Apostila Bioeletricidade

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Bioeletricidade 
Parte 1 
 
 
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BIOELETRICIDADE 
1. INTRODUÇÃO AO CONTEÚDO 
O conhecimento dos fenômenos elétricos é importante para uma melhor compreensão dos 
complexos processos físicos e químicos que caracterizam a vida. Um dos mais impressionantes entre 
eles é o relacionado ao excesso de íons nos lados externos e interno da superfície celular, e às 
diferenças entre as concentrações iônicas no interior da célula e no meio extracelular1. 
 
 
3 
 
Em seres humanos e animais, cerca de 20% da taxa metabólica basal1 é usada para manter o 
funcionamento elétrico das células, ou seja, esses 20% são usados para controlar: 
❖ O fluxo de íons que se encontram em grande quantidade nos lados externo e interno da 
superfície celular; 
❖ Os efeitos devido às diferentes concentrações dos íons presentes no interior da célula e no 
meio extracelular. 
Além disso entre os líquidos intra e extracelular há uma diferença de potencial, denominada 
potencial da membrana, que tem um papel importante no funcionamento elétrico das células2. 
Estes fatos acima indicam sua importância! 
A partir da leitura deste texto podemos pensar: 
 
Para entendermos os diversos fenômenos elétricos manifestados por uma célula em atividade, 
precisamos introduzir alguns conceitos básicos de eletricidade. E é o que faremos nas próximas aulas... 
O estudo da Bioeletricidade é muito importante na Fisioterapia. Entender como a 
Eletricidade age no corpo humano pode ser interessante e é a fonte de muitos tratamentos 
utilizados no cotidiano do fisioterapeuta. 
 
 
1 A Taxa Metabólica Basal (TMB) é o mínimo de energia necesária para manter as funções do organismo em repouso, como 
os batimentos cardíacos, a pressão arterial, a respiração e a manutenção da temperatura corporal. 
O que são íons? 
 
O que é uma diferença de 
potencial? 
 
 
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Este estudo será dividido em quatro partes: 
✓ Introdução a eletricidade: carga elétrica, força elétrica, campo elétrico e potencial 
elétrico; 
✓ Introdução a eletricidade: corrente elétrica, fonte de tensão, resistência elétrica, 
capacitância; 
✓ Efeitos e aplicações; 
✓ Terapia e diagnóstico. 
 
 
O conceito de Bioeletricidade é antigo. No entanto, falar que sistemas biológicos geram energia 
era proibido, já que isso remetia religião, alma, aura e outros assuntos banidos pela ciência até então. 
Estes estudos só foram possíveis na década de 70, quando a tecnologia ficou mais eficiente. 
 
 
A BIOELETRICIDADE é a parte da ciência que trata de fenômenos elétricos em sistemas VIVOS. 
O que é 
Bioeletricidade? 
Mas sobre o que a 
Bioeletricidade 
trata? 
 
 
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Pensar nos seres vivos como geradores de energia é muito estranho. Mas se olharmos com mais 
profundidade veremos que é a pura realidade... 
A eletricidade é um processo natural inerente a todo e qualquer sistema material, sendo a 
interação elétrica a interação central para se estabelecer a estrutura da matéria conforme hoje 
concebida. Todas as reações químicas, incluso as bioquímicas são explicadas mediante a interação 
eletrônica dos átomos, moléculas ou íons. 
1.1. O surgimento da eletricidade 
Tales de Mileto (Fig. 1), filósofo grego, viveu entre 624 e 546 a. C. Partindo de um pensamento 
racional ele observava as coisas da natureza procurando uma explicação referente as suas origens. 
 
Figura 1. Ilustração de Tales de Mileto 
Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Tales_de_Mileto 
A Bioeletricidade não deve ser 
confundida com o conceito de geração 
de eletricidade a partir da biomassa, 
matéria orgânica, geralmente de 
origem vegetal, usada como fonte de 
energia limpa. 
 
 
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Tales descobriu que havia uma pedra (conhecida como âmbar) que, após ser atritada com pele 
de animal tinha o poder de atrair objetos leves e secos (Fig. 2). 
 
