Electroterapia 1.ppt

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Electromedicina
Electroterapia 1
Fundamentos de Física Eléctrica
Prof. Andrés Raúl Bruno Saravia

© 2007 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. 306 ASC Slide 2
Temario
 Introducción
– Definición de Electroterapia.
– Antecedentes Históricos de la Electroterapia
– Conjunto de Equipos usados en Electroterapia.
– Efectos biológicos que generan las corrientes eléctricas en los
organismos vivos.
– Tipos de Corrientes usadas en Electroterapia.
 Física Eléctrica Básica:
– Electricidad y Tipos
– Cantidad de Electricidad
– Unidad de Carga eléctrica
– Campo Eléctrico
– Ley de Coulomb
– Potencial eléctrico
– DDP
– Trabajo Eléctrico
– Unidad del DDP
– Intensidad Eléctrica y su unidad

Temario cont.
 Fisica Eléctrica cont.:
– Conductancia y Resistencia
– Ley de OHM
– Conducción eléctrica en conductores sólidos
– Conductancia y Resistencia específica
– Ley de Peulliet
– Ley de OHM
– Variación de la R con la temperatura
– Energía eléctrica.
– Calor generado por una corriente
– Ley de Joule
– Potencia Eléctrica. Ley de Watt).

Electroterapia
 La electroterapia es una disciplina y se define como el arte
y la ciencia del tratamiento de lesiones y enfermedades por
medio de la electricidad.
 La electroterapia es una técnica que a través de la emisión
al cuerpo humano de corrientes eléctricas de baja
intensidad resulta efectiva para tratar diversas patologías y
desórdenes.
 La aplicación por defecto no consigue la respuesta
terapéutica.
 La aplicación en exceso satura al sistema y daña los tejidos
tratados.
 La aplicación correcta produce respuestas biológicas
buscadas a modo de tratamientos terapéuticos.

Orígenes de la ELECTROTERAPIA
 La utilización de la electricidad con fines terapéuticos,
ha precedido de lejos a la comprensión y al dominio de los
fenómenos eléctricos. Pese a que pueda parecer una
técnica moderna, sus antecesores se remontan a varios
siglos en el tiempo.
 Fue en el siglo I cuando el médico
empírico Scribonius Largus, que
ejercía en Roma, hace mención
del interés de las descargas
eléctricas suministradas con
peces torpedo en el tratamiento
de enfermedades crónicas.

Orígenes de la ELECTROTERAPIA
 Luigi Galvani: En 1876 realiza una serie de
investigaciones sobre los efectos de la
corriente continua sobre el organismo
humano. La corriente continua se denomina
galvánica en su honor.
 D´Arsonval: Realizó estudios sobre la
excitabilidad y, lo más importante, las
interrupciones de la corriente continua en un
segundo, creando la definición de los Hertz.
 Rupert Traebert: Asimismo descubridor de
unas corrientes de claro efecto analgésico.

Efectos biológicos que genera la
corriente eléctrica en el organismo
 La aplicación de corrientes eléctricas en el
organismo produce diversos efectos biológicos:
– Anti-inflamatorio.
– Analgésico.
– Mejora del trofismo (volúmen muscular).
– Potenciación neuro-muscular.
– Térmico, en el caso de electroterapia de alta
frecuencia.
– Bactericida y Antiviral de amplio espectro en el
caso de la terapia de frecuencias medias
– Permite la introducir medicamentos sin tener que
perforar la epidermis

Efectos terapéuticos de la corrientes
según la frecuencia
 Cambios Químicos
– La aplicación de las corrientes eléctricas sobre el
cuerpo produce cambios a nivel químico sobre las
disoluciones orgánicas. Cualquier corriente polarizada
produce efectos químicos debajo del área de los
electrodos, principalmente la corriente Galvánica.
 Influencia sensitiva
– Se da principalmente en los receptores nerviosos,
buscando principalmente analgesia, a través de
cambios bioquímicos o através del mecanismo de la
“puerta de entrada”. Estos efectos se obtienen con
frecuencias inferiores a 100 Hz
 Influencia Motora
– Se puede buscar tanto en fibras nerviosas como
musculares, siempre con frecuencias inferiores a 50Hz

Efectos terapéuticos de la corrientes
según la frecuencia
 Relajación muscular
– Se produce con frecuencias bajas, alrededor de 10 Hz
 Influencia en la Regeneración Hística
– La aplicación de corrientes genera un estímulo
circulatorio con llegada de nutrientes y oxígeno para la
reparación de tejido, se produce una influencia biofísica
que estimula el metabolismo celular hacia la
multiplicación celular. Esto esta favorecido por la
inhibición del crecimiento bacteriano. Estos efectos se
producen a 150Hz.
 Efectos Térmicos
– La circulación de energía eléctrica en los tejidos
produce calor (ley de Joule). Este efecto es mas
evidente cuando se emplean corrientes de alta
frecuencia (mas de 500 KHz)

Tipos de Corrientes usadas en
Electroterapia.
 En electro terapia se usan diferentes tipos de
corrientes para obtener los diferentes efectos
terapéuticos:
– Según como sean las corrientes estas se pueden dividir en:
 Corrientes Galvánicas: este tipo de corriente esta constituida por
una corriente continua
 Corrientes Farádicas: este tipo de corriente esta formada por pulsos,
las cuales pueden ser unipolares o bipolares, y pueden tener
distintas formas de onda. Pueden ser de frecuencia fija o estar
modulada y por esto se las sub clasifican en:
– Corrientes de BERNARD
– Corrientes de ADAMS (Diadinámicas)
– Corrientes de TRAEBERT
– Corrientes de LEDUC
– Corrientes de KOTZ u ONDAS RUSAS
– Corrientes Le-Go o Exponenciales
– Corrientes Neofarádicas
– TENS

