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Universidad de Buenos Aires Facultad de Medicina C.B.C. Bioelectricidad 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 mEq/l H2O Fosfatos Orgánicos 200 Mg+ 40 HCO340 45 100 Na+ 145 Na+ Cl105 PLASMA 150 Cl115 INTERSTICIAL K+ 155 Prot45 INTRACELULAR Los Canales Iónicos Ecuación de Nerst XExt V 58mV . log XInt Ecuación Goldman- Hodgkin- Katz PNa . Na V 60mV . log PNa . Na PK . K int PK . K ext PCl . Cl int PCl . Cl ext int ext 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 +- Unidad de carga = el electrón e= 1.602177x 10-19 C (Coulomb) atracción Ley de Coulomb F q1 F d q2 k .q1 .q 2 F 2 d 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 r² E =K q r² 2 E1 . r1 = E2 . r2 2 Campo Eléctrico Potencial Electrostático q1 k .q1 EA 2 d d A k .q1 VA d • 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 .A C d C Q / V V q C V La Capacitancia en una Neurona ; cb Faradio ( F ) volt F C1 2 cm Asociación de Capacitores Resistencia (Ohm Ω) d .d R A Conductancia 1 G R (Mho -1 ) 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. R1 I0 i1 i2 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 i.R R i Ley de Joule V 2 V P V .i i .R R 2 Existen tres tipos fundamentales de materiales, de acuerdo con su comportamiento eléctrico: • Conductores • Aislantes • Semiconductores Conductores 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=qVB El módulo de la fuerza es proporcional al valor de la carga y al módulo de la velocidad con la que se mueve. F qv B Fuerza de Lorentz Corriente eléctrica • 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 • 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 Eficaz • Valor Pico (Vp): ó Amplitud es el valor máximo que va a tomar la tensión eléctrica En ARG 311 Volt Valor Eficaz (Vef): Vef = Vp x 0.707 • Valor Medio (Vm): es el promedio de los valores que toma la curva . Vm = Vp x 0.637 Vp, Vm y Vef Circuitos RLC Bobina INDUCTANCIA MUTUA Gracias