Figura 2. Pedra âmbar atraindo uma pequena pena. 
https://www.mundodaeletrica.com.br/quem-inventou-a-eletricidade/ 
A palavra âmbar vêm do grego “elektron”. Daí vem o termo ELETRICIDADE! 
1.2. O átomo, as moléculas, os corpos e a carga elétrica 
Andando séculos no tempo chegamos aos dias modernos, especificamente ao ano de 1897 
com a descoberta do átomo2. Na época, o átomo era considerado a menor partícula existente 
formadora de toda a matéria. O átomo passou por várias definições e vários modelos atômicos foram 
desenvolvidos ao longo dos anos até o modelo atual. No entanto, na disciplina de Biofísica, o básico 
sobre o assunto já será suficiente para que possamos compreender a Bioeletricidade. Segue abaixo os 
principais conceitos sobre o assunto. 
A natureza é composta por elétrons, prótons e nêutrons, que constituem os átomos. Os 
prótons e nêutrons encontram-se no núcleo do átomo e os elétrons podem ser encontrados na 
eletrosfera (Fig. 3). 
 
 
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Figura 3. Modelo atômico 
Algumas características importantes sobre os átomos: 
1. Os elétrons e prótons têm características distintas: os elétrons tem carga elétrica com valor 
−𝟏, 𝟔. 𝟏𝟎−𝟏𝟗 𝑪 e os prótons tem carga +𝟏, 𝟔. 𝟏𝟎−𝟏𝟗 𝑪. Onde 𝑪 é chamado de Coulomb e é a 
unidade de medida de carga elétrica no SI2. 
2. Quando um átomo apresentar a mesma quantidade de elétrons e prótons ele será neutro. 
3. No entanto quando houver diferenças no número de elétrons e prótons ele deixará de ser 
neutro e passará a ter carga elétrica, ficando eletrizado (positivamente ou negativamente). 
4. Se o átomo tiver mais prótons que elétrons o átomo (e consequemente um corpo formado 
com um conjunto destes átomos) terá carga positiva. 
5. Se o átomo tiver mais elétrons que prótons o átomo (e consequemente um corpo formado 
com um conjunto destes átomos) terá carga negativa. 
A grosso modo podemos dizer que quanto átomos ligam-se uns aos outros são formadas as 
moléculas e as moléculas formam todos os corpos que conhecemos (inclusive o nosso corpo) (Fig. 4)3. 
 
 
2 A presença desta carga elétrica é o motivo da pedra âmbar (que vimos no breve histórico sobre o assunto) atrair corpos 
leves. 
Núcleo: 
Prótons 
Nêutrons Eletrosfera: 
Elétrons 
 
 
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Figura 4. Representação da molécula de DNA 
1.3. As cargas elétricas 
Como vimos os átomos apresentam carga elétrica pois são estruturas compostas por elétrons 
e prótons (que são carregados). A grosso modo podemos dizer que a maioria dos corpos presentes na 
Terra são neutros, ou seja, a quantidade de elétrons e prótons presentes nas moléculas estão em igual 
número, o que causa esta neutralidade. Quando ocorre um desequilíbrio nestas cargas o corpo ficará 
carregado negativamente ou positivamente (dependendo das cargas que estiverem em excesso). 
Aqui estou simplificando muito como este processo ocorre. Na realidade há toda uma teoria 
sobre este assunto que não será discutida nesta disciplina. Cabe a nós sabermos apenas que há corpos, 
por exemplo, que dificilmente perderão cargas e ficarão “eletrizados3”. É o caso da madeira e do 
plástico (que são materiais isolantes). Há também corpos que apesar de neutros podem facilmente se 
eletrizar e ficar carregado com carga elétrica, tais como os metais e até mesmo o corpo humano. Estes 
materiais são chamados de materiais condutores. Além destes dois tipos de materiais possivelmente 
vocês já devem ter ouvido falar nos materiais semicondutores. Este tipo de material é usado no 
desenvolvimento de dispositivos eletrônicos. Estes materiais são isolantes em condições normais de 
temperatura e pressão e sob certas condições (a aplicação de energia externa por exemplo) passam a 
permitir passagem de carga elétrica se transformando em materiais condutores3. 
 
 
3 Quando um corpo apresenta carga elétrica costumamos dizer que ele fica “eletrizado”. 
 
 
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Precisamos entender carga elétrica pois o corpo humano é um material condutor e 
também apresenta carga elétrica! 
1.4. O corpo humano e a carga elétricaAs células que fazem parte do corpo humano são constituídas por íons4 em diferentes 
concentrações no meio intra e extracelular separadas pela membrana celular (Fig. 5)4. 
 
Figura 5. Corpo humano e a representação de alguns íons. 
 