Corrientes Galvánicas
Características
 Es una Corriente Continua que llega a valores máximos de 20V a
30V
 Esta limitada a una corriente máxima de 20mA.
 Esta corriente presenta 3 períodos
– Período de cierre: la corriente aumenta progresivamente
– Período de estado: la corriente se estabiliza en el valor máximo
– Período de apertura: la corriente desciende progresivamente hasta cero
 En el tejido que se encuentra debajo del electrodo positivo, se
produce:
– un efecto sedativo,
– Reacción ácida
– Liberación de oxígeno
– Quemaduras del tipo ácida
– Coagulación
 En el tejido que se encuentra debajo del electrodo negativo se
produce:
– Un efecto excitante
– Reacción Alcalina
– Liberación de Oxígeno

Efectos Fisiológicos
 Efectos producidos en las zonas tratadas con
corrientes Galvánicas:
– Hipertermia, la cual persiste algunas horas después de
su aplicación
– Disminuye el éstasis circulatorio de la región
– Favorece la absoción de EDEMAS
– Mejora la circulación y disminuye la tensión arterial
 En el sistema nervioso la corriente galvánica
produce:
– Efecto sedante y analgésico por el electrodo positivo y
dicho efecto se demuestra sobre el SNC y los nervios
periféricos

Método de Aplicación
 Los Electrodos usados en los generadores
Galvánicos pueden ser de:
– Zinc
– Estaño
– Cobre
– Plomo
– Goma conductora
 A excepción de los electrodos de Goma
Conductora el resto debe recubrirse con una
almoadilla de Expontex a fin de que el
electrodo no provoque quemaduras, y se
sumergirá en suero Fisiológico o Agua caliente
a fin de aumentar la conducción

Preparación y Fijación
del Electrodo
Fijación de los electrodos

Generador Galvánico de Meditea

Las Corrientes Farádicas
 Llamada también de electrogimnasia o
recreación muscular.
 Produce contracciones rítmicas en
músculos sin denervación.
 Se usa en atrofias por desuso o como
profilaxis de trombosis venosa
 Son impulsos de 1ms a frecuencia
tetanizante de unos 50Hz y
 Acción ultraexcitante y analgésica

Corrientes Farádicas

Corrientes de LEDUC
 Stéphane Leduc fue un biólogo que experimentó
mucho con la aplicación de corrientes y los efectos que
las mismas producían
 Tiene impulsos de 1 ms de duración y se interrumpen
durante 10ms
 Son corrientes Analgésicas

Corrientes de TRABERT
 Estas corrientes tiene pulsos de 2ms de
duración con pausas de 5 ms, lo que da un
período de 7 ms o una frecuencia de 142Hz
 Tienen acción analgésica.
 Se sitúa el electrodo negativo (cátodo) sobre la
zona dolorosa y el positivo (ánodo) en un punto
alejado o contra lateral. Se eleva la intensidad
progresivamente y se mantiene de forma que el
paciente note un cosquilleo intenso, pero
nunca dolor o contractura muscular

Corrientes Le-go
 Corrientes de Le-go o corrientes exponenciales son un tipo
de corrientes que inician con una subida rápida
progresando en una constante ascensión y caen
bruscamente, repitiendo nuevamente un ciclo.
 Pueden excitar de forma selectiva la fibra muscular
denervada.
 Con un electrodo sobre el punto motor o en forma bipolar
longitudinal se aplican impulsos que pueden oscilar entre
los 200 a 500 ms. y pausas de 2.000 ms.

Corrientes NEOFARÀDICAS
 Pertenecen al tipo triangular, su elevación es
lenta al igual uqe su descenso. Hacer una
pausa y repiten nuevamente el ciclo.

Corrientes de BERNARD
 En estas corrientes se intercalan pausas
entre los Trenes de impulsos y son de forma
rectangular en el rango de las frecuencias de
50 y 100Hz

Corrientes de ADAMS
(Diadinámicas MF y DF)
 Son igual que las de Bernard, pero de tipo ondulatorio.
 Introducidas por Bernard, son una corriente alterna
rectificada, monofásica (M.F.) o difásica (D.F.). De esta
forma obtenemos impulsos sinusoidales.
 Cada impulso tiene una duración de 10 milisegundos. Con
media onda se obtiene una frecuencia de 50 Hz. y con la
onda completa los 100 Hz.
 En general se combinan ambas modalidades básicas
DF=DIFASICA MF=MONOFASICA

Corrientes de ADAMS
(Diadinámicas CP y LP)
 Las corrientes diadiámicas se pueden
combinar formando corrientes LP y CP
 LP: Corriente de Período Largo combina
la onda DF y MF durante un período de 5
segundos

Corrientes de ADAMS
(Diadinámicas CP y LP)
 Período Corto CP: Combina la onda
DiFásica con la onda MonoFásica con
períodos de 1 segundo.

Generador de Ondas Multiples
analógico de Meditea

Generador de Ondas Multiples Digital
de Meditea

Fenómeno Eléctrico

Descubrimiento del fenómeno Elektrico
- El conocimiento sobre la electricidad
comenzó con los griegos.
- Se dice que hacia el 600 a.C., el
filósofo griego Tales de Mileto
descubrió que cierta sustancia (ahora
conocida como ámbar), cuando se
frota con ciertos materiales ,despliega
una fuerza invisible que atraería
pequeños trozos de hojas secas y
madera a sí mismo.
-Thales no tuvo explicación para la
acción, pero dio el nombre electrón a
la sustancia. La palabra "electrón".
El comportamiento del ámbar siguió siendo un
misterio durante unos mil años. Pero a medida
que pasaba el tiempo, más y más sustancias que
se comportaban como ámbar fueron descubierto.

La Electricidad Estática
- Alrededor del año 1600, un científico inglés
llamado William Gilbert compiló una lista de
los llamados electricos, o sustancias que
podrían electrificarse o "cargado de
electricidad", por frotamiento (fricción).
- Cuando están electrificados, podría atraer
objetos diminutos como trozos de papel e
hilos de tela.
- A principios del siglo XVIII, los
experimentadores con eléctricos descubrieron
que muchos materiales, cuando se frota con
otros materiales como piel o lana, no solo
atraerían objetos diminutos, pero se atraerían
o repelerían entre sí. La acción no se
entendió y se declaró que era la demostración
de fuerza eléctrica debido a algo misterioso
conocido como electricidad.

