INSTITUCIÓN EDUCATIVA “JULIO CÉSAR GARCIA”ÁREA DE CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL

PROFESOR: EDUARDO JAIME VANEGAS LONDOÑO

CURSO DE BIOFÍSICA

CURSO DE BIOFÍSICA

Tema: Electricidad y Acción

Biológica de la Corriente Eléctrica

Profesor: Eduardo Jaime Vanegas Londoño

Definiciones

Electrostática: Estudio de cargas eléctricas en reposo.

Electrodinámica: Estudio de las cargas eléctricas en movimiento.

Por frotamiento ciertos cuerpos son capaces de ceder o ganar electrones y de esa forma se cargan electrostaticamente

+ + +

+ + +

- - - - - -

++ ++

- - - -

Las Cargas se igualan

Este pasaje de cargas en realidad consiste en pasaje de Electrones del cuerpo de mas carga al de menos y

Se denomina Corriente eléctricaEn el caso de los cuerpos cargados Positivamente este pasaje se realiza del de menor Carga positiva hacia el de mayor, en el caso de cuerpos cargados negativamente, el pasaje es del de mayor al de menor carga

Las fuerzas observadas entre protones y electrones conducen al enunciado

"CARGAS DE LA MISMA ESPECIE SE REPELEN Y CARGAS DE DISTINTA CLASE SE ATRAEN"

Conductores:

Cuerpos que conducen la Corriente EléctricaAisladores o Dieléctricos:

Cuerpos que no permiten el Pasaje de la Corriente Eléctrica

CONDUCTORES: Conductores de primer grado: son los conductores metálicos, en cuyo interior hay cargas libres que se mueven por la fuerza ejercida sobre ellas por un campo eléctrico. Las cargas libres son electrones libres. No existe transporte de masa.

e-

e-.

Forma de conducción de la corriente en un Conductor de Primer Grado

Conductores de segundo grado: son los electrolitos, cuyas cargas libres son iones (+) o (-), muy importantes biológicamente, constituidos por soluciones de distinta concentración de ácidos, hidróxidos, sales. Las cargas libres de ambos signos se mueven en el sentido contrario.

Forma de conducción de la corriente en un

Conductor de Segundo Grado

SO4Cu SO4-- + Cu ++

Cantidad de electricidad.

Ley de Coulomb

Coulomb encontró que “la fuerza de atracción o repulsión entre dos cargas puntuales (cuerpos cargados cuyas dimensiones son despreciables comparadas con la distancia d que la separa), es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia. La fuerza también depende de la cantidad de carga de cada cuerpo”.

q = I . t

221

d

qqkF

⋅⋅=

Donde: :

F = fuerza; d = distancia;

q1 y q2 = cargas y k= constante( Dieléctrica del

Medio).

Campo eléctrico

Se dice que existe un campo eléctrico en un punto, si sobre un cuerpo cargado colocado en dicho punto se ejerce una fuerza de origen eléctrico.

22

.

'.

'..

d

qk

qd

qqk

q

FE ===

→→

Campo Eléctrico : Unidades

)(...

ques

dinasgc =

cb

NewSKM =...

LÍNEAS DE FUERZA

TRABAJO ELÉCTRICO

12

'... EpEpEp

d

qqkdF −=∆===ω

qVWelect .=

POTENCIAL ELÉCTRICO

qVWq

W

q

EpV elect .; ===

( ) )(.. vuesques

ergiosgc ==

voltcb

JouleSKM ==:..

Unidades derivadas

mV (milivolt) = 10–3 volt

µV (microvolt) = 10–6 volt

MG (megavolt) = 106 volt

KV (kilovolt) = 103 volt

)(300

11 vuesvolt=

CAPACIDAD:

)(; FFaradiovolt

cb

V

qC ==

INTENSIDAD DE CORRIENTE

t

qI= )(AmperA

seg

cb =

RESISTENCIA

Primera ley de Ohm

Cuando una corriente eléctrica circula por un conductor metálico, la relación entre la diferencia de potencial (V) y la intensidad (I) es igual a una constante, denominada resistencia (R).

I

VR=

R

VI=

RIV .=

( )Ω= ohmA

Volt

SEGUNDA LEY DE OHM

Si tomamos un conductor (alambre de cobre) rectilíneo de sección constante, se comprueba que la resistencia es directamente proporcional a la longitud L. e inversamente propoprcional a la Sección S

KS

LR ==

ρρ 1

;

ρ = resistividad = Ω . cm. K = conductividad = Ω–1.cm–1

LEY DE JOULE

tRIqVW ... 2==

Q = 0,24 .I2. R .t calorías.

