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Campos Eléctricos y Magnéticos

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La electrorecepción (detección de campos eléctricos) es un sentido presente en tiburones, rayas, peces eléctricos y algunos anfibios. Las ampollas de Lorenzini de los elasmobranquios detectan campos eléctricos de tan solo 15 nV/cm equivalente a detectar el campo de una pila de 1.5 V a 1500 km de distancia. Esta sensibilidad extrema permite localizar presas enterradas en arena por el campo bioeléctrico de sus músculos y nervios.

El campo eléctrico dipolar en agua salada (conductividad 4 S/m) cae como E 1/r³ (mucho más rápido que la luz o el sonido). Esto limita el alcance de la electrorecepción a distancias de 1050 cm en la mayoría de las especies. Sin embargo, en agua de mar densa y conductora, incluso pequeños potenciales bioeléctricos producen corrientes detectables por los receptores.

Los peces de apteronotidos y mormíridos generan campos eléctricos propios (descarga de órgano eléctrico, EOD) y detectan las perturbaciones de este campo causadas por objetos cercanos (electrolocalización activa). La EOD produce un campo dipolar cuya distorsión al pasar junto a un objeto conductor o dieléctrico es detectada por diferencia entre ampollas del mismo y distinto lado del cuerpo, con resolución espacial de milímetros.

La magnetorrecepción utiliza dos mecanismos propuestos: (1) cristales de magnetita (FeO) en células especializadas que actúan como brújulas mecánicas el torque = m·B·sin() alinea el dipolo con el campo terrestre y esta rotación activa mecanorreceptores; (2) pares de electrones radicales (criptocromos en los ojos) cuya química es sensible al campo magnético mediante el mecanismo de par radical.

La FEM inducida = v·B·L cuando un pez nada a velocidad v en el campo magnético terrestre B_T genera un voltaje a través del cuerpo que puede ser detectado por sus propios electroreceptores. Con v = 1 m/s, B_T = 50 T y L = 0.5 m, 25 nV en el límite de resolución de las ampollas de Lorenzini. Esta hipótesis explicaría cómo los tiburones y tortugas usan el campo magnético terrestre para navegación oceánica.

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ID:('ky', 578)


Campos Eléctricos y Magnéticos

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Variables

Símbolo
Texto
Variable
Valor
Unidades
Calcule
Valor MKS
Unidades MKS
$varepsilon_r$
epsilon_r
Permitividad relativa del agua
1
$I_{ m ec}$
I_ec
Corriente inducida en receptor
A
$p_{ m el}$
p_el
Momento dipolar eléctrico
C·m
$q$
q
Carga efectiva
C
$varepsilon_0$
epsilon_0
Permitividad del vacío
F/m
$B_{ m mgt}$
B_mgt
Campo de dipolo magnético
T
$B_T$
B_T
Campo magnético terrestre
T
$v$
v
Velocidad de natación
m/s
$F_L$
F_L
Fuerza de Lorentz
N
$mu_0$
mu_0
Permeabilidad del vacío
N/A²
$E_{ m dip}$
E_dip
Campo eléctrico dipolar
V/m
$E_{ m threshold}$
E_threshold
Umbral de campo eléctrico
V/m
$ au$
tau
Torque magnético
N·m
$varepsilon_{ m FEM}$
epsilon_FEM
Fuerza electromotriz inducida
V
$r_{ m mgt}$
r_mgt
Distancia al dipolo magnético
m
$r$
r
Distancia fuente-receptor
m
$L_{ m sensor}$
L_sensor
Longitud efectiva del sensor
m
$A_{ m receptor}$
A_receptor
Área efectiva del receptor
$m_{ m mgt}$
m_mgt
Momento magnético de magnetita
m²A
$phi$
phi
Ángulo entre dipolo y campo
rad
$\theta$
theta
Ángulo respecto al dipolo eléctrico
rad
$sigma_{ m agua}$
sigma_agua
Conductividad del agua
s/m

ID:(0, 578)


gphysics.net - Dr. Willy H. Gerber
Palos Verdes, Costa de Corral, Chile