LA FÍSICA EN FISIOTERAPIA VII

1. LA FÍSICA EN FISIOTERAPIA VII MsC.Leonides Castellanos Fuentes

2. ELECTROMAGNETISMO El estudio del magnetismo se remonta a la observación de que “piedras” que se encuentras en la naturaleza (llamada magnetita ) atraen al hierro. Física

3. 1. INTRODUCCIÓN HISTÓRICA • Gilbert (1540-1603) descubrió que la electrificación era un fenómeno de carácter general. • En 1729, Stephen Gray demuestra que la electricidad tiene existencia por sí misma y no es una propiedad impuesta al cuerpo por rozamiento. • Franklin (1706-1790) demuestra que existen dos tipos de electricidad a las que llamó positiva y negativa. • Coulomb (1736-1806) encontró la ley que expresa la fuerza que aparece entre cargas eléctricas.

4. En 1820 Hans Christian Oersted observó una relación entre electricidad y magnetismo consistente en que cuando colocaba la aguja de una brújula cerca de un alambre por el que circulaba corriente, ésta experimentaba una desviación. Así nació el Electromagnetismo. • El científico británico Michael Faraday(1791-1867) introdujo el concepto de Campo Eléctrico. • Maxwell (1831-1879) estableció las Leyes del Electromagnetismo, las cuales juegan el mismo papel en éste área que las Leyes de Newton en Mecánica.

5. Así, Oersted demostró que una corriente eléctrica crea un campo magnético, mientras que Faraday demostró que puede emplearse un campo magnético para crear una corriente eléctrica. La unificación plena de las teorías de la electricidad y el magnetismo se debió al físico británico James Clerk Maxwell, que predijo la existencia de ondas electromagnéticas e identificó la luz como un fenómeno electromagnético. .

6. ¿Qué estudia el magnetismo? Es la parte de la física que estudia las propiedades de los campos magnéticos a si como las interacciones entre los imanes naturales. ¿Qué es el electromagnetismo? Es una rama de la física que estudia y unifica los fenómenos eléctricos y magnéticos en una sola teoría, cuyos fundamentos fueron sentados por Michael Faraday y formulados por primera vez de modo completo por James Clerk Maxwell.

7. CARGA ELECTRICA

8. La carga eléctrica es una propiedad intrínseca de la materia que se presenta en dos tipos. Éstas llevan ahora el nombre con las que Benjamin Franklin las denominó: cargas positivas y negativas. Cuando cargas del mismo tipo se encuentran se repelen y cuando son diferentes se atraen.

9. Por definición el defecto de electrones se la denomina carga positiva y al exceso carga negativa. La relación entre los dos tipos de carga es de atracción cuando son diferentes y de repulsión cuando son iguales.

10. Desde el punto de vista del modelo estándar la carga eléctrica es una medida de la capacidad de la partícula para intercambiar fotones. En física moderna, el fotón (en griegoφῶς, φωτός [luz], y -ón) es la partícula elementaldel fenómeno electromagnético. Es la partícula portadora de todas las formas de radiación electromagnética, incluyendo a los rayos gamma, los rayos X, la luz ultravioleta, la luz visible (espectro electromagnético), la luz infrarroja, las microondas, y las ondas de radio. El fotón tiene una masa invariantecero.

11. Características de la carga i) Dualidad de la carga: Todas las partículas cargadas pueden dividirse en positivas y negativas, de forma que las de un mismo signo se repelen mientras que las de signo contrario se atraen. ii) Conservación de la carga: En cualquier proceso físico, la carga total de un sistema aislado se conserva. Es decir, la suma algebraica de cargas positivas y negativas presente en cierto instante no varía. iii) Cuantización de la carga: La carga eléctrica siempre se presenta como un múltiplo entero de una carga fundamental, que es la del electrón.

12. CAMPO ELECTRICO

13. CAMPO ELÉCTRICO Es toda región del espacio que rodea una carga eléctrica estática, tal que al acercar otra carga eléctrica positiva de prueba, se manifiesta una fuerza de atracción o de repulsión. El campo eléctrico se manifiesta alrededor del espacio volumétrico de una carga electrostática como un campo de fuerzas conservativas, el cual se puede detectar mediante la ubicación de una carga positiva de prueba en esta región. El campo eléctrico es una cantidad vectorial y por lo tanto tiene magnitud, dirección.

