Lic. Magdalena Veronesi 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 45 K+ 155 Na+ 145 Na+ 150 HCO3- 40 100 Cl- 115 Cl- 105 Prot- 45 PLASMA INTERSTICIAL INTRACELULAR

Los Canales Iónicos

Ecuación Goldman- Hodgkin- Katz Ecuación de Nerst 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 +- ++ - - atracción repulsión Unidad de carga = el electrón e= 1.602177x 10-19 C (Coulomb)

Ley de Coulomb F F d q 1 q 2

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 d A

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 V

La Capacitancia en una Neurona

Asociación de Capacitores

Resistencia (Ohm Ω) d Conductancia (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 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 R i Ley de Joule V

Conductores Aislantes Semiconductores 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 32

NUDO: Es el punto de confluencia de tres o más conductores 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

Σ(V + fem) = 0 (en una malla) 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 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 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

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