electrostatica y bioelectricidad

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Una revisión sobre los conceptos básicos implicados en la Electrostática como introducción a la Bioelectricidad, en la que se aplican aquellos conceptos a nivel neuronal y en el sistema nervioso.

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Toda sustancia, incluso un ser vivo está formado por moléculas.

MOLÉCULA ÁTOMO Unidos por fuerzas eléctricas

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A la materia se le atribuyen causas de atracción y repulsión entre dos partículas cargadas.

La carga eléctrica mide el exceso o defecto de electrones que tiene un cuerpo.

C.E. Negativa C.E.

Positiva

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Propuesta aceptada universalmente: Cuando se frota una barra de vidrio con un

paño de seda, adquiere CARGA POSITIVA.

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Page 6: Electrostatica y Bioelectricidad

“La magnitud de la fuerza de atracción o repulsión entre dos partículas cargadas es directamente proporcional al producto de sus cargas; e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa.”

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Page 8: Electrostatica y Bioelectricidad

Todo cuerpo cargado crea en su entorno o en el espacio una entidad física denominada “Campo eléctrico”.

No se puede ver ni tocar pero sí se puede detectar y analizar por sus manifestaciones y efectos.

Si la carga positiva q0 experimenta una fuerza eléctrica F decimos que en este punto existe un campo eléctrico.

La magnitud de un campo eléctrico se define como:

E = F / q

Magnitud de la fuerza entre la carga de prueba q0

Page 9: Electrostatica y Bioelectricidad

CARACTERISTICAS:› Se originan en las cargas (+) y terminan en (-)› Las líneas de fuerza nunca se cortan.› El vector campo E es tangente a las líneas de fuerza.› Toda línea de fuerza es normal a un conductor.

Page 10: Electrostatica y Bioelectricidad

La unidad de potencial eléctrico es el Voltio

B . B . .A .A

ÊEl trabajo que realiza la carga es:

Ep = qELDe donde obtenemos la diferencia de potencial eléctrico:

∆V = EL

Page 11: Electrostatica y Bioelectricidad

Un condensador está formado por dos conductores separados por un dieléctrico. Cada conductor se llama placa o armadura y tienen cargas iguales y opuestas.

La capacidad de un condensador se calcula mediante la fórmula:

C = Q V

La capacidad de un condensador de placas paralelas se determina mediante la fórmula:

C= K Eo A d

Page 12: Electrostatica y Bioelectricidad

Es el flujo de partículas cargadas a través de un conductor cuando se aplica un campo eléctrico.

La intensidad de la corriente eléctrica se define como la carga que pasa por la sección transversal de un conductor en la unidad de tiempo.

i = q t

La unidad de la intensidad en el MKS es el Amperio (A)

1 Amp = 1 Coulomb/1 seg

Page 13: Electrostatica y Bioelectricidad

Es la oposición que ofrece un conductor al paso de la corriente eléctrica.

Depende de: Dimensiones, material y temperatura del conductor.

A temperatura constante, la resistencia de un conductor de longitud L y sección transversal A es:

R = ∫ L A

La unidad de la resistencia es el Ohmio (Ω)

∫= resistividad del material

Page 14: Electrostatica y Bioelectricidad

A TEMPERATURA CONSTANTE, LA INTENSIDAD DE CORRIENTE QUE CIRCULA POR UN CONDUCTOR METÁLICO ES DIRECTAMENTE PROPORCIONAL A LA DIFERENCIA DE POTENCIAL EN SUS EXTREMOS E INVERSAMENTE PROPORCIONAL A SU RESISTENCIA.

Page 15: Electrostatica y Bioelectricidad

En una pila se convierte energía energía química en energía eléctrica y las reacciones químicas mantienen una diferencia de potencial entre los terminales de la batería, tanto si circula corriente o no.

DIFERENCIA DE POTENCIAL FUERZA ELECTROMOTRIZ (fem)

La fem se define como el W para transportar la unidad de carga del polo negativo al polo positivo de un generador.

fem = E = W

q

Page 16: Electrostatica y Bioelectricidad

Se usan para determinar las intensidades de corriente en términos de resistencias y fuentes de fem existentes en una red eléctrica (circuito eléctrico).

1. En cualquier nodo de una red la suma algebráica de las corrientes es igual a 0.

2. La suma de las diferencias de potencial a lo largo de un circuito cerrado es 0.

Page 17: Electrostatica y Bioelectricidad

Corriente electrolítica (o corriente iónica) debido a los

campos eléctricos en el exterior de la célula

Fuente de energía eléctrica en el interior de las células

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IONIONCONCENTRACIÓN (mol/mCONCENTRACIÓN (mol/m33))

L. L. EXTRACELULAREXTRACELULAR

L. L. INTRACELULARINTRACELULAR

NaNa++ 145145 1212

KK++ 44 155155

ClCl-- 120120 44

(otros)(otros)-- 2020 163163

* Las células son las fuentes fundamentales de los potenciales bioeléctricos, entendiéndose como tales a las diferencias de potencial existentes entre el interior y exterior de la célula

Page 19: Electrostatica y Bioelectricidad

Las concentraciones de Na+ y Cl- son mayores en el exterior mientras que el K+ tiene mayor concentración en el interior.

