Resistencia
15 mar, 2013
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PRESENTACIÓN: La resistencia de un objeto (oposición que presenta al paso de corriente) depende de la resistividad del material en el que se fabrique, de su longitud y de su superficie.
- Teaching the Factors Affecting Resistance Using Pencil Leads, A Küçüközer, The Physics Teacher 53, 38 (2015)
INTRODUCCIÓN: Desde la edad antigua se conocían fenómenos relacionados con la electricidad. Pero no fue hasta el siglo XVIII, con los estudios del científico francés Coulomb, y la posterior unificación con el electromagnetismo realizada por Maxwell, cuando el estudio de la naturaleza eléctrica de la materia alcanza realmente su madurez. El estudio de esta parte de la ciencia permitió a la humanidad conocer la existencia de la energía eléctrica y su posterior expansión y desarrollo la hicieron completamente imprescindible en nuestra sociedad. La corriente eléctrica es la manifestación más clara de esta forma de energía y se debe al movimiento de electrones en un conductor. Esta corriente eléctrica queda fundamentalmente definida por la intensidad (número de electrones transportados por unidad de tiempo), la resistencia (oposición al paso de la corriente eléctrica) y la diferencia de potencial (trabajo ejercido por el campo por unidad de carga eléctrica). La manipulación de la electricidad conlleva un cierto riesgo, pero es el conocimiento de las magnitudes anteriores (intensidad, voltaje y resistencia) lo que nos permite evitarlo. La intensidad de la corriente eléctrica es el factor más importante que se debe tener en cuenta al manipular la energía eléctrica, y es la manifestación de la diferencia de potencial en el generador. Sin embargo, las intensidades deben ser muy elevadas para ocasionar daños severos en nuestro organismo y será la resistencia del medio en el que estamos y la de nuestro cuerpo al paso de la corriente eléctrica, la amplifique el efecto de ese paso aun circulando bajas intensidades. En particular, la presencia de agua cambia enormemente la resistencia de nuestro cuerpo. Otros factores, como el tiempo y la trayectoria de la corriente, también pueden ser igualmente decisivos.
OBJETIVO: Medir la resistencia del cuerpo humano con ayuda de un polímetro.
MATERIALES: polímetro, cables.
MONTAJE: Se conecta los cables a las entradas correspondientes del polímetro en el que se ha seleccionado un rango apropiado de resistencias. Los extremos libres de los cables se ponen en contacto uno con cada mano. Se mide en primer lugar la resistencia con las manos secas, y luego con las manos mojadas. El primer valor debe ser similar a la resistencia humana promedio que se sitúa en el rango 0.2-1 106 Ω. En el segundo caso se deben encontrar resultados del orden de 80.000 Ω.
EXPLICACIÓN: El cuerpo humano es un sistema electroquímico, que genera numerosos potenciales y corrientes en el proceso de su normal funcionamiento. En el agua hay impurezas que se presentan como iones, reduciéndose considerablemente la oposición a la circulación de la corriente eléctrica (resistencia), es decir, permitiendo una mejor conducción de ésta.
CONCEPTOS: resistencia, resistividad, voltaje, corriente, Ohm.
MÁS INFORMACIÓN:
TEXTOS:
- R. Serway, Física, Mac Graw Hill, 2010.
- P. Tipler, Física para la Ciencia y la tecnología, Reverté, 2012.
- R. Ehrlich, Turning the World Inside Out and 174 Other Simple Physics Demonstrations, Princeton University Press, 1997.
ALUMNADO 2011-2012: André Bernal, Nerea Álvarez, Damián Baleato, Alejandro Andreu
ENLACE pdf ALUMNADO:
5 responses to "Resistencia"
Conocer la resistividad del terreno es especialmente necesario para determinar el diseño de la conexión a tierra de instalaciones nuevas (aplicaciones en campo abierto) para poder satisfacer las necesidades de resistencia de tierra. Lo ideal sería que se encontrase un lugar con la menor resistencia posible. Pero las malas condiciones del terreno pueden superarse con sistemas de conexión a tierra más elaborados.
