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

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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.