Este documento trata sobre conceptos fundamentales de electricidad y magnetismo. Explica los modelos atómicos propuestos por Thomson, Rutherford y Bohr, así como conceptos clave como campo eléctrico, capacitancia, carga y descarga de condensadores, y la transmisión de señales eléctricas en membranas biológicas.

1. ELECTRICIDAD y
magnetismo
Módulo 4
Parte 1 Electrostática
(baterías y condensadores)

2. Descubrimiento de los electrones
• J. J. Thomson: rayos catódicos constituidos por
partículas con una relación carga masa (Q/m) :
mH/2000 (una dosmilésima parte del átomo del
hidrógeno)
MODELO DE BUÑUELO DE PASAS (Thompson):
los átomos son distribuciones de cargas positivas
que tienen pequeñas cargas negativas. La suma
de las cargas es cero.

3. Modelo Atómico de Thomson
MODELO DE BUÑUELO DE PASAS (Thompson): los átomos son
distribuciones de cargas positivas que tienen pequeñas cargas negativas. La
suma de las cargas es cero.

4. Experimento de Rutherford
• Radiación alfa (carga positiva) incidiendo
sobre una placa de oro, algunas pocas
partículas se desvían y otras rebotan.

5. Modelo atómico de Rutherford
(átomo nuclear)
• El átomo es prácticamente vacío
• Núcleo atómico: 10−15
𝑚
• Átomo: 10−10
𝑚

6. Si se acepta el modelo de Rutherdorf,
¿Por qué los electrones no caen al
núcleo?
• NO SE PUEDE EXPLICAR LA ESTABILIDAD
DEL ÁTOMO NUCLEAR CON LAS LEYES DE
MAXWELL
• El modelo de Rutherford NO funciona.

7. Modelo atómico de Bohr
• Un átomo no se puede representar!
• Se puede explicar a través de niveles de
energía
• La materia puede absorber la energía
que puede emitir

8. Modelo atómico de Bohr
• La energía dentro de un átomo,
está cuantizada en términos del momento
Angular: L=mh/2pi

9. Niveles de energía: nuevo
modelo atómico

10. Ley d Coulomb
2
r
qQ
kF e
04
1

ek

11. Ley de Coulomb
-+
-+
- +
-+
+-+
-+
+
E2
r
qQ
kF e
0
1
4
ek
k 


k = constante dieléctrica
(mide el efecto de
“apantallamiento” de medio
aislante). Depende de la
polarizabilidad del medio
q
Q

12. Ley de Coulomb y Solubilidad
0 0k D   
El agua, por su alto momento dipolar, tiene una constante
dieléctrica (k o D) casi 80 veces mayor a la del vacío o el aire,
con lo cual puede apantallar el campo producido por otras
cargas y así permitir un acercamiento mayor entre ellas (algo
vital en los seres vivos).

13. Campo Eléctrico: E

14. Campo Eléctrico: E
https://phet.colorado.edu/es/simulation/charges-and-fields

15. Campo Eléctrico: E
https://phet.colorado.edu/es/simulation/charges-and-fields

16. Distribuciones de carga: Dipolo
eléctrico

18. Distribuciones continuas de carga:

19. Campos eléctricos en la
materia: Polarización

20. Campos eléctricos en la
materia: Polarización

22. Capacitancia: C
Conductor
(núcleos ionizados)
Conductor
(electrones libres)
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
Aire o vacío
d

23. Capacitancia
Conductor
(núcleos ionizados)
Conductor
(electrones libres)
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
Aire o vacío
d
A
C 
d

24. Capacitancia
Conductor
(núcleos ionizados)
Conductor
(electrones libres)
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
d
d
A
C 
Aire o vacío
Mientras mayor
separación menor
carga almacenada
ante un mismo voltaje

25. Capacitancia
- +
Aislante
(electrones ligados)
Conductor
(electrones libres)
Conductor
(electrones libres)
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
Aislante
d
A
C 
La presencia de un
díeléctrico, obliga a
ordenar las cargas de
los dipolos…
Dipolos orientados al azar

26. Capacitancia
- + - +
- + - +
- + - +
- + - +
- + - +
- +
- +- +
Aislante
(electrones ligados)
Conductor
(electrones libres)
Conductor
(electrones libres)
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
Aislante
d
A
C 
Mientras más momento
dipolar (separación entre
las cargas opuestas) tenga
el material aislante mayor
puede ser la carga
almacenada
Dipolos ordenados en la dirección del campo

27. Capacitancia: C

28. Circuitos con capacitores: en
paralelos – igual potencial

29. Circuitos con capacitores:
en serie – igual carga

30. Energía almacenada en un
condensador

31. Carga de un capacitor
En t=0s, q=0C,
Cuando i=0A,

32. Carga de un capacitor

34. Descarga de un capacitor
En t=0 s, q= Q0,

36. Velocidad de transmisión eléctrico
en la membrana
Velocidad mucho más lenta si la
capacitancia es mayor
ya que la membrana tarda más
tiempo en cargarse.

38. Velocidad de transmisión eléctrico
en la membrana