst y Goldman permiten calcular el potencial de membrana basándose en la permeabilidad y concentración de iones como K, Na y Cl.