La composición, el contenido en humedad y la temperatura influyen en la resistividad del terreno. El terreno es rara vez homogéneo y, la resistividad del mismo varía geográficamente y a diversas profundidades
Configuración de la medición de resistividad del terreno con el Fluke 1623 ó 1625.
En el siguiente enlace, se muestra una clase teórica y su correspondiente práctica sobre las puestas a tierra para las comunicaciones. Sin duda, una buena forma de ver la aplicación práctica de lo enseñado previamente en clase.
Las resistencias son utilizadas en los calefactores resistivos. Estos generan calor proporcionalmente al cuadrado de la corriente eléctrica que fluye a través de ellos. Esta relación es conocida como Ley de Joule.
Esta experiencia es muy adecuada para demostrar que el cuerpo humano es conductor de la electricidad, y por ello debemos ser muy cuidadosos con tocar cualquier objeto que pueda estar cargado o por el que pase la corriente sin estar protegido, porque corremos el riesgo de electrocutarnos. Además, y aunque varíe según factores como la humedad, nuestra resistencia es muy pequeña. En el siguiente artículo de la revista Investigación y Ciencia nos hablan del límite de intensidad de corriente que el cuerpo humano aguanta sin sufrir daños, unos 5 mA, y cómo aplicar una corriente de 10 A puede revertir una parada cardíaca, lo que constituye el principio de funcionamiento de un desfibrilador.
O post permite demostrar de maneira moi práctica e visual que o corpo humano é capaz de conducir a electricidade. O noso corpo funciona como un condutor. Este feito, que é o mesmo que nos pon en risco de sufrir unha electrocución, tamén é a base da comunicación neuronal a través da transmisión do impulso eléctrico. As nosas células atópanse embebidas nun ambiente eléctrico debido á existencia dun gradiente electroquímico entre o interior e exterior celular. Este gradiente electroquímico está composto, por un lado, por un gradiente de concentración, existen compostos como os ións sodio que se atopan máis concentrados no medio extracelular que no interior celular, no caso do potasio ocorre á inversa. Por outro lado existe un gradiente eléctrico, o que quere dicir que existe unha diferencia entre a distribución de cargas a ambos lados da membrana celular, sendo o interior celular máis negativo que o exterior debido á presencia de anións como o cloruro. Segundo isto podemos falar da existencia de dúas forzas que provocan o movemento destes compostos entre ambos lados da membrana semipermeable, a forza de difusión que trata de compensar o desequilibrio na concentración dos ións, forzando a que os ións sodio pasen ao interior celular; xunto a esta unha segunda, a forza eléctrica que tende a mobilizar as cargas eléctricas positivas cara o interior celular, como cando o sodio é atraído polo interior celular.
A diferencia de potencial que existe entre ambos lados da membrana é denominado potencial de membrana e é a que permite a transmisión do impulso eléctrico. O impulso nervioso representa a capacidade que teñen as neuronas de cambiar a diferencia de potencial a ambos lados da membrana. Cando unha neurona sufre un impulso eléctrico suficiente para provocar unha despolarización superior a -55mV (lei do todo o nada) prodúcese a apertura dos canais de sodio, estes comezan a entrar ao interior celular en grandes cantidades aumentando a carga eléctrica no interior e diminuíndo o potencial de membrana. Esta despolarización percorre toda a célula ata o axón neuronal. Cando o potencial de membrana chega aos 40mV a célula comeza a restaurar a distribución de cargas mediante a apertura de canais potasio dependentes de voltaxe. Dende este momento se produce a repolarización da membrana, a saída de ións potasio permite diminuír a carga no interior. Fantástico vídeo que o explica. O fenómeno que acabamos de expoñer permite explicar o feito de que o corpo humano poida actuar como condutor.
Estos ejemplos ilustrativos pueden utilizarse en un aula como introducción a la seguridad y prevención de riesgos eléctricos, la importancia de la trayectoria y cómo evitar accidentes, ya que primero se muestra de manera práctica que el cuerpo humano conduce la corriente.