ELECTRICIDAD
1. Generalidades
LA NATURALEZA ELÉCTRICA DE
LA MATERIA
En su núcleo de un átomo encontramos dos tipos
de partículas: los protones (+), y los neutrones
(0), aunque con una masa semejante a la del
protón.
En la zona externa :Los electrones (-)
ion positivo ( cuando pierde un electrón)
ion negativo ( cuando gana un electrón)
CARGAS ELÉCTRICAS
Los átomos son fuente de carga eléctrica.
Polarización eléctrica . Cargas eléctricas de
distinto signo se atraen y cargas eléctricas de
igual signo se repelen
Líneas de fuerzas del campo eléctrico
Principio de conservación de la carga
( cantidad de electricidad que
recibe uno de los cuerpos es
igual a la que cede el otro)
Por aproximación de un cuerpo electrizado a otro
cuerpo neutro, se induce, en el segundo una
separación de electricidad positiva y negativa y un
efecto atractivo del cuerpo.
La electrización directa por contacto se transmite
sus propiedades eléctricas repartiendo carga
eléctrica según la geometría y la composición de los
cuerpos
CONDUCTORES, AISLADORES Y
SEMICONDUCTORES
Los cuerpos aisladores , poco o nulo movimiento
de las cargas eléctricas por su interior y sólo
permanece cargado el lugar en donde se depositó
la carga neta, ej ceramica
Los cuerpos conductores, facilitan tal
redistribución de la electricidad en todo el cuerpo,
metales.
los materiales semiconductores por su
importancia en la fabricación de dispositivos
electrónicos, pueden alterar sus propiedades
mediante pequeños cambios en su composición,
como elevada temperatura o intensa iluminación.
Esta diferencia de comportamiento de las
sustancias respecto del desplazamiento de
las cargas en su interior depende de su
naturaleza íntima
Por convenio, se dice que la corriente eléctrica es de sentido contrario al movimiento de los
electrones, es decir, se dirige desde el cuerpo positivo al negativo.
LA LEY DE COULOMB
Cuando se consideran dos cuerpos cargados
(supuestos puntuales), la intensidad de las
fuerzas atractivas o repulsivas que se ejercen
entre sí es directamente proporcional al producto
de sus cargas e inversamente proporcional al
cuadrado de las distancias que las separa,
dependiendo además dicha fuerza de la
naturaleza del medio que les rodea.
Q Q´
d
Fe = k( Cte de proporcionalidadsegun el medio). Q .Q´
d2 ( dist. al cuadrado)
LA LEY DE NEWTON Y LA LEY DE
COULOMB (ANALOGÍA)
1. Valor de las constantes G y K. G < K
Las fuerzas entre cargas serán mucho más
intensas que las fuerzas entre masas para
cantidades comparables de una y otra magnitud.
2. las fuerzas gravitatorias son siempre
atractivas, mientras que las eléctricas pueden ser
atractivas o repulsivas
INTENSIDAD DE LA CORRIENTE
La intensidad de la corriente eléctrica, I, se
define como la cantidad de electricidad que pasa
por una sección en un tiempo dado
Ampère) ( I ; tiempo
carga de cantidadA
s
C
t
QI ====
DIFERENCIA DE POTENCIAL
Las cargas eléctricas se desplazan cuando existe
una diferencia de potencial entre dos cuerpos
cargados o entre dos puntos de un mismo conductor
con distinto potencial.
El VOLT se define como la diferencia de potencial a
lo largo de un conductor cuando una corriente con
una intensidad de un amperio utiliza un vatio de
potencia; o como la diferencia de potencial
existente entre dos puntos tales que hay que
realizar un trabajo de un julio para trasladar del
uno al otro la carga de un culombio
( se mide con el voltímetro)
CORRIENTE CONTINUA
Para que se mantenga una corriente eléctrica,
debe permanecer la diferencia de potencial.
Generadores eléctricos tienen un polo positivo y
otro negativo se unen ambos mediante un hilo
conductor , cerrando el circuito.
Las pilas y las baterías hacen que los electrones
se muevan por el conductor en un solo sentido y
producen una corriente continua.
CORRIENTE ALTERNA
Se denomina corriente alterna a la corriente
eléctrica en la que la magnitud y el sentido
varían cíclicamente.
