Human
15 Mar, 2013
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PDFResistance
PRESENTATION: The resistance of an object (opposition that presents to the current flow) depends on the resistivity of the material out of which has been manufactured, on its length and surface.
- Teaching the Factors Affecting Resistance Using Pencil Leads, A Küçüközer, The Physics Teacher 53, 38 (2015)
INTRODUCTION: Since antiquity, some phenomena related to electricity were known. But it was not until the XVIII century, with the studies of the French scientist Coulomb and its subsequent unification with electromagnetism performed by Maxwell when the study of the electric nature of the matter actually reaches its maturity. The study of this part of the science permitted humanity to know the existence of electric energy and its later expansion and development made it completely essential in our society. The electric current is the clearest manifestation of this form of energy and it is due to the movement of electrons in a conductor. This electric current is fundamentally defined by the intensity (number of electrons transported by a unit of time), the resistance (opposition to the electric current flow) and the difference in potential (work exerted by the field per unit of electric charge). The manipulation of electricity supposes some risk, but it is the knowledge of the previous magnitudes (intensity, voltage, and resistance) that allows us to avoid it. The intensity of the electric current is the most important factor which must be taken into account when manipulating the electric current and it is the manifestation of the difference in potential in the generator. However, the intensities must be very high to produce severe damages in our organism and it will be the resistance of the environment in which we are and of our body to the electricity that amplifies the effect of the electric flow even when circulating on low intensities. In particular, the presence of water changes the resistance of our body enormously. Other factors, such as time and the current trajectory, can be equally decisive.
OBJECTIVE: To measure the resistance of the human body with the help of a multimeter.
MATERIALS: multimeter, cables.
SETUP: The cables are connected to the corresponding multimeter plugs in which the appropriate range of resistances has been selected. The free ends of the cables are touched each with one hand. It is first measured the resistance with the dry hands and then with the wet hands. The first value must be similar to the mean human resistance, which ranges 0.2-1 106 Ω. In the second case results of the order of 80.000 Ω must be found.
EXPLANATION: The human body is an electrochemical system that generates numerous potentials and currents in the process of its normal functioning. In the water there are impurities which are presented like ions, reducing the opposition to the circulation of the electric current (resistance) considerably, that is, allowing its better conduction.
CONCEPTS: resistance, resistivity, voltage, current, Ohm.
MORE INFORMATION:
TEXTS:
- 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.
STUDENTS 2011-2012: André Bernal, Nerea Álvarez, Damián Baleato, Alejandro Andreu
LINK pdf STUDENTS (in Spanish):
5 responses to "Human"
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.