La electricidad Positiva y Negativa
-Uno de los experimentos de gran alcance
realizados en el campo de la electricidad
fue el frotamiento de una varilla de vidrio
con un trozo de seda y el frotamiento de
una varilla de resina con un trozo de piel,
después de lo cual los dos cargados
eléctricamente o, simplemente, Las
varillas cargadas se suspendieron una
cerca de la otra y se les permitió
demostrar sus efectos eléctricos entre sí:
-La varilla de resina cargada y la
varilla de vidrio cargada se atraen
entre sí
-La varilla de resina cargada repelió
otra varilla de resina que se había
frotado de manera similar. La varilla
de vidrio cargada repelió otra varilla
de vidrio que había sido frotado con
la seda

Conductores y Aisladores
 Hay cuerpos que trasmiten fácilmente la
electrización; son llamados buenos
conductores:
– El Cobre, la plata, los metales en general son
buenos conductores
 Hay cuerpos que no transmiten la
electrización; son llamados aisladores
– El vidrio, la madera, el caucho, los plásticos, la
porcelana, en general los materiales no
metálicos

La carga eléctrica
 La carga eléctrica “Q” (cantidad de electricidad)
que posee un cuerpo tiene como unidad de
medida el Coulomb (C).
 Un electrón posee la cantidad de electricidad de
 En 1 Coulomb hay 6,25 trillones de electrones o
cargas eléctricas (ya que también podrían ser
PROTONES o inclusive IONES)
C
qe 19
10
6
,
1 



Campo eléctrico de cargas eléctricas
 Las cargas eléctricas, positivas o negativas, generan
alrededor suyo un campo llamado electroestático, de tal
manera que cualquier carga eléctrica que esté inmersa en
ese campo estará sometida a una fuerza de atracción o
repulsión según sea su carga respecto a la primera. El
campo electroestático puede ser representado por líneas
de fuerza que por convención son salientes desde las
cargas positivas y entrantes a las cargas negativas.

Ley de Cargas eléctricas
 La ley de signos eléctricos fue redactada por
Franklin en 1750 “cargas eléctricas del mismo
signo se repelen y de signo contrario se
atraen”

Ley de Coulomb
 Las fuerzas de repulsión o de atracción entre dos
cargas eléctricas puntuales resultan directamente
proporcionales al producto entre las cargas e
inversamente proporcionales al cuadrado de la
distancia que separa dichas cargas.
2
2
1
r
q
F



q
k
k= Constante de proporcionalidad
q= Coulomb
r=metros
F=Newton

Ley de Coulomb
En muchos casos la constante de proporcionalidad k vale:

Diferencial de Potencial eléctrico
 La diferencia de potencial eléctrico, también llamada
voltaje, puede medirse y su valor se expresa en una
unidad de medida llamada volt [V] que indica la capacidad
de efectuar un trabajo por unidad de carga.
 Hay una diferencia de potencial de un volt entre dos puntos
si se realiza un trabajo equivalente a un joule (unidad de
medida del trabajo) para mover una carga de un coulomb
entre esos dos puntos.

Química Electrónica
Definiciones

Materia
Todo lo que nos rodea y nos constituye esta
formado por materia y energía. Materia es todo lo
que posee masa y ocupa un lugar en el espacio
Un Cuerpo es una porción limitada de la materia
El peso de un cuerpo es la fuerza con la que el
cuerpo es atraído hacia el centro de la tierra
El peso normal de un cuerpo es el peso del cuerpo
determinado a nivel del mar y a 45º de latitud
El peso de loa cuerpos aumenta del ecuador hacia
los Polos. El peso de los cuerpos disminuye a
medida que se alejan de la tierra hasta anularse
(Zona no gravitacional)

Kilogramo Fuerza y Newton
 
kg
La unidad de peso en el sistema Técnico es el kilogramo fuerza
En el SIMELA (Sistema Metrico Legal Argentino) la unidad de fuerza, y
por consiguiente de peso, es el Newton (N)
N
kg 806
,
9
1 

Masa de un cuerpo
kgm
a
F
m 

La masa de un cuerpo es la cantidad de materia contenida en el mismo
y está representada por la relación entre la fuerza que se ejerce sobre
ella y la aceleración que esa fuerza le comunica
La masa de un cuerpo es constante mientras que
el peso de un cuerpo varía con la latitud y con la
distancia al centro de la tierra
La medida de la masa de un cuerpo expresada en
kilogramos masa (kg) es igual a la medida de su
peso espresado en kilogramo fuerza
 
kg

Sistemas Dispersos
Se denomina sistema disperso o mezcla a todo sistema
heterogéneo u homogéneo de composición no definida
formado por mas de una sustancia
Los sistemas dispersos homogéneos se denominan
SOLUCIONES y los heterogéneos DISPERSIONES
> Dispersiones macroscópicas: las parículas son de 50
micrones
> Dispersiones finas: las parículas son de 50 micrones a
0,1 micrones
> Dispersiones coloidales: las partículas son de 0,1
micrones a 0,001 micrones

Coloides
 Las partículas dispersas en un sistema
coloidal se denominan micelas
 Cuando las micelas se hallan dispersas
en cantidad suficiente de líquido, el
coloide se denomina sol término al que
se antepone un prefijo según la
naturaleza del disperante (disperante
gas= aero-sol).
 Los sistemas coloidales se difunden con
mucha lentitud frente a como lo hacen las
soluciones verdaderas

Sistemas Dispersos Resumen

Preparación de un sistema Coloidal
 Método Eléctrico: se emplea el método de
Bredig
– Se establece un arco eléctrico entre dos
electrodos metálicos sumergidos en una
solución adecuada. Los electrodos deben ser
del metal de cuyo sistema coloidal se desea
preparar. Al saltar la chispa los electrodos se
desintegran en partículas finas
– Para preparar Plata coloidal se sumergen 2
electrodos de plata en agua destilada de alta
pureza (agua desmineralizada) en un recipiente
enfriado y se hace saltar la chispa.

