Experimento de Millikan: Caída Libre de la Gota

Millikan: caída libre de la gota (con V1) W=Ff1+B campo eléctrico=0. La gota sube, cargada eléctricamente y bajo la acción de E

W+Ff2=Fe+B V2 sube. La gota cae cargada eléctricamente y bajo la acción de un E (con V2)W=Ff2+Fe+B. La gota queda en reposo, con campo eléctrico aplicado: V2=0 W= Fe+ B

Leyes de la Electricidad

Ley de Ohm: la relación entre la tensión V aplicada a un receptor de resistencia R y la corriente I que circula a través de él queda establecida por la ley de Ohm. I=V/R

Intensidad: es la cantidad de carga eléctrica q atraviesa la sección de un conductor en la unidad de tiempo. En el SI, la unidad es el amperio y se define como la intensidad de corriente q circula por un punto de un circuito cuando por él pasa una carga de un culombio en un tiempo de un segundo. El aparato de medida de la intensidad es el amperímetro. I=Q/t.

Diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito: es la energía necesaria para transformar la unidad de carga (un culombio) desde un punto a otro. También se la denomina voltaje o tensión (V). La unidad es voltio, el aparato es el voltímetro.

Resistencia: es la oposición que ofrece un cuerpo al paso de la corriente, depende del material y de aspectos constructivos, se mide en ohmio. Según su comportamiento se clasifican en:

• Aislantes: no permiten el paso de la corriente o presentan elevada resistencia.
• Conductores: permiten el paso aunque con una cierta resistencia.
• Superconductores: ofrecen una resistencia nula.

Se mide con el óhmetro.

Medición de Intensidad y Voltaje

Intensidad: el aparato de medida es el amperímetro. Para medir la corriente, el amperímetro ha de conectarse en serie con el elemento cuya corriente se quiere medir. La resistencia que presenta el amperímetro ha de ser muy pequeña, idealmente cero, para no modificar el funcionamiento del circuito.

Voltaje: se mide con el voltímetro. Para medir la diferencia de potencial entre dos puntos, el voltímetro ha de conectarse en paralelo con el elemento cuya ddp se quiere medir. La resistencia que presenta el voltímetro ha de ser muy grande, idealmente infinita, para no alterar el funcionamiento del circuito.

Resistencia: el aparato de medida de la resistencia es el óhmetro. Para medir la resistencia de un componente o entre dos puntos de un circuito, el óhmetro ha de conectarse a esos dos puntos pero desconectado dicho componente del circuito, al menos por uno de los extremos. La resistencia que presenta el voltímetro ha de ser muy grande idealmente INFINITA, para no alterar el funcionamiento del circuito.

Asociación de Resistencias

En serie:

Se dice que se han asociado resistencias en serie cuando a través de cada una de ellas circula la misma corriente. I es la misma para cada una de las resistencias.

Como Vab = I ⋅ R1 ; Vbc = I ⋅ R2 ; Vcd = I ⋅ R3

Pero Vad = Vab + Vbc + Vcd. Esta asociación de resistencias en serie puede ser reemplazada por una resistencia equivalente tal que en sus extremos se mantenga la diferencia de potencial Vad y circule por ella una corriente I, y además valga: Re = R1 + R2 + R3

O en forma más general: R = R1 + R2 + R3 + ….. + Rn

En paralelo:

Se dice que se han asociado resistencias en paralelo si la diferencia de potencial en los extremos de cada una de ellas es la misma y la corriente que circula por cada una de ellas pueden ser distintas. Como Vab es la misma para cada una de las resistencias.

Electroforesis

La electroforesis: es la migración de solutos iónicos bajo la influencia de un E. Estas partículas migran hacia el cátodo o ánodo (electrodos – y +), en dependencia de una combinación de su carga, peso molecular y estructura tridimensional.

Fel = Q . E = Q . V/d. La velocidad de migración (v) de la partícula es directamente proporcional al producto de su carga efectiva (q) y el gradiente de potencial eléctrico E e inversamente proporcional al coeficiente de fricción (f) v=qE/f. qE=Ff. Factores que influyen en la movilidad electroforética: densidad de carga de la molécula (relación carga/peso), voltaje aplicado, porosidad del gel de electroforesis.

Punto isoeléctrico: es el pH al cual la carga neta de la biomolécula es igual a cero y esta no migra. Por debajo del punto isoeléctrico tiene carga neta positiva y migra hacia al cátodo. Por encima del punto iso tiene carga neta negativa y migra hacia el ánodo.

• Cuando el pH es bajo: los grupos ionizables están protonados, y la carga neta de la proteína es de signo positivo.
• Cuando el pH es alto: los grupos ionizables están desprotonados y la carga neta es de signo negativo.

Sobre el movimiento de las moléculas actúan también dos fuerzas adicionales: fricción con el solvente (dificulta el movimiento) y movimiento browniano (el movimiento molecular es aleatorio, por EK propia).

Un tampón, buffer, disolución amortiguadora o disolución reguladora es una mezcla en concentraciones relativamente elevadas de un ácido y su base conjugada, es decir, sales hidrolíticamente activas. Tienen la propiedad de mantener estable el pH de una disolución frente a la adición de cantidades relativamente pequeñas de ácidos o bases fuertes.

Refractometría

Relación entre velocidad de la luz, frecuencia y longitud de onda: λ=c/f. Como la frecuencia (color) no cambia, cuando disminuye c tiene que disminuir la longitud de onda.

Índices de refracción para la luz amarilla del sodio (λ = 589 nm):

• Aire: 1,00029
• Agua: 1,3330
• Etanol: 1,36
• Cuarzo: 1,4565
• Vidrio Crown: 1,52
• Vidrio Flint: 1,62
• Diamante: 2,417

n=c/v

Leyes de Refracción y Reflexión

1. Las direcciones de incidencia, refracción y reflexión están en un mismo plano, que es normal a la superficie de separación y por lo tanto contiene la normal N a la superficie.
2. El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión: Oi=Or
3. El cociente entre el seno del ángulo de incidencia y el seno del ángulo de refracción es constante (Ley de Snell): n1.sen0i=n2.sen0r. La constante n21 se llama índice de refracción relativo del medio (2) respecto del medio (1). El valor numérico depende de la naturaleza de la onda y de las propiedades de los medios.

Principio de Huygens: todo punto alcanzado por una onda se comporta como un emisor de ondas.

Principio de Fermat: El trayecto seguido por la luz al propagarse de un punto a otro es tal que el tiempo empleado en recorrerlo es un mínimo.

Ley de Snell describe los fenómenos de refracción y reflexión de la Luz. La deducción de dicha ley se puede abordar utilizando la Física Geométrica a partir del principio de Huygens y del principio de Fermat. Un caso especial ocurre cuando un haz de luz pasa de un medio de mayor índice de refracción a uno de menor índice.