14. Diferencias físicas: El campo eléctrico se crea o se genera por las cargas eléctricas. Siempre que exista una carga eléctrica, tanto positiva como negativa, se creará un campo eléctrico. El campo magnético se crea con el movimiento de las cargas eléctricas o con la variación con el tiempo del campo eléctrico Una carga en movimiento genera un campo magnético. (flujo de la electricidad). Se generan por un imán o por el flujo constante de electricidad, por ejemplo en los electrodomésticos que utilizan corriente continua (CC), y son distintos de los campos que cambian con el tiempo, como los campos electromagnéticos generados por los electrodomésticos que utilizan corriente alterna (AC) o por los teléfonos móviles, etc.

15. Electrodinámica. Hasta el momento se han estudiado los campos eléctricos y magnéticos que no varían con el tiempo. Pero los físicos a finales del siglo XIX descubrieron que ambos campos estaban ligados y así un campo eléctrico en movimiento, una corriente eléctrica que varíe, genera un campo magnético, y un campo magnético de por si implica la presencia de un campo eléctrico.

16. EN FIN: La interacción entre cargas eléctricas no se produce de manera instantánea. El intermediario de la fuerza mutua que aparece entre dos cargas eléctricas es el Campo Eléctrico.

17. EJEMPLOS DE LÍNEAS DE CAMPO ELÉCTRICO Carga puntual Dos cargas iguales Dipolo eléctrico

18. POTENCIAL ELECTRICO

19. El concepto de potencia surge desde los principios de la mecánica, cuando se pretende saber que tan rápido se efectúa un trabajo, así la potencia se define como: “la rapidez con que se efectúa un trabajo con respecto al tiempo”. Esta definición se representa con la expresión siendo P la potencia en watts (W), w es el trabajo expresado en Joules (J) y t el tiempo expresado en segundos (s), en donde se obtiene que , que es utilizado para medir la potencia en el sistema.

20. El potencial eléctrico es el trabajo que debe realizar una fuerza externa para traer una carga unitaria q desde la referencia hasta el punto considerado en contra de la fuerza eléctrica. En términos técnicos pero a la vez sencillos la definición de potencial eléctrico  es igual al trabajo realizado por la fuerza eléctrica cuando una unidad de carga se desplaza de a a b.

21. En electricidad, la potencia eléctrica se define también como “la rapidez con que se efectúa un trabajo para trasladar una carga eléctrica positiva en contra del campo eléctrico”, representado por la expresión , pero en este caso el trabajo w esta en función de la carga (Q) y potencial (V) eléctricos mediante la expresión , de donde se obtiene que la potencia eléctrica queda expresado por la ecuación

22. ¿Qué entender por electricidad? La corriente eléctrica Nosotros utilizamos la electricidad Pero ha existido desde el origen del universo. Incluso antes de la formación de la materia.

23. ¿Qué es la corriente eléctrica? • La corriente o intensidad eléctrica consiste en el movimiento ordenado de cargas eléctricas por un material. • Se llama así al flujo de electrones dentro de un conductor eléctrico como los metales, este fenómeno es posible cuando se conecta el conductor hacia una fuente de energía potencial eléctrica. Las cargas de una corriente eléctrica transporta energía, a la que llamamos energía eléctrica. La energía eléctrica puede transformarse en otras formas de energía, como la luz, el sonido, el calor o el movimiento.

24. Los efectos de la corrientes eléctricas La corriente eléctrica produce distintos efectos a su paso por los cuerpos: calorífico, químico, luminoso y magnético. • Efecto calorífico. Los hilos conductores se calientan al pasar por ellos la corriente eléctrica. Este efecto se aprovecha en radiadores, cocinas eléctricas y, en general, en todos los electrodomésticos utilizados como sistemas de calefacción. Sin embargo, este efecto tiene también consecuencias negativas, puesto que, al calentarse, los hilos disipan energía. En una bombilla de incandescencia esto eleva el consumo energético. • Efecto químico. La corriente eléctrica puede inducir cambios químicos en las sustancias. Esto se aprovecha en una pila, que produce electricidad a partir de cambios químicos, o en galvanotecnia, la técnica empleada para recubrir de metal una pieza. • Efecto luminoso. En una lámpara fluorescente, el paso de corriente produce luz. • Efecto magnético (electromagnetismo). Es el más importante desde el punto de vista tecnológico. Una corriente eléctrica tiene efectos magnéticos (es capaz de atraer o repeler un imán). Por otra parte, el movimiento relativo entre un imán y una bobina (un hilo metálico arrollado) se aprovecha en las máquinas eléctricas para producir movimiento o para generar electricidad.

25. Cables eléctricos Se llama cable eléctrico a un conductor (generalmente cobre) o conjunto de ellos generalmente recubierto de un material aislante o protector. Sus componentes son… • Conductores (cobre, aluminio u otro metal) • Aislamientos (materiales plásticos, papel impregnado en aceite viscoso o fluido) • Protecciones (pantallas, armaduras y cubiertas).