Generación de plata coloidal

Masa y Energia
 Conclución de Einstein
– La materia es convertible en energía, y la
energía es convertible en materia...”
Ecuación de Einstein:
La variación de energía liberada por una variación de
masa de unap orción de materia es directamente
proporcional a esa variación de materia y al cuadrado de
la velocidad de la luz (c)

Variación de la masa en una reacción
química
 Si queremos averiguar la diferencia de masa
debido a la variación de energía en una
reacción química:
Como c es una constante enorme, por lo tanto el valor de la
variacion de masa se hace tan pequeña que no es medible ni con
las balanzas de mayor sensibilidad aún hoy en día
Por ello en las reacciones químicas comunes la ecuación de
Einstein no interfiere en los cálculos
En toda transformación química la masa-energía del sistema se
mantiene constante

Química Electrónica
Composición íntima de la
materia

Composición de la materia
Fundamentos
 Los Griegos habian establecido en el siclo V A.C. que la
materia no era un continuo indivisible sino que estaba
formada por porciones muy pequeñas, a estas
porciones las llamaron atomos ( en realidad la palabra
es a-tenmo= “a” es usado como termino “privativo” y
“tenmo” es cortar, de allí surge la palabra ATOMO= no
divisible.
 Es Dalton quien en 1808 enuncia su teoría atómica de la
materia basándose en las leyes de las combinaciones y
gravimétricas (que demostraban que la materia estaba
formada por porciones pequeñas bien determinadas)

Teoría Atómica de Dalton
 La materia no es continua sino discontinua
 La materia esta constituida por pequeñas partículas
indivisibles e indestructibles denominadas átomos
 Los átomos de un mismo elemento son iguales entre sí
en masa y volumen
 Los átomos de elementos diferentes son diferentes
entre sí
 Cuando 2 sustancias se combinan lo hacen en un
número entero de átomos: estos no se crean ni se
destruyen solo cambian su distribución
 Volúmenes iguales de gases diferentes, en iguales
condiciones de presión y temperatura, contienen igual
número de átomos

Hipótesis Molecular de Avogadro y
Ampère
 Volúmenes de gases diferentes, medidos a la
misma temperatura y presión tienen el mismo
número de moléculas
 Suponen que la mínima partícula libre de un
gas elemental no es el átomo sino la molécula
 Las moléculas están formadas por átomos

Átomos y Moléculas
 El átomo es la menor porción de materia capaz
de combinarse
 Molécula es la menor porción de sustancia que
puede existir en estado libre conservando las
propiedades de esa sustancia
 Las moléculas de las sustancias simples estan
formadas por un solo átomo se denominan
monoatómicas.
 La moléculas de las sustancias simples
formadas por más de un átomo se denominan
poliatómicas

Atomicidad
 Se llama así al número de átomos que
forman la molécula de una sustancias
simple
 El número de átomos se escribe junto al
símbolo del elemento como subíndice

Masa atómica
 Los físicos y químicos desarrollaron un
procedimiento para calcular la masa de los
átomos
Como las masas de los átomos son muy pequeñas se inventó
la MASA ATÓMICA RELATIVA, este nnúmero de masa se
obtiene de la relación entre la masa del elemento X y la masa
de un átomo usado como referencia, el cual en un inicio fué la
del hidrógeno. A= mX / mH

Masa Atómica
 Apartir de 1961 se adoptó como referencia la
doce ava parte del átomo de Carbono 12 (que
es el isótopo mas abundante). Esa cantidad se
denomina u.m.a (unidad de masa atómica).
La unidad de masa atómica relativa (A) es un número
abstracto (indica número de veces)
La masa del átomo de un elemento es un número concreto.
Es una cantidad expresada en gramos masa.

Masa atómica

Calculando el valor de la u.m.a
Según la definición de la uma: es 1/12 de la masa atómica del C:
La uidad de masa atómica es una cantidad concreta:

Cantidad de Materia: el Mol
 En 1971 el Sistema Internacional (S.I.)
adoptó el concepto de Mol:
– Mol es la cantidad de materia que contiene
tantas partículas elementales como {atomos
hay en 0,012Kg de Carbono 12
– Cuando se elmple el mol, los elementales debe
especificarse y pueden ser átomos, moléculas,
iones u otras partículas u agrupaciones de
tales partículas

Cantidad de Materia: el Mol
 Calculamos la cantidad de partículas
contenidas en 0,012kg de 12
C
Mol es la cantidad de materia de un sistema que contiene
partículas elementales. A este número se lo denomina Avogadro (N)
23
10
02
,
6 

Cantidad de materia el mol

El ELECTRON
Electrolisis del Agua
 Si en un
recipiente de
agua con ácido
sulfúrico, se
introducen dos
electrodos de
platino
conectados a
una batería de 6
u 8 Volt se
observa que en
cada uno de los
electrodos se
desprenden
burbujas.
Oxígeno
Hidrógeno
Cuando en el ánodo se recogen 8 g de O,en el cátodo
se recoge 1 g de H, esto insume 96500 Coulomb

El electrón
 El químico Stoney, experimentado la
electrolisis, expuso que la electricidad debía
existir en “unidades discretas” asociadas a
los átomos.
 A esa unidad de electricidad la llamó electrón
(1879) y supuso que esa carga elemental
estaba asociada al átomo de H:
Coulomb
q
q
H
Coulomb
N
e
e
H
19
23
23
10
6
,
1
10
02
,
6
96500
1
96500
10
02
,
6











Los Rayos Catódicos
 Tomando un tubo de vidrio en cuyo interior hay
un electrodo en cada extremo y conectandolo a
una fuente de tensión elevada (mas de 10KV)
se observan descargas en forma de chispa
entre los electrodos

Emisión de un Tubo de descarga
 Si el tubo se conecta a una maquina de vacío y se le
disminuye la presión en su interior, cuando la misma
llega a unos pocos mm de Mercurio (mmHg) aparece
una luminiscencia que sale del ánodo y llega casi al
cátodo: es la luz anódica. Del cátodo sale una pequeña
columna de luz. Es la luz catódica o negativa

Tubo Geissler en acción

Características de los Rayos catódicos
 Salen del cátodo: esto se comprueba
colocando una cruz de metal dentro del
tubo, genera una sombra en la zona de
fluorecencia

 Son afectados por los campos magnéticos si
acercamos un imán el rayo se desvía según el
polo magnético del imán

 Los rayos catódicos tienen masa eso se
demuestra colocando un molinete dentro del
tubo de descarga.