La forma de oscilación de la corriente alterna
más comúnmente utilizada es la de una
oscilación sinusoidal, puesto que se consigue una
transmisión más eficiente de la energía.
RESISTENCIA ELECTRICA LEY DE OHM
A la corriente le cuesta circular por el cable,
ofrece cierta resistencia al paso de la corriente
eléctrica (R). Se mide en Ohms y se usa el
símbolo " Ω ".
Depende de la sección ( s), del conductor
(sustancia empleada), siendo inversamente
proporcional a la resistencia, R. S R
CAPACITORES ( CONDENSADORES)
Un capacitor, es un dispositivo pasivo, capaz de
almacenar energía sustentando un campo
eléctrico carga y que cede después durante el
periodo de descarga.
Está formado por un par de láminas o placas
conductoras, en situación de influencia total
,separadas por un material dieléctrico o por el
vacío.
ENERGÍA Y POTENCIA
ELÉCTRICA
La potencia eléctrica es la relación de paso de
energía de un flujo por unidad de tiempo; es
decir, la cantidad de energía entregada o
absorbida por un elemento en un tiempo
determinado.
La unidad en el SI es el vatio (watt).
Cuando una corriente eléctrica fluye en cualquier
circuito, puede transferir energía al hacer un
trabajo mecánico o termodinámico.
LA ENERGÍA ELÉCTRICA SE
TRANSFORMA CALOR
La energía eléctrica, como cualquier otro tipo de
energía, se transforma en calor. ( ej lamparitas ,
hornos eléctricos)
ELECTRICIDAD
2. Magnetismo
MAGNETISMO El magnetismo es la propiedad que poseen ciertas
sustancias o elementos de atraer o adherirse a
otras sustancias, como el hierro, acero y otros
metales. Todo elemento que posee magnetismo
propio es llamado IMAN.
CARACTERES
POLOS MAGNÉTICOS: Son los extremos del imán y
es donde está concentrado todo su poder de
atracción.
LÍNEAS DE FUERZA: Las líneas de fuerza son la
ruta que describen de norte a sur la energía de
los polos de un imán
CAMPO MAGNETICO Es todo el espacio, donde
actúan las líneas de fuerza magnética
FLUJO MAGNÉTICO: Expresa la cantidad total de
líneas de fuerza que salen por el polo de un imán
TIPOS DE IMANES
−Naturales
−Artificiales (permanentes un cierto tiempo)
−Electroimanes
MATERIALES
FERROMAGNÉTICOS : Son los materiales que
presentan mayor facilidad al paso de las líneas de fuerza,
ej. hierro, acero, níquel, cobalto, etc.
PARAMAGNÉTICO: Son los materiales que presentan
mediana facilidad al desplazamiento de las líneas de fuerza
tales como aluminio, platino, cromo, etc.
DIAMAGNÉTICOS: Son los materiales que repelen a las
líneas de fuerza, por ejemplo el agua.
AMAGNÉTICOS: Son aquellos materiales que no tienen
acción alguna sobre las líneas de fuerza, también reciben el
nombre de indiferentes, por ejemplo, bronce, maderas,
fibra, etc.
CAMPO MAGNÉTICO EN UNA
BOBINA:
SOLENOIDE: Una bobina podemos considerarla
como una sucesión de espiras colocadas una a
continuación de la otra. Si aplicamos una
diferencia de potencial a los extremos de la
bobina circulará una corriente que recorre a cada
espira.En todas las espiras la corriente sube por
un mismo lado y baja por el opuesto.
Trayectoriahelicoidal
La circulación de corriente convierte a cada
una de las espiras en un imán, donde las
líneas de fuerza de todas las espiras se suman y
salen por un extremo de la bobina
manifestándose un polo norte y regresan por el
exterior de la bobina al otro extremo
manifestándose el polo sur, se tiene así un imán
de una bobina recorrida por una corriente.
El campo magnético de una bobina depende
fundamentalmente del número de espiras que
contiene la bobina y de la corriente que la
atraviesa, si la corriente aumenta, el campo
magnético será mayor.
Si a una bobina se le introduce un núcleo de
hierro, el campo magnético será muchas veces
más fuerte, aun cuando la corriente sea la
misma. este tipo de bobina se llama
ELECTROIMAN.