CIRCUITOS

1) Un generador: pila, batería, acumulador, en los cuales se establece entre los bornes una diferencia de potencial y entrega de energía a las cargas que circulan.

2) Un receptor: lámpara, resistencia de plancha, estufa, motor que recibe dicha energía y la utiliza.

3) Conductor: que conecta a ambos (cables).

4) Instrumentos de medida y control: amperímetro (mide intensidad de corriente), voltímetro (mide la diferencia de potencial).

Circuitos en serie La Resistencia total o equivalente es:

R = R1 + R2 + R3 +………

+ _

R1 R2 R3

V

Circuitos en paralelo La diferencia de potencial (d.d.p.) 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

LEYES DE KIRCHOFF:

Dichas leyes se refieren a la forma en que la corriente circula cuando el conductor presenta un nudo.

Nudo: punto de la red en el cual se unen o salen varios conductores.

Primera ley: La suma algebraica de las intensidades de las corrientes que se dirigen a cualquier nudo de la red es igual a cero.

I0= I1+ I2 R1

i1

i2

I0

R2

SEGUNDA LEY: La suma algebraica de la diferencia de potencial en una malla de una red es igual a la suma algebraica del producto I · R de la misma malla.

Malla: Recorrido de un conductor en un circuito cerrado.

De acuerdo a lo expresado por la ley, la intensidad en cada rama será inversamente proporcional a la resistencia.

Instrumentos de medida

Galvanómetros: detecta el pasaje de corriente eléctrica. Se conecta en serie al circuito. Resistencia interna despreciable

Amperímetros: mide intensidades de corriente eléctrica. Se conecta en serie al circuito. Pequeña Resistencia interna

Voltímetros: mide diferencia de potencial (voltajes o tensiones). Se conecta en paralelo al circuito. Gran resistencia interna.

Figura 1.- Conexión de un amperímetro en un circuito

Galvanómetro:

b) Imán Fijo y Cuadro Móvil

b) Cuadro Fijo e Imán Móvil

Voltímetro: Conexión en paralelo

ELECTRÓLISIS

LEYES DE LA ELECTRÓLISIS. LEYES DE FARADAYPrimera Ley : El material depositado o desprendido en los electrodos al paso de una corriente es proporcional a la Cantidad de Electricidad.

m ∼ I . t

m ~ q

SEGUNDA LEY

m ~ Eq

Si por una serie de cubas electrolíticas circula

la misma cantidad de electricidad, la masa

depositada o desprendida en cada electrodo es

proporcional al equivalente químico de la

sustancia

m = Eq. I . t

F

F = 96500 cb

F = Constante de Faraday

Eq = Eeq

F

m = Eeq. I. t

ACCIÓN BIOLÓGICA DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA

CORRIENTE CONTINUA :

C

A B

T1

T2

T3

( I ) y

X = t (tiempo)

Zona donde es válida la

Ley de Ohm I

Ley de Du Bois – Reymond

"la acción excitante de una corriente

eléctrica no está determinada por su

intensidad ni densidad, sino por la

relación Variación de I sobre Variación de

t , siendo ∆ I la variación de intensidad

de la corriente y ∆t el tiempo requerido

para esta variación“

UmbralesReobase: Es la intensidad de corriente umbral necesaria para excitar un nervio, en el cierre negativo actuando durante un tiempo suficientemente largo.

Cronaxia: Es el tiempo umbral necesario para provocar una contracción cuando la intensidad de la corriente es igual a dos veces la reobase.

ACCIÓN EXCITANTE DE LA CORRIENTE CONTINUA

Electrotonos:

Electrotono Físico. Electrotono Fisiológico.

CORRIENTES ALTERNAS

La corriente Alterna de la Linea tiene 50—60 Ciclos/ seg

Tetanización muscular: Cuando la intensidad de corriente alterna es muy alta o ésta actúa durante un tiempo largo, se produce la Tetanización muscular que es una contracción permanente e irreversible del músculo producida por la destrucción de la fibra muscular por lisis de sus proteínas.

Corrientes de Alta Frecuencia:

Efectos Térmicos:

Diatermia

Alta frecuencia y Baja Intensidad

Bisturí electrico ( Electrobisturí)

Alta frecuencia y Alta Intensidad

Tienen cientos de miles de ciclos / seg

Bisturí eléctrico ( Electrobisturí)

Electrobisturí

Diatermia

Cauterio dipolar

Bibliografía

Guias de la Cátedra 2007

Muraccioli J.C Manual de Biofísica 1965

Rossignoli J.J. y otros Guia de T. P . De Física Biológica

Wernicke R. Física Biológica Tomo II