Nucleo atómico los rayos canales
 Si a un tubo de rayos canales se le perfora el
cátodo, al conectarlo al generador de alta
tensión se observa una serie de rayos que
atraviesan el cátodo en sentido contrario a los
rayos catódicos. Su estudio demuestra que son
positivos

Demostracion de los Rayos canales

El modelo atómico de Thomson
El modelo de
“Puding de ciruela”

Wilhelm Roentgen (1845-1923) físico
alemán (primer premio Nobel en
1901). Descubrió rayos X en 1895
que revoluciono toda la vida de
humanidad.
El científico descubrió que el tubo emite haz de rayos de
naturaleza indefinida ( por eso los llamó “los rayos X”) que
poseen la capacidad de penetrar muchas sustancias y dejar
su imagen en pantallas luminescentes o películas fotográficas
La Radiactividad

EMISOR de RAYOS X
ANTIGUO TUBO DE RAYOS X
MODERNO TUBO DE RAYOS X

Este descubrimiento sirvió de
motivación para ciertos estudios
de Henri Becquerel, en París, el
cual estaba muy interesado en
entender el fenómeno de la
fluorescencia.
Esas radiaciones eran producidas por cualquier sal de uranio,
fosforescente o no, con luz o sin ella, por lo que concluyó que
el fenómeno estaba directamente relacionado con la
presencia de uranio en los compuestos. Becquerel había
descubierto la radiactividad.
HENRI BEQUEREL

Una vez descubierta la
radioactividad… (sustancias que
emiten espontáneamente radiación)
Poco tiempo después, también en París, la polaca Marie
Sklodowska-Curie descubrió que el torio tenía propiedades
similares a las del uranio y, junto con su marido, el francés
Pierre Curie, descubrió el elemento radio que es millones de
veces más activo que el uranio.
La RADIO-ACTIVIDADA

Ernest Rutherford
reveló que estas
sustancias emitían
tres tipos de
radiación: a,b,y g

El modelo atómico de Rutherford
En 1906 la Universidad de Manchester ofreció a Rutherford un
puesto de investigador y aceptó como ayudantes al joven
alemán Hans Wilhelm Geiger (25 años).
Geiger, a sugerencia de Rutherford, empezó de inmediato a
estudiar la dispersión de rayos a por hojas delgadas de oro.
Una muestra de radio se ponía en un contenedor con un
pequeño orificio por el que escapaba un haz delgado de rayos
a que se hacía incidir sobre una placa de sulfato de zinc, la
cual tiene la propiedad de emitir luz cuando es alcanzada por
un rayo a
Al interponer a este una hoja delgada de oro podían estudiarse las
desviaciones que inducían los átomos de oro en los rayos a incidentes.

Según el propio Rutherford, ".... era como disparar
balas sobre un hoja de papel y ver que rebotan".
Experimento de Rutherford

Experimento de Ruterford
 Ruterford en 1911 realizo una experiencia
denominado el experimento de la lamina de oro, el
cual demostró la existencia del núcleo atómico

RUTHERFORD postuló que la mayor parte de la masa del
átomo, y toda su carga positiva, residían en una región
extremadamente pequeña y densa que llamó NÚCLEO
Experimento de Rutherford

un núcleo
central, que
contiene los
protones y
neutrones
(y por tanto allí
se concentra
toda la carga
positiva y casi
toda la masa del
átomo)
En 1911, Rutherford introduce el modelo planetario.
Considera que el átomo se divide en:
una corteza,
formada por los
electrones, que
giran alrededor
del núcleo en
órbitas
circulares,
de forma
similar a como
los planetas
giran alrededor
del Sol.

Rutherford sospechaba en 1920,que debía existir una
partícula de masa comparable a la del protón.
Según él, esta partícula podía originarse en un átomo de
hidrógeno en el que el electrón habría caído al núcleo
neutralizándolo eléctricamente.
MODELO
El NEUTRON

James Cadwick, en 1932, físico inglés, dirigió un
chorro de partículas a sobre un blanco de berilio.
Se produjo una radiación
muy penetrante sin carga
que Chadwick identificó
como un rayo de partículas
neutras con una masa casi
igual a la del protón y sin
carga.
A estas partículas subatómica
fundamentales las denominó
NEUTRONES

En el modelo atómico de
Rutherford los electrones no
pueden estar inmóviles
los electrones deben estar en
movimiento alrededor del
núcleo en órbitas dinámicas
estables, parecidas a las que
forman los planetas alrededor
del sol.
Falla en el modelo de Rutherford

Pero hasta ese momento no se
sabía la relación entre la
temperatura y la intensidad y
longitud de onda.
En 1900 Max Planck (1858-1947)
resolvió el problema con una hipótesis
audaz:
propuso que la energía sólo puede ser
liberada (o absorbida) por los átomos
en "paquetes" de cierto tamaño
mínimo.
h, llamada constante de Planck, vale de 6, 63 10-34 Joule-segundos (J-s)
Los Cuantos de Planck

El electrón no puede tener una energía por debajo de la del
modo fundamental, así que una vez allí no puede perder más y
precipitarse al núcleo. Si, estando en este estado, de pronto
llega un fotón, el electrón puede absorberlo aumentando su
energía y pasando a un estado excitado
El electrón puede despedir un fotón y caer en un estado de menor energía.
Estos saltos son siempre entre estados de energías fijas, y por tanto la luz
emitida corresponde a frecuencias también bien definidas, y no son posibles
saltos entre ramas intermedias.
Salto de electrones entre niveles

Niels Bohr, físico Danés,
(1913) primer modelo de
un átomo basado en la
cuantización de la energía.
El modelo de Bohr explica la estructura del átomo de
hidrógeno y su espectro.
Supera el modelo atómico de Rutherford suponiendo,
simplemente, que la física clásica estaba equivocada.
Modelo Atómico de Bohr

