Bioelectricidad Universidad de Buenos Aires Facultad de Medicina C.B.C. Lic. Magdalena Veronesi.
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Bioelectricidad
Universidad de Buenos Aires
Facultad deFacultad de MedicinaMedicina
C.B.C.C.B.C.
Lic. Magdalena Veronesi
Bioelectricidad
Es la parte de la Biofísica que estudia los fenómenos eléctricos, electroquímicos y
electromagnéticos de los seres vivos.
Composición electrolítica de los
líquidos en el organismo
Na+
145 Cl-
105
100
200
mEq/l H2O
PLASMAPLASMA INTERSTICIALINTERSTICIAL INTRACELULARINTRACELULAR
Na+
150 Cl-
115
K+
155
Prot-
45
45
Fosfatos Fosfatos OrgánicosOrgánicos
Mg+
40
HCO3-
40
Los Canales Iónicos
Ecuación de Nerst
Int
Ext
XX
log.mV58V
extClKNa
ClextKextNa
ClPKPNaP
ClPKPNaPmVV
...
...log.60
intint
int
Ecuación Goldman- Hodgkin- Katz
La membrana plasmática neuronal
Esquema de una membrana
Análogo Eléctrico
Definiciones
Electrostática: Estudio de cargas eléctricas en reposo. (Coulomb)
Electrodinámica: Estudio de las cargas eléctricas en movimiento. (Ohm)
Carga eléctrica
Electrostática = estudio de las cargas eléctricas en
reposo++- -
+-repulsión atracción
Unidad de carga = el electróne= 1.602177x 10-19 C (Coulomb)
Ley de Coulomb
q 1 q 2d
221
dq.q.k
F
F F
Campo Eléctrico
Es la zona del espacio donde cargas eléctricas
ejercen su influencia. Es decir que cada carga
eléctrica con su presencia modifica las
propiedades del espacio que la rodea.
Líneas de fuerza
E K q E K q E1 . r1 = E2 . r2
r² r²= =
2 2
Campo Eléctrico Potencial Electrostático
q 1 d2
1A d
q.kE
A
dq.k
V 1A
• Efecto resistivo: Representa la caída de tensión electrocinética en el interior de un conductor.
• Efecto capacitivo: Se produce por el almacenamiento de cargas en un sistema formado por dos conductores separados por una pequeña distancia.
Capacitor
Capacitores
dA.
C
V
VQC /
La Capacitancia
en una Neurona 2cmF
1C
)(; FFaradiovolt
cb
V
qC
Asociación de CapacitoresAsociación de Capacitores
Resistencia (Ohm Ω)
Ad.
R
d
Conductancia
(Mho -1 )R1
G
Resistencias en paralelo
Resistencias en paralelo
La diferencia de potencial entre los extremos de cada resistencia es la misma.
1 / R = 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3 +…….
En consecuencia, R total es igual a la inversa de 1/R.
i1
i2
I0
R1
R2
Resistencias en serie
Resistencias en serie
La Resistencia total o equivalente es:
R = R1 R2 R3 +………
+ _
R1 R2 R3
V
Intensidad eléctrica
Ley de Ohm
V
R.iV
R
i
Ley de Joule
RV
R.ii.VP2
2
Existen tres tipos fundamentales de materiales, de acuerdo con su
comportamiento eléctrico:
• Conductores
• Aislantes
• Semiconductores
Conductores y aislantesConductores y aislantes
• Aislantes : materiales en los que la carga eléctrica no se puede mover libremente (Madera, plástico, roca …)
• Conductores: los electrones tienen libertad de movimiento (Metales, H2O…)
• Semiconductores: se pueden comportar como conductores o como aislantes.
Materiales conductores• Forman una nube de electrones libres
Materiales aislantes• El hecho fundamental es que los
electrones quedan ligados al material, al contrario de lo que sucedía con la nube electrónica de los conductores
Conductores y aisladores
NUDO: Es el punto de confluencia de tres o más conductores.
MALLA: Es un camino cerrado a través del circuito.
Consideremos la malla y la regla de nudos :
• La suma de todas las intensidades en un nudo debe ser nula
IA + IB + IC = 0.
• Después la malla ABEF y la regla de la malla: la suma de las diferencias de potencial se debe anular
EA + IARA = EB + IBRB
Leyes de Kirchhoff
Σi = 0 (en un nodo)i1 = i2 + i3 + i4
Leyes de Kirchhoff
Σ(V + fem) = 0 (en una malla)V - V1 - V2 = 0
Vi = i1.R1 + i2.R2 + i3.R3 = Vf
• La corriente circulando por el circuito se define como
I=E/R
• La resistencia total viene determinada por la suma de las resistencias en serie
R = R1 + R2 .
VOLTÍMETRO: Mide la diferencia de potencial entre dos puntos. Su resistencia interna es infinita. Se coloca en paralelo al componente del cuál se quiere conocer su caída de tensión.
AMPERÍMETRO: Mide la corriente que lo atraviesa. Su resistencia interna es nula. Se coloca en serie.
Corriente eléctrica
• Señales continuas (CC): Se trata de señales de valor medio no nulo con una frecuencia de variación muy lenta, por lo que se pueden considerar como constantes en el tiempo.
Una corriente eléctrica produce un campo magnético
El campo magnético interacciona con cada una de las partículas cargadas cuyo movimiento produce la corriente
L
Una corriente eléctrica produce un campo magnético
La magnitud de la fuerza magnética
F = q V B
El módulo de la fuerza es
proporcional al valor de la
carga y al módulo de la
velocidad con la que se
mueve.
Fuerza de LorentzBvqF
• Señales alternas (CA): Son señales que cambian de signo periódicamente, de tal forma que su valor medio en una oscilación completa es nulo. El caso más simple es el de una señal sinusoidal
Corriente eléctrica
• Efecto resistivo: Representa la caída de tensión electrocinética en el interior de un conductor.
• Efecto capacitivo: Se produce por el almacenamiento de cargas en un sistema formado por dos conductores separados por una pequeña distancia.
• Efecto inductivo: Producido por la influencia de los campos magnéticos.
Circuito de CA
Valor Pico, Medio y EficazValor Pico, Medio y Eficaz
• Valor Pico (Vp): ó Amplitud es el valor máximo Valor Pico (Vp): ó Amplitud es el valor máximo que va a tomar la tensión eléctrica En ARG que va a tomar la tensión eléctrica En ARG 311 Volt 311 Volt
Valor Eficaz (Vef): Valor Eficaz (Vef): Vef = Vp x 0.707
• Valor Medio (Vm): es el promedio de los Valor Medio (Vm): es el promedio de los valores que toma la curva .valores que toma la curva .
Vm = Vp x 0.637
Vp, Vm y VefVp, Vm y Vef
Circuitos RLCCircuitos RLC
Bobina
INDUCTANCIA MUTUA
Gracias