ELECTRICIDAD
3. Características de
las corrientes
EFECTOS POLARES
• a) Sobre Polo + (Ánodo)
• Reacción ácida
• Quemadura por ácido
• Coagulación
• Rechazo de iones +
• Acción Sedante
• Liberación de O2
• b) Sobre polo -(Cátodo)
• Reacción alcalina
• Quemadura por base
• Licuefacción
• Rechazo de iones -
• Acción excitante
• Liberación de H
EFECTOS INTERPOLARES• 1. Acción Vasomotora y trófica
• 2. Acción sobre Sistema Nervioso
• SNC: Vértigo voltaico (Aplicación sobre mastoides, similar a mareo del mar)
• SNPeriférico: Excitación del sist. Neuromuscular
• Hiperexcitabilidad de la zona del cátodo -
• Acción sobre nervios sensitivos: sedante en polo +
Galvanización (Corriente continua)
• Directa • * Método Longitudinal: electrodos en zona proximal (+) y
distal (-)
• * Método Transversal: Transarticular
• * Riesgo de Quemadura: Mal contacto de los electrodos
• Pieles con heridas, Piles atróficas, Zonas anestesiadas, Zonas mal vascularizadas
• Indirecta• Baños Galvánicos: Se utiliza el agua como medio de
transmisión de la corriente eléctrica en Maniluvios, Pediluvios y Bañeras Galvánicas
IONTOFORESIS
• Utilizar la corriente galvánica para la introducción en el organismo los iones activos de alto peso molecular de un medicamento, aumentando la penetración, manteniendo una liberación sostenida del medicamento con el mismo nivel terapéutico
• Dependiendo de la penetración: NO difusibles: Se quedan en el lugar de penetración y no se difunden (anestésicos) Los Difusibles: Llegan al torrente sanguíneo y de ahí al resto del organismo.
• Efectos biológicos Intrínsecos: Los propios de la corriente galvánica, tanto polares como interpolares
• Efectos Farmacológicos: Debidos a las características del medicamento
PARÁMETROS QUE DETERMINAN LAS CARACTERÍSTICAS DE LAS CORRIENTES VARIABLES
• * Intensidad: Carga por unidad de tiempo. Se mide en Amperios (mA)
• * La estimulación sobre músc. Estriado o nervio viene determinada por la diferencia de intensidad necesaria para conseguir una contracción máx y una mín.
• Así distinguimos:
• - Estimulo Infraliminar: No hay respuesta
• - Estímulo Submáximo: Reacción en cierto nº de fibras
• - Estímulo Máximo: Respuesta de todas las fibras
• - Estímulo Supramaximal: No hay aumento de la respuesta
• * Tiempo: Duración del paso de la corriente, o duración del impulso. Está determinado en segundos
• * Pendiente: Velocidad con que se alcanza la máx intensidad
• *Polaridad: Sentido de la corriente. (Corrientes unidireccionales: Igual sentido en toda la aplicación)
• *Frecuencia: Nº de ciclos por unidad de tiempo
• La baja frecuencia comprende aquellas corrientes de entre 1 y 1.000 Hz,
• la media frecuencia abarca entre 1.000 y 100.000 Hz, y
• la alta frecuencia más de 100.000 Hz.A su vez, cada uno de estos tres subgrupos cuenta con otras subdivisiones.
LAS DE BAJA FRECUENCIA
• efecto excitomotor, y que trabajan en frecuencias comprendidas entre 1 y 100 Hz,
• y las analgésicas, generalmente se usan trabajan por encima de 100 Hz (algunas como las corrientes tipo Mega A, entre 1.00 y 10.000 Hz).
EFECTOS TERAPÉUTICOS DE LAS CORRIENTES DE BAJA FRECUENCIA
• A) Analgesia:
• Mecanismos de Acción Metabólicos: Aumento del flujo sanguíneo por
contracción de la musculatura lisa de los vasos.
• Mecanismos de Acción Neurofisiológicos: Se bloquea el mensaje
doloroso hacia el SNC, con lo que no se percibe la sensación de dolor.