Niveles de Energía del Hidrógeno

POSTULADOS DE BOHR
1.- El electrón gira alrededor del núcleo en órbitas circulares sin
emitir energía radiante.
2.-Sólo son posibles aquellas órbitas en las que el electrón tiene un
momento angular que es múltiplo entero de h/(2 · p).
Una órbita tiene un estado estacionario de energía. El estado de menor energía se
llama estado fundamental. Si absorben engría adicional pasan a un estado
excitado
3.-El electrón no radia energía cuando está en un estado estacionario. Si
cambia de estado lo hace intercambiando una cantidad de energía
proporcional, según la ecuación de Plank
Ea - Eb = h · n
Fallos:
-No explica espectros de átomos multielectrónicos
- No explica el desdoblamiento de lineas

Modelo atómico de Bhor

Louis de Broglie pensó que, al igual
que la luz, pese a ser de naturaleza
ondulatoria, presentaba
muchas veces una componente
corpuscular, podía ser que la materia
normal, tratada siempre como
partícula, tuviese también una
naturaleza ondulatoria.
“Toda partícula en movimiento lleva asociada una onda cuya
longitud de onda vale l= h/mv”
Dualidad partícula-onda del electrón
Teoría de Louis De Broglie
De Broglie en 1924 predijo que

Plank y Einstein habían demostrado la naturaleza dual del electrón
que al ser una partícula, que se comportaba como onda.
PARTÍCULA ONDA
Experimento de la doble rendija

El físico alemán Werner
Heisenberg, llegó a la
conclusión de que la doble
naturaleza de la materia
impone limitaciones:
”Es imposible conocer con
exactitud y
simultáneamente la
posición y la velocidad de
un electrón”.
Principio de Incertidumbre de Heisenberg

Mecánica Cuántica-Ondulatoria. Teoría Actual
En 1926 Erwin Schrödinger
inventó la mecánica
ondulatoria y fue formulada
independientemente de la
mecánica cuantica
Schrödinger modificó una
ecuación existente que describía
a una onda tridimensional sin
movimiento imponiendo las
restricciones de longitud de onda
sugeridas por ideas de
De Broglie

*El estudio de los átomos y las moléculas según la mecánica
cuántica es de tipo matemático.
*El concepto importante es que cada solución de la ecuación
de onda de Schrödinger describe un estado de energía posible
para los electrones del átomo.
*Cada solución se describe mediante un conjunto de tres
números cuánticos.
Aportaciones de la ecuación de Schrödinger
*Las soluciones de la ecuación de Schrödinger también
indican las formas y orientaciones de las distribuciones de
probabilidad estadística de los electrones.

*Los orbitales atómicos se deducen de las soluciones
de la ecuación de Schrödinger.
*Dirac reformuló la mecánica cuántica electrónica teniendo en
cuenta los efectos de la relatividad. De ahí surgió el cuarto
número cuántico.
Las soluciones de las ecuaciones de Schródinger y de Dirac
para los átomos de hidrógeno
funciones de onda
describen los diversos estados disponibles para el único
electrón del hidrógeno
Aportaciones de la ecuación de Schrödinger

-Estos números cuánticos permiten describir el ordenamiento
electrónico de cualquier átomo y se llaman configuraciones
electrónicas.
-Los números cuánticos desempeñan papeles importantes
para describir los niveles de energía de los electrones y la
forma de los orbitales que indica la distribución espacial del
electrón.
-Un orbital atómico es la región espacial en la que hay mayor
probabilidad de encontrar un electrón.
Los Números Cuánticos

Describe el nivel de energía
principal que el electrón
ocupa.
Puede ser cualquier entero
positivo: n= 1,2,3,4,. . .
Determina el tamaño de las
órbitas, por tanto, la distancia
al núcleo de un electrón
vendrá determinada por este
número cuántico.
Todas las órbitas con el mismo número cuántico principal
forman una capa.
Número cuántico principal “n”

El número cuántico azimutal determina
la excentricidad de la órbita, cuanto
mayor sea, más excéntrica será, es
decir, más aplanada será la elipse que
recorre el electrón.
Su valor depende del número
cuántico principal n, pudiendo variar
desde 0 hasta una unidad menos que
éste (desde 0 hasta n-1).
Numero cuántico I (Azimutal)

m.
El número cuántico magnético
determina la orientación espacial de
las órbitas, de las elipses.
ml , puede tomar valores integrales
desde -l hasta +l e incluyendo el
cero
ml = (-l),…., 0,…..,(+l)
Número Cuántico “m”

Representación de la parte angular de la función de onda de
los orbitales s, p, d y f
Forma de los Orbitales

El número cuántico de spin
Cada electrón, en un orbital, gira sobre si mismo.
Este giro puede ser en el mismo sentido que el de su movimiento orbital
o en sentido contrario.
Este hecho se determina mediante un nuevo número cuántico, el número
cuántico se spin s, que puede tomar dos valores, 1/2 y -1/2.
Número cuántico “S” (spin)

El spin del electrón

Según el principio de exclusión de Pauli, en un
átomo no pueden existir dos electrones con los
cuatro números cuánticos iguales.
Así, en cada orbital sólo podrán colocarse dos
electrones (correspondientes a los valores de s 1/2
y -1/2) y en cada capa podrán situarse 2n2
electrones (dos en cada orbital).
Principio de Exclusión de Pauli

Distribución electrónica

Diamagnetismo y Paramagnetismo

ELECTRODINAMICA

Intensidad de la Corriente eléctrica
 Se denomina corriente eléctrica al movimiento
de electrones a través de un conductor, y la
Intensidad de la Corriente es la cantidad de
electrones que se desplazan en un segundo.
 La unidad que mide la Intensidad de la
Corriente eléctrica es el AMPER.
segundo
s
C
t
q
I
1
10
25
,
6
1
1 18






Amper
s
C
t
q
I 1
1
1






La resistencia eléctrica
 El flujo de cargas a través de cualquier material encuentra
una oposición a su desplazamiento.
 Esta oposición, denominada resistencia eléctrica, es
debida a las colisiones que se generan dentro de la
estructura del material entre los electrones que circulan y
los átomos presentes y produce por un lado la limitación al
paso de la corriente y por otro la conversión de energía
eléctrica en calor que se disipa al medio ambiente.
 La resistencia se puede medir y se utiliza como unidad de
medida el ohm [Ω].