26. Por el sentido de movimiento de los electrones la corriente eléctrica se clasifica en: • corriente eléctrica directa (CD). • corriente eléctrica alterna (CA).

27. Corriente eléctrica Corriente eléctrica directa (CD). Es aquella que se caracteriza porque el sentido de la corriente eléctrica no cambia durante el tiempo como se muestra en la figura Corriente eléctrica alterna (CA)= Es aquella que se caracteriza porque el movimiento de los electrones esta cambiando de sentido periódicamente con respecto al tiempo

28. Le denomina corriente alterna (abreviada CA en español y AC en inglés, de alternatingcurrent) a la corriente eléctrica en la que la magnitud y el sentido varían cíclicamente. La CA se refiere a la forma en la cual la electricidad llega a los hogares y a las empresas. Sin embargo, las señales de audio y de radio transmitidas por los cables eléctricos, son también ejemplos de corriente alterna.

29. Corriente alterna frente a corriente continua La razón del amplio uso de la corriente alterna viene determinada por su facilidad de transformación, cualidad de la que carece la corriente continua. En el caso de la corriente continua la elevación de la tensión se logra conectando dínamos en serie, lo cual no es muy práctico, al contrario en corriente alterna se cuenta con un dispositivo: el transformador, que permite elevar la tensión de una forma eficiente.

30. Con la generación de la corriente eléctrica, se identifican tres formas: por conducción. por ionización. por emisión.

31. Por conducción. Es la generación de la corriente eléctrica en materiales sólidos y el movimiento de electrones se da a lo largo de todo el conductor.

32. Por ionización. Es el fenómeno de generación de corriente eléctrica pero que se manifiesta en materiales líquidos y gaseosos; como en el electrolito de las baterías y en plasmas de las lámparas luminiscentes o en el aire cuando se rompe su rigidez dieléctrica estableciéndose un arco eléctrico como el caso del rayo; en el fenómeno de ionización se da por disociación molecular de las sustancias, reorientando átomos cargados eléctricamente a los que se denomina iones, estos átomos se podrán cargar positiva o negativamente, los cuales se reagrupan en sentidos contrarios hacia los electrodos sumergidos en sustancias electrolíticas o gaseosas, lo que provoca la generación de una diferencia de potencial entre los dos electrodos

34. Por emisión. Se denomina así a la generación de corriente eléctrica en un electrodo llamado cátodo que esta localizado en un espacio al vació como el de una válvula o bulbo por ejemplo el cinescopio de televisión, un tuvo de rayos X, etc.

35. Resistencia eléctrica La resistencia es la oposición que presentan los materiales al paso de la corriente eléctrica a través de ellos; la resistencia es una propiedad de los materiales y es una cantidad escalar.En realidad todos los materiales presentan cierto grado de resistencia eléctrica pero su valor depende de las características químicas y físicas de los cuerpos y también de las condiciones de temperatura, incluso los metales oponen una mínima resistencia eléctrica al paso de la corriente . Es importante hacer notar que el mejor material conductor eléctrico es el oro, después la plata, el hierro, y después los demás metales. La unidad es el Ohm representado por omega (Ù) esto es en reconocimiento al Físico George Simón Ohm.

36. Conductores y aisladores ORO

37. Electroterapia La electroterapia es la parte de la fisioterapia que, mediante una serie de estímulos físicos producidos por una corriente eléctrica, consigue desencadenar una respuesta fisiológica, la cual se va a traducir en un efecto terapéutico.Se engloba dentro de este termino todas aquellas actuaciones en las cuales, de una forma u otra, se utiliza una corriente eléctrica en el cuerpo humano con fines terapéuticos.

38. Tipos de corrientes: Baja frecuencia: van desde la galvánica pura o continua hasta corrientes con frecuencias de 800 Hz. Como formas de corriente de baja frecuencia tenemos: galvánica pura o continua, galvánica interrumpida o rectangular, farádica rectangular, galvano-farádica progresiva y moduladas.

39. Con este tipo de corrientes se busca sustituir estímulos fisiológicos naturales por un estimulo artificial que se consigue a partir de un equipo generador. Por ejemplo, se puede estimular un músculo paralizado. La corriente va a producir la contracción del músculo al crear una diferencia de potencial entre la membrana y el interior de la fibra nerviosa excitada. También tiene un efecto analgésico, antiespasmódico, y térmico.

