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