Ley de Peulliet
 La resistencia de un
material [R] depende
de las características
físicas de éste siendo
los factores
intervinientes:
– La longitud
– La sección
– El tipo de material
– La temperatura




A
l
R 

Tabla de Coeficientes Rho

Densidad de Corriente en un conductor
 Es la cantidad de corriente que puede
soportar un conductor sin degradarse.
 La densidad de corriente permite calcular
la cantidad de corriente que puede pasar
por un conductor eléctrico

Calibres de Conductores
 Los calibres estándar para conductores son:
– AWG: American Wire Gauge
– SWG: Sharpe Wire Gauge
– BSG: British Satndard Wire Gauge (no se usa mas)
– BWG: Birmingam Wire Gauge
NOTA

Tabla de Densidad de Corriente

Conductancia
 La conductancia es la facilidad que presenta
un conductor a la circulación de corriente
eléctrica, su unidad es el Siemens
(antiguamente se usaba el mho).
 La conductancia es la inversa de la resistencia
eléctrica. Se la simboliza con la letra G.
G
R
R
G
Siemens
l
A
G
1
1
1












Variación de la Resistencia con la
temperatura
 En lo que respecta a la temperatura, en el caso de
los conductores, cuando ésta aumenta, se
incrementa el movimiento aleatorio de las
partículas del material y por lo tanto aumentan las
colisiones con los electrones que circulan en el
flujo de corriente generándose una mayor
resistencia eléctrica.

LEY DE OHM
 La ley de OHM es fundamental ya que permite
establecer la relación que existe entre la tensión, la
corriente y la resistencia que existe en un circuito
 Georg Simon Ohm (físico Alemán) publicó su ley en
1827, y fue muy resistido en su momento hasta que fue
reconocido por su trabajo en 1841
 La fórmula general de la ley de OHM es:
Volt
Ohm
Amper
R
I
V 




“La diferencia de potencial entre extremos de un
conductor es directamente proporcional a la intensidad
de la corriente y a la oposición que este presenta”

LEY DE OHM
 La forma general de la ley de Ohm luego tomó
la forma:
“ La intensidad de la corriente es directamente proporcional a la
tensión aplicada e inversamente proporcional a la resistencia
que presenta el circuito al paso de dicha corriente”










A
V
I
V
R
A
V
Ohms
Volt
R
V
I

El experimento de OHM
Primero usó una celda voltaica como fuente de
electricidad y completó el circuito con un cable de
conexión largo. Al conectar un capacitor en diferentes
lugares y estudiar cuánto cargaba (esto sería
proporcional al potencial en el lugar), pudo demostrar
que había una caída constante en el potencial a lo
largo del cable.
En experimentos posteriores, un par termoeléctrico
proporcionó una fuente invariable de fuerza
electromotriz. Ohm usó un circuito de cobre en el que
se unió una tira de bismuto. El cruce estaba rodeado
por hielo derretido y el otro por agua hirviendo. Usó la
desviación de un imán suspendido para medir el valor
de la corriente y observar cómo variaba el valor de la
corriente cuando se agregaban diferentes resistencias
al circuito. Fué muy meticuloso con todas sus
lecturas y, a pesar de los instrumentos primitivos que
estaba usando, sus resultados fueron
sorprendentemente buenos, lo suficientemente
buenos como para demostrar de manera concluyente
que "la corriente es igual a la tensión impulsora o
fuerza electromotriz dividida por la resistencia".
Georg Ohm midiendo la corriente que
pasa a través de la tira de cobre. La
corriente es generada por el termopar de
cobre y bismuto. Una unión de metal se
sumerge en hielo y la otra en agua
hirviendo. Debido a que hay una diferencia
de temperatura constante, la fem no varía.

El triángulo de la Ley de OHM
Para facilitar el aprendisaje de la LEY de OHM, se desarrolló el
“triángulo” de la ley de OHM, en el cual podemos ver la fórmula
Para calcular la incognita que necesitamos. Simplemente tapamos
con el dedo la incógnita y nos queda la formula con las otras dos
variables

Los circuitos eléctricos
-Llamamos circuito eléctrico al camino por donde circula la corriente.
-Estos caminos son cerrados. Y los mismos están formados por
generadores de fuerzas electro motriz o tensiones, elementos
conductores de la electricidad y elementos donde la electricidad
es convertida a otras formas de energía.
-Los conductores tienen una resistencia eléctrica despreciable.
-Pero los elementos donde la electricidad se convierte en otras formas
de energía presentan un valor de resistencia y por ello son representados
de tal forma en los circuitos eléctricos:

Leyes de Kirchoff
 Estas leyes fueron descritas por Gustav Kirchoff en
1846, se basan en las leyes de conservación de la
energía y la carga en los circuitos. Se usan para
averiguar las tensiones y corrientes en los circuitos
eléctricos
 Primera ley de Kirchoff, ley de los NODOS o de las
corrientes:
Se considera a las corrientes que ingresan al nodo como
positivas, mientras que las salientes se las considera
negativas
0
4
1
3
2
4
1
3
2 






 I
I
I
I
I
I
I
I

Leyes de Kirchoff
 Seguda ley de Kirchoff o ley de la MALLA o de
las tensiones:
La malla es un camino cerrado por donde circula
La corriente, en ese camino el sentido de circulación
es impuesto por convención, y se usa el sentido de las
agujas del reloj. Las tensiones de los generadores que
van en el sentido de la corriente son positivas, y las
caídas de tensión que se producen en las resistencias
se consideran negativas
0
.
.
.
.
.
.
0
3
2
1
4
3
2
1
4
3
2
1
4
3
2
1
4
















R
I
R
I
R
I
V
R
I
R
I
R
I
V
V
V
V
V
V
V
V
V
Malla: abcd
Esta ley se basa en la conservación de un campo
potencial de energía. Dada una diferencia de
potencial, una carga que ha completado un lazo
cerrado no gana ni pierde energía al regresar al
potencial inicial.