• Mecanismos Mixtos: Aumenta la secreción de endorfinas en el SNC, lo que
disminuye el umbral doloroso y se favorece la acción analgésica.
• B) Electroestimulación:
• Efecto excitomotor en músculo estriado
• Efecto excitomotor en músculo liso.
MEDIA FRECUENCIA
• Existen varios tipos de corrientes entre las que cabe destacar, por su utilidad terapéutica, las interferenciales, que pueden usarse con dos o cuatro polos
• Estimulación
• Activación del metabolismo
• Disminución de la sensación dolorosa
• Reducción del edema
• Aceleración de la regeneración
• Reproducción del movimiento vascular
•
ALTA FRECUENCIA
• Ondas cortas
• OC contínua: Acción favorecedora de la circulación y Activación de los procesos metabólicos
• OC pulsátil:• Cicatrización , Reducción del dolor, Reabsorción rápida de hematomas y edemas, Estimulación de la circulación periférica
• Las microondas.
• Efectos biológicos y térmicos: calentamiento de tejidos, vasodilatación, leucocitosis transitoria y disminución de la velocidad de sedimentación de la sangre, Efecto antiinflamatorio, Efecto analgésico sobre el sistema nervioso
•
ELECTRICIDAD
4. Bioelectricidad
Propiedades eléctricas pasivas de la membrana
• Conductancia - Resistencia
Propiedades eléctricas pasivas de la membrana
•Capacitancia:
-----
+-++++
Condensador de placas paralelas
----
+++++-
Bicapa aislante
Intracelular Extracelular
Campo eléctricoCampo eléctrico
1 μF/cm2- Espesor de la membrana
- Constante dieléctrica
Membrana Plasmática –Canales iónicosCondensador –Resistencias
La membrana celular y los canales iónicos se comportan como un
circuito con resistencias en paralelo.
R1 R2
Canal 1 Canal 2
+++++++-------
Exterior
Interior
+ + + + + + + + +
- - - - - - - - -
Distribución iónica
Ion Extracelular(mM) Intracelular(mM) Pot.Eq.(mV)
Na+ 145 15 +60
Cl- 100 5 -80
K+ 4.5 150 -94
Ca2+ 1.8 10-4 +130
H+ 10-4 2x10-4 -18
Tarea: Compruebe el potencial de equilibrio indicado mediante la
aplicación de la ecuación de Nernst y utilizando las concentraciones
iónicas indicadas. Suponga que la temperatura es de 37 °C.
Potencial de reposo
Célula Pot. de membrana(mV)
Neurona -70
Músculo esquelético -80
Músculo cardíaco(atrial y ventricular) -80
Fibras cardíacas de Purkinje -90
Célula nodal atrioventricular -65
Célula nodal senoatrial -55
Célula del músculo liso -55
Eritrocito humano -11
Potencial de reposo –Bomba Na+- K+
ATPADP+Pi
Exterior
Interior
3Na+
2K+
• La relación 3Na:2K genera un desequilibrio de la
polaridad en la membrana
Mg2+
R1 R2 +++++++-------
145 mM Na+
15 mM Na+
4.5 mM K+
150 mM K+
¿Cómo se desarrolla el potencial
a través de la membrana?
100 mM K+ 10 mM K+
Interior Exterior
-
-
-
-
-
+
+
+
+
+
+ +
++
-
Diferencia de
potencial
VK = 61 mV Log
10/100
VK = -61 mV
Debido a que
gK+ > g -
Na+Interior celular: 12 mEq/L
Plasma: 140 mEq/L
Hiponatremia Hipernatremia
Ligera Aguda
• Cambios de
la situación
mental
• Alteración de
la personalidad
• Letargo
• Confusión
• Estupor
• Hipoexcitabilidad
neuromuscular
• Convulsiones
• Coma prolongado
• Muerte
• Disfunción del SNC
debido a la pérdida de
volumen celular
• Confusión
• Excitabilidad
neuromuscular
• Crisis convulsivas o
coma
<115 mEq/L
<1 %
Mortalidad 40-60%
K+Interior celular: 150 mEq/L
Plasma: 5 mEq/L
Nivel plasmático < 3 mEq/L
• Debilidad muscular
• Parálisis
• Insuficiencia respiratoria
• Calambres
• Tetania
• Arritmias cardíacas
POTENCIAL DE NERNST• El nivel de potencial a través de la membrana que se opone
a la difusión neta de un ion específico. Voltaje que debemos aplicar en sentido opuesto al desplazamiento natural de un ión para evitar que este se mueva . El ion más importante es el K+
FEM = +- 61 log concentración intracelular
concentración extracelular
Milivoltios (+) cuando el ion intracelular es (-)
(-) cuando el ion intracelular es (+)
ECUACIÓN DE GOLDMAN
FEM= -61. Log CNa+iPNa +cK+i Pk+ + C cl-e Pcl-
Cna+ePNa+ + CK+ePK+ + Ccl-i Pcl-
(C concentración del ion )
(P permeabilidad del ion)
POTENCIAL DE ACCIÓN
CAMBIOS RÁPIDOS
DEL POTENCIAL
DE MEMBRANA
POTENCIAL DE ACCIÓN.