Los flujos netos de Na+ hacia el interior y de K+ hacia el exterior de la célula debido a la difusión y a la fuerza eléctrica se denomina FLUJO PASIVOFLUJO PASIVO

El proceso inverso, es decir, la extracción de Na+ del interior de la célula y la devolución de K+ a través de las membrana se denomina TRANSPORTE ACTIVO DE Na-KTRANSPORTE ACTIVO DE Na-K o BOMBA DE Na-KBOMBA DE Na-K

Page 20: Electrostatica y Bioelectricidad

Es el potencial de equilibrioequilibrio de un ion por el cual no hay flujo neto de dicho ion a través de la membrana celular

Potencial de ReposoPotencial de ReposoEs la diferencia de potencial existente entre el interior y el exterior de una célula en reposo.Se debe a la desigual distribución de iones entre el líquido intracelular y el extracelular

Page 21: Electrostatica y Bioelectricidad

Es la alteración del potencial de reposo de una célula por acción de un estímulo superior al umbral, dando lugar a la sucesión de la despolarización y repolarización de la membrana celular

Page 22: Electrostatica y Bioelectricidad

AXÓN

-Diámetro: entre 1 y 20 micrómetros

-Vaina de Mielina: reduce la capacidad eléctrica de la membrana al tiempo que aumenta su resistencia eléctrica. Está formada por las Células de Schwann

-Nodos de Ranvier: espacios celulares, donde se lleva a cabo la amplificación de los pulsos nerviosos en un nervio revestido de mielina.

Page 23: Electrostatica y Bioelectricidad

El impulso nervioso es una onda de naturaleza eléctrica que se crea en las neuronas y en algunas células sensoriales, al incidir sobre ellas algún tipo de estímulo, externo o interno.

Los axones actúan como cables que transmiten impulsos nerviosos desde una célula nerviosa a otra célula nerviosa o muscular

Page 24: Electrostatica y Bioelectricidad

Se denomina resistencia eléctrica, R, de una sustancia, a la oposición que encuentra la corriente eléctrica para circular a través de dicha sustancia.

El axón posee un líquido conductor llamado axoplasma, la corriente puede viajar a lo largo del axón en este fluido.

Capacidad eléctricaCapacidad eléctrica

La membrana celular es muy fina por lo cual una pequeña sección parece casi plana y a ambos lados de ella se acumulan cargas eléctricas de signo opuestoLa carga por unidad de superficie dividida por la diferencia de potencial resultante es la capacidad eléctrica por unidad de área

AXÓN AXÓN

Circuito eléctricoCircuito eléctrico

El circuito análogo del axón puede desarrollarse dividiéndolo en muchos segmentos cortos. Tiene una resistencia eléctrica muy pequeña y puede considerarse como un conductor perfectoCada segmento de axón presenta una resistencia R debida al fluido intracelular (o axoplasma) al paso de la corriente del axón a lo largo de su longitud. La membrana tiene una resistencia de R’ a una corriente de pérdida mas una capacidad C

Page 25: Electrostatica y Bioelectricidad

Cuando un estímulo inferior al umbral actúa sobre un axón sin mielina, se produce un pulso que recorre el axón y se atenúa después de pocos milímetros

En el lugar del estímulo, x=0, el potencial Vi cambia lentamente de -90mV a -60mV; para otros valores de x los potenciales cambian más lentamente alcanzando un potencial final entre estos dos extremos.

Si la diferencia entre el potencial de reposo y el potencial final en x=0 es Vd, entonces la diferencia a una distancia x es:

Page 26: Electrostatica y Bioelectricidad

“ “La intensidad de la corriente eléctrica que circula por muchos La intensidad de la corriente eléctrica que circula por muchos tipos de materiales conductores es directamente proporcional a tipos de materiales conductores es directamente proporcional a

la diferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo"la resistencia del mismo"

donde:donde:II = Intensidad en amperios (A) = Intensidad en amperios (A) VV = Diferencia de potencial en voltios = Diferencia de potencial en voltios (V) (V) RR = Resistencia en ohmios (Ω). = Resistencia en ohmios (Ω). Esta ley define una propiedad específica Esta ley define una propiedad específica de ciertos materiales por la que se de ciertos materiales por la que se cumple la relación:cumple la relación: Una fuente

eléctrica con una diferencia de potencial V, produce una corriente eléctrica I cuando pasa a través de la resistencia R