Trabajo y Potencia
 Cuando aplicamos un fuerza sobre un objeto y cambiamos el
estado dinámico del mismo, decimos que realizamos un Trabajo
 Potencia mecanica es la indicación de cuanto trabajo (conversión
de energía de una forma a otra) puede realizarse en una cantidad
de tiempo especificada
 Como la energía convertida se mide en Joules (j) y el tiempo en
segundos (s), la potencia se mide en joule/seg.
 La unidad eléctrica elegida para la medición es el Watt (W)
definido por:
Watt
tiempo
Trabajo
P
segundos
joules
W
watt


1
)
(
1

El HP “Horse Power”
 El caballo de fuerza es una unidad que fue propuesta a
finales del siglo XVIII por el ingeniero escocés James Watt,
quien mejoró, diseñó y construyó máquinas de vapor,
además de promover el uso de éstas en variadas
aplicaciones.
 Watt propuso esta unidad para expresar la potencia que
podía desarrollar la novedosa máquina de vapor (en su
época), con respecto a la potencia que desarrollaban los
caballos.
 Tras varios experimentos y aproximaciones de cómo medir
y expresar la potencia de los caballos, James Watt estimó
que un caballo podía levantar 330 libras-fuerza a una altura
de 100 pies en un minuto.

Tabla de Equivalencias del HP

Trabajo y Potencia eléctrica
 En el caso de los circuitos eléctricos el
movimiento de cargas eléctricas por un
conductor implica realizar un trabajo, en este
caso trabajo eléctrico, y en ese caso es posible
medir la cantidad de trabajo eléctrico realizado
en la unidad de tiempo que es el segundo, es
decir que podemos medir la potencia eléctrica
que se desarrolla en un circuito:
Watt
Amper
Volt
I
V
P
I
t
q
Watt
segundo
Coulomb
Volt
t
q
V
seg
joule
t
T
P e
















Formulas derivadas de Potencia
R
V
P
R
V
V
R
V
P
R
V
I
R
I
P
I
R
V
I
V
P
2
2
2















Energía de la Corriente eléctrica
t
I
V
V
T
t
I
q
q
V
V
T b
a
e
b
a
e 









 )
(
)
(
Joule
Seg
Amper
Volt 


De acuerdo a la definición de diferencia de potencial, el trabajo
realizado por las fuerzas eléctricas al pasar la carga q desde A hasta B
es:
La energía o el trabajo realizado por la corriente es, por tanto,
proporcional a la ddp, a la intensidad y al tiempo.
Si la primera se mide en Volt, la intensidad en Amper y el tiempo en
segundos, la energía queda expresada en Joule:
Reemplazando en la ecuación :
Joule
t
I
R
T
R
I
V
V e
b
a 






 2
)
(

Medición de la energía eléctrica
 Para medidas de energía se usa el watt-hora,
que es la energía de una corriente que
desarrolla la potencia de 1watt y que circula
durante una hora.
 Como la hora tiene 3600 segundos, el watt-
hora equivale a 3600 joule:
 Es muy usado en las facturaciones el
kilowatt-hora, que equivale a 1000 w/h y por
tanto:
joule
seg
seg
joule
hora
watt 3600
3600
1




kgm
joule
kWh 366980
3600000
1 


Calor desarrollado por una Corriente
 El paso de la corriente eléctrica se pone de manifiesto
por la generación de campos magnéticos y por el
calor que genera en los cuerpos que atraviesa.
 Teniendo en cuenta el valor del equivalente mecánico
del calor, es fácil calcular el calor que produce una
corriente.
 El calor se mide en Calorías, para producir una Cal
(caloría grande), se necesitan 427 Kgm o lo que es
igual 4184 joule
 Una cal (caloría pequeña) exije un trabajo 1000 veces
menor o sea 1 cal=4,184 joule por tanto:
cal
cal
cal 24
,
0
239
,
0
184
,
4
1


Una Caloría es la cantidad de
calor que se necesita aplicar
a un litro de agua para que la
misma eleve 1°C

Calor desarrollado por una Corriente
 Joule estableció que “el calor desarrollado
por la corriente es proporcional a la
resistencia del conductor, al cuadrado de la
intensidad y al tiempo durante el cual circula”
 
cal
t
I
R
Q
también
cal
t
I
V
V
T
Q B
A
e













2
24
,
0
:
24
,
0
24
,
0
NOTA IMPORTANTE: Una Caloría grande (Cal) y una caloría pequeña
(cal) tienen una diferencia de 1000 veces, ya que Cal: es la cantidad de
calor necesaria para elevar 1°C 1kg de agua, mientras que cal: es la
cantidad de calor necesaria para elevar 1°C 1g de agua

Calculo de Aplicación
 Se quiere calcular cual es la corriente que circula
en un calefón eléctrico de bajo costo para calentar
el agua para un baño.(50°Cmax, partiendo de
20°C)
– Datos: El volumen de agua del calefón es de 20 Litros, el
tiempo que se necesita para calentar el agua son 5
minutos, el calefón usa una resistencia de 2 ohms y se
conecta a 220V













t
R
Q
I
t
R
Q
I
t
R
I
Q
24
,
0
24
,
0
24
,
0 2
2
Cal
cal
C
C
g
cal 150
150000
)
20
50
(
5000 






 
A
cal
I 27
,
32
5
60
2
24
,
0
150000






Ejemplo de aplicación
A
V
W
I
A
V
W
I
A
V
W
I
V
P
I
I
V
P
5
,
2
120
300
25
,
1
120
150
5
,
0
120
60












Ejemplo de aplicación
W
V
R
V
R
V
V
P
R
V
I
I
V
P 4
,
14
10
122
2











%
8
,
82
100
1800
1492
100
)
2
1492
2
746
2
746
1
)
1
%
100













in
out
in
out
P
P
W
HP
W
HP
P
P



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