-90
-60
0
+35
a
b
c
d
e
a- reposo
b- despolarización
c- potencial
invertido
d- repolarización
e- potencial
ulterior
positivo
POTENCIALES DE ACCIÓN
❖ En reposo = polarizada (-90mv.)
❖ Sube onda = despolarización (-60)
❖ Puertas de inactivación = potencial invertido
(+35)
❖ Baja onda = repolarización
❖ Hiperpolarización o potencial utlerior positivo
COMPUERTAS DE NA+ Y K+
Na+
K+
Na+
K+
Compuerta
perezosa
Inactivación
lenta
Activación
rápida
CONTROL DE COMPUERTAS
CIERRA(-60)
ABRE(-90)
Abre(0)Cierra(-90)
Abre(-60)Cierra(-90)
FIBRAS NERVIOSAS
TIPO DE FIBRA
AISLAMIENTO VELOCIDAD
GRUESAS Mielina 120 m/seg
DELGADAS No mielina 2 m/seg
CONDUCCION CONTINUA
CONDUCCIÓN SALTATORIA
ETAPA POST-POTENCIAL DE AACIÓN
ECG
• El ECG normal está formado por un conjunto de ondas que Einthoven denominó P, Q, R, S, T y U.
• La onda P corresponde a la despolarización de las aurículas y durará entre 0,07 – 010 segundos, llega al nodo AV donde sufre una reducción en la velocidad de conducción lo que da lugar en el ECG a un espacio isoeléctrico que se denomina segmento PR (o PQ) Una vez que el estímulo atraviesa el nodo AV llega al haz de His y a través de la rama derecha e izquierda, llegan al sistema de Purkinje que lo conduce hasta la masa ventricular despolarizandola, en el orden siguiente:
• Primero se despolariza la zona medio septal izquierda del tabique, a través de una pequeña ramita de la rama izquierda. se dirige de izq a derecha, de arriba abajo y de atrás adelante. (onda q).
• Después se despolarizan, a través de la rama derecha e izq, las paredes libres de los ventrículos, dará una onda positiva (R) Después se despolarizan las masas para septales basales ventriculares, darán la onda S.
• La repolarización ventricular, que se manifiesta en el ECG por:
Una línea isoeléctrica tras el QRS (segmento ST, que se define como el espacio entre el final del QRS y el comienzo de la T). El punto de unión del QRS con el ST se denomina punto J
• Una onda T, que por ser manifestación de un vector de repolarización, tendrá su origen en un vector que va de epicardio a endocardio
ELECTRICIDAD
5. Riesgos
EFECTOS FÍSICOS DEL CHOQUE ELÉCTRICO
EFECTOS FÍSICOS INMEDIATOS
asfixia, fibrilación ventricular, paro cardíaco, quemaduras, parálisis,
contracturas permanentes
EFECTOS FÍSICOS no INMEDIATOS
Manifestaciones renales: por mioglobina y hemoglobina
Trastornos cardiovasculares: Arritmias, taquicardias, sensaciones
vertiginosas, cefaleas rebeldes, etc.
Trastornos nerviosos: pequeñas hemorragias fruto de la
desintegración de lasustancia nerviosa ya sea central o medular
Trastornos sensoriales, oculares y auditivos
EFECTOS INDIRECTOS
Caídas , golpes fracturas, etc.