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2. Materiales 2.4 Propiedades Electrodinámicas (Formulas & Ejercicios) Comprender la forma reaccionan los distintos materiales que se emplean en la practica.

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1 2. Materiales 2.4 Propiedades Electrodinámicas (Formulas & Ejercicios) Comprender la forma reaccionan los distintos materiales que se emplean en la practica profesional. Objetivos: – UACH-Fisica en la Odontologia–2-4-Propiedades-Electrodinamicas-Ejercicios-Versión Dr. Willy H. Gerber Instituto de Fisica Universidad Austral Valdivia, Chile

2 Carga y fuerza de Coulomb 2 Fuerza [N] Carga [C: Coulomb] Carga de test [C:Coulomb] Distancia Carga – Carga test [m] Constante de campo = 8.85x C 2 /Nm 2 Numero dieléctrico (en caso de que el medio se polarice) Campo Eléctrico [N/C=V/m (V: Volt)] Charles Coulomb – UACH-Fisica en la Odontologia–2-4-Propiedades-Electrodinamicas-Versión Carga [C: Coulomb] Carga de test

3 Representación de líneas de campo 3 – UACH-Fisica en la Odontologia–2-4-Propiedades-Electrodinamicas-Versión 05.09

4 Ley de Gauss 4 Carl Friedrich Gauss – UACH-Fisica en la Odontologia–2-4-Propiedades-Electrodinamicas-Versión 05.09

5 Potencial de una Carga 5 Potencial [V: Volt (V=Nm/C energía por carga)] Carga [C: Coulomb] Carga de test [C:Coulomb] Distancia Carga – Carga test [m] Constante de campo = 8.85x C 2 /Nm 2 Numero dieléctrico (en caso de que el medio se polarice) – UACH-Fisica en la Odontologia–2-4-Propiedades-Electrodinamicas-Versión Carga [C: Coulomb]

6 Potencial de una Carga 6 – UACH-Fisica en la Odontologia–2-4-Propiedades-Electrodinamicas-Versión A

7 Ley de Ohm 7 Potencial [V: Volt] Resistencia [ Ω: Ohm] Corriente [A: Amperes = C/s] En el caso del cuerpo humano las principales corrientes no se deben a electrones, si no a los iones Na +, K +, Ca 2+ y Cl Georg Simon Ohm – UACH-Fisica en la Odontologia–2-4-Propiedades-Electrodinamicas-Versión 05.09

8 Calculo de la Resistencia 8 Resistencia [Ω: Ohm] Resistividad [Ωm] Sección [m 2 ] Largo [m] Resistencia por unidad de longitud [Ω/m] Conductancia [S: Siemens = 1/Ω] Conductividad [S/m = 1/Ωm] – UACH-Fisica en la Odontologia–2-4-Propiedades-Electrodinamicas-Versión 05.09

9 Conductividad en sistemas biológicos 9 Concentración molar de los iones i [mol/m 3 ] Conductividad molar de iones i [m 2 /Ω mol] – UACH-Fisica en la Odontologia–2-4-Propiedades-Electrodinamicas-Versión Ion Λ [cm 2 /Ω mol] H+H OH Na Cl 76.35

10 Voltaje entre dos superficies cargadas 10 Potencial [V: Volt] Cargas en cada superficie [C: Coulomb] Capacidad [F: Farad] Numero dieléctrico del medio entre las placas Constante de campo = 8.85x C 2 /Nm 2 Área de las placas [m 2 ] Distancia de las placas [m] Campo electrico [V/m] – UACH-Fisica en la Odontologia–2-4-Propiedades-Electrodinamicas-Versión 05.09

11 Voltaje entre dos superficies cargadas 11 Dieléctrico Causa a nivel atómico – UACH-Fisica en la Odontologia–2-4-Propiedades-Electrodinamicas-Versión 05.09

12 CátodoÁnodo V V Ejemplo: electrolisis con NaCl (consume energía) 12 – UACH-Fisica en la Odontologia–2-4-Propiedades-Electrodinamicas-Ejercicios-Versión V

13 Cobre Cátodo Zinc Ánodo Ejemplo celda Voltaica (genera corriente – batería) 13 – UACH-Fisica en la Odontologia–2-4-Propiedades-Electrodinamicas-Ejercicios-Versión ZnSO 4 (aq) CuSO 4 (aq) V (0.76 V) = 1.10 V

14 Invirtiendo el proceso 14 – UACH-Fisica en la Odontologia–2-4-Propiedades-Electrodinamicas-Ejercicios-Versión 07.08

15 Ejercicios 15 – UACH-Fisica en la Odontologia–2-4-Propiedades-Electrodinamicas-Ejercicios-Versión Dos tapaduras enfrentadas, modeladas como dos discos de radio 3 [mm] y separadas en 5 [mm], formaran un condensador. Cual seria su capacidad si la saliva tiene un numero dieléctrico de 80? (4.004x [F]) 2.Si existiera una diferencia de potencial de 100 [mV], cual es la carga que habría en cada tapadura? (4.004x [C]) 3.A cuantos electrones equivale esta carga? (2.502x10 6 ) 4.Si la resistividad de la saliva es 18.2 [Ohm cm], cual es la resistencia entre ambas muelas? ( [Ohm]) 5.Que corriente circularía por la saliva? (3.107x10 -3 [A]) 6.En cuanto tiempo esta corriente compensaría la diferencia de cargas entre ambas muelas? (1.288x [s]) 7.Si tenemos un pH de 4 en la boca, significa que la concentración de H+ es de [mol/ltr]. Que resistencia presentan estos iones? Considere que la conductividad por mol del H+ es [cm 2 /Ohm mol]. (5.056x10 +4 [Ohm]) 8.Cual es el campo eléctrico entre las dos muelas? (20 [N/C]) 9.Si la conducción ocurriera por iones de H+ y estos tienen una masa molar de 1 [g/mol], que aceleración experimentarían? (1.926x10 +9 [m/s 2 ]) 10.En que tiempo viaja el H+ de una muela a la otra? (2.278x10 -6 [s]) 11.Calcule para el ejemplo Cu-Zn la cantidad de electrones que circula por el voltímetro? Asuma una resistencia de 100 [Ohm]. (6.875x [1/s]) 12. En cuanto tiempo se libera 1 g de Zn (65.4 [g/mol])? (3.099 [días])

16 Ejercicios 16 – UACH-Fisica en la Odontologia–2-4-Propiedades-Electrodinamicas-Ejercicios-Versión Si dos tapaduras enfrentadas tienen una diferencia de potencial de [mV] y están a una distancia de 6.53 [mm]; ¿cuál es el campo eléctrico entre ellas? (13.7 [N/C]) 14. Si cada tapadura del ejercicio anterior tiene un área de [mm2] y el numero dieléctrico del medio entre ambas es [-]; ¿cuál es la capacidad del condensador que forman? (2.32x [F]) 15. ¿Cuántas cargas se encuentran en cada tapadura descrita en los ejercicios anteriores? (2.072x [C]) 16. ¿A cuántos electrones equivale la carga calculada en el ejercicio anterior? (1.29x10 +6 [#]) 17. Si la resistividad del medio entre las tapaduras es de [Ohm m]; ¿qué resistencia existe entre ambas tapaduras descritas anteriormente? ( [Ohm]) 18. ¿Qué corriente fluye entre ambas tapaduras descritas anteriormente? (1.70x10 -5 [A])


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