40. Indicadas para el tratamiento de afecciones del sistema neuromuscular como las neuritis, neuralgias, lumbalgias y contracturas musculares, afecciones del sistema circulatorio y, generalmente, patologías que cursan con problemas de irrigación o edemas. También se utiliza para tratar afecciones osteoarticulares como la artrosis, artritis, procesos traumáticos, distensiones músculo tendinosas y rotura fibrilar.

41. Media frecuencia: Abarca frecuencias entre 801 y 20.000 Hz y son las denominadas corrientes interferenciales. Con este tipo de corrientes se consigue una baja sensación de corriente, una gran dosificación y es aplicable a todo tipo de lesiones, ya que, dependiendo de la frecuencia aplicada, conseguiremos un efecto excito-motor. Indicada en procesos de atrofia muscular por inmovilización, degeneración parcial del sistema neuromuscular, estimulación, en caso de anquilosis, contracturas, tonificación, y en casos de problemas de circulación periférica.

42. Alta frecuencia: Engloba frecuencias que van desde los 20.001 a los 5 megahercio (Mhz), entre ellas encontramos la diatermia, que va a tener unos efectos analgésicos, antiinflamatorios y antiespasmódicos. La onda corta,  que dependiendo de su forma de aplicación tendrá un efecto térmico o no, va a tener un efecto analgésico, relajante muscular, estimula la circulación sanguínea, favorece la cicatrización de las heridas, antiinflamatoria, profiláctica en postoperatorios. También esta indicada para esguinces, roturas musculares, contusiones, fracturas, osteomielitis, bursitis, sinusitis, prostatitis y estimulante de la circulación periférica, ciática...etc.

43. SEGURIDAD ELECTRICA

44. ¿QUE ES LA SEGURIDAD ELECTRICA? La seguridad eléctrica consiste en la reducción del riesgo de los efectos nocivos que puedan darse por la aplicación de una determinada técnica que involucre la utilización de equipo médico.

45. ¿Qué es? El término energía tiene diversas acepciones y definiciones, relacionadas con la idea de una capacidad para obrar, transformar, poner en movimiento. • En física, energía se define como la capacidad para realizar un trabajo. • Proviene de las raíces griegas ENERGON (ENERGON), que significa “en el trabajo”.

46. Energía eléctrica. • Se define energía eléctrica como aquella que resulta de la existencia de una diferencia de potencial entre dos puntos, lo que permite establecer una corriente eléctrica entre ambos — cuando se les pone en contacto por medio de un conductor eléctrico—y obtener trabajo. Sus unidades son: • Joule/Coulomb = Volt.

47. EFECTOS FISIOLOGICOS. • Umbral de percepción. • • Reflejo condicionado de retiro. • • Parálisis respiratoria y dolor. • • Fibrilación ventricular. • • Contracción sostenida del miocardio.

48. EFECTOS DE LA CORRIENTE Las consecuencias del paso de la corriente por el cuerpo pueden ocasionar desde lesiones físicas secundarias (golpes, caídas, etc.), hasta la muerte por fibrilación ventricular. La fibrilación ventricular consiste en el movimiento anárquico del corazón, el cual, deja de enviar sangre a los distintos órganos y, aunque esté en movimiento, no sigue su ritmo normal de funcionamiento.

49. Por tetanizaciónentendemos el movimiento incontrolado de los músculos como consecuencia del paso de la energía eléctrica. Dependiendo del recorrido de la corriente perderemos el control de las manos, brazos, músculos pectorales, etc. La asfixia se produce cuando el paso de la corriente afecta al centro nervioso que regula la función respiratoria, ocasionando el paro respiratorio. Otros factores fisiopatológicos tales como contracciones musculares, aumento de la presión sanguínea, dificultades de respiración, parada temporal del corazón, etc. pueden producirse sin fibrilación ventricular. Tales efectos no son mortales, son, normalmente, reversibles y, a menudo, producen marcas por el paso de la corriente. Las quemaduras profundas pueden llegara ser mortales. Para las quemaduras se han establecido unas curvas que indican las alteraciones de la piel humana en función de la densidad de corriente que circula por un área determinada y el tiempo de exposición a esa corriente.

50. UMBRAL DE PERCEPCIÓN Es el valor mínimo de la corriente que provoca una sensación en una persona, a través de la que pasa esta corriente. En corriente alterna esta sensación de paso de la corriente se percibe durante todo el tiempo de paso de la misma; sin embargo, con corriente continua sólo se percibe cuando varía la intensidad. Generalizando, se considera un valor de 0,5 mA en corriente alterna y 2 mA en corriente continua, cualquiera que sea el tiempo de exposición.