 
4 Íons são átomos que perderam ou ganharam elétrons. Eles se classificam em ânions e cátions: Ânion: átomo que recebe 
elétrons e fica carregado negativamente. Cátion: átomo que perde elétrons e adquire carga positiva. 
Mas porque precisamos 
estudar as cargas 
elétricas? 
+ + 
- 
+ 
- 
- 
+ 
 
 
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Por enquanto é só isso que iremos saber sobre a Bioeletricidade nos corpos humanos. Nas 
próximas aulas vamos entrar neste assunto com mais detalhes e iremos compreender a importância 
deste estudo na fisioterapia. 
1.5. Força elétrica 
As cargas elétricas quando são aproximadas umas das outras geram uma grandeza conhecida 
como “força elétrica”. Se as cargas tiverem o mesmo sinal e forem atraídas uma em direção a outra a 
atração não ocorrerá e teremos uma força de repulsão entre elas (Fig. 6a). Ou seja, mesmo que a gente 
tente aproximá-las essa aproximação não ocorrerá. Ocorrerá sim uma repulsão elétrica. No entanto, 
se estas cargas tiverem sinais contrários haverá uma força de atração entre elas (Fig. 6b). 
 
Figura 6. a) Força elétrica de repulsão; b) Força elétrica de atração. 
Para entender a atuação dessa força observe a Fig. 7. Nela vemos a professora primeiramente 
a professora atritando uma caneta em seu cabelo (Fig. 7a) e após ela pegando esta caneta e 
aproximando de pequenos pedaços de papel (Fig. 7b). Quando friccionamos a caneta no cabelo 
estamos carregando a mesma com carga elétrica. Isso ocorre pois durante a fricção pequenas 
quantidades de carga elétrica são transferidas de um material para outro, rompendo a neutralidade 
de ambos (caneta e cabelo). Quando aproximamos a caneta eletrizada dos pedacinhos de papel 
ocorrerá neste segundo uma separação de cargas e nas partes mais próximas do ponto de 
aproximação ocorrerá uma atração. 
 
Figura 7. a) Caneta sendo friccionada. b) Caneta eletrizada atraíndo pequenos pedaços de papel. 
a) b) 
 
 
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Vejam agora a imagem mostrada na Fig. 8. Nela vemos 3 pessoas com suas mãos colocadas 
sobre um “gerador de Van der graaf”. 
 
Figura 8. Cabelo eletrizado após a menina fazer contato com uma superfície também eletrizada. 
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O gerador de Van de Graaf foi idealizado pelo engenheiro americano Jemison Van de Graaf em 
1929 com o objetivo de atingir altas tensões. Ele é constituído por um motor capaz de movimentar 
uma correia feita de material isolante. A correia atrita-se na parte inferior com uma escova metálica 
ligada ao eletrodo negativo ou positivo de uma fonte. Esse movimento “eletriza” a correia por atrito, 
que sobe pelo lado esquerdo eletrizada. Ao chegar à parte superior, a correia toca uma segunda 
escova, que está em contato com a camada esférica do gerador. Cargas elétricas de sinal oposto ao da 
correia penetram por ela, deixando a esfera do gerador eletricamente carregada e capaz de gerar altas 
tensões elétricas ao seu redor. Ao nos encostarmos em um gerador há uma separação de cargas em 
nosso corpo e as partes mais leves (no caso nosso cabelo) sofrerá uma repulsão às cargas formadas no 
gerador e irão se afastar. Por isso o cabelo das pessoas está arrepiado e afastado do gerador5. 
1.6. Campo elétrico 
Podemos olhar a Fig. 7b e pensar: porque os papéis que estão sobre a mesa sentem as cargas 
elétricas que estão na caneta e reagem? 
Podemos dizer que a caneta ao ser atritada cria um campo elétrico no espaço que a cerca. 
Quando os papeizinhos são colocados em um ponto qualquer desse espaço, os íons (átomos 
carregados) presentes em sua estrutura “sabem” que este campo elétrico existe porque são afetados 
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por ele. Assim, a caneta afeta os papéis, não através de um contato direto mas através do campo 
elétrico. 
De forma simplificada podemos dizer então que campo elétrico é uma região de influência 
de uma carga elétrica na qual há a ação de uma força elétrica. Para visualizar a orientação e intensidade 
dos campos elétricos podemos usar “linhas de campo elétrico” (Fig. 9). 
 
 
 
Figura 9. Campo elétrico; a) Para cargas individuais positivas há um campo de afastamento e para 
cargas individuais negativas há um campo de aproximação; b) Cargas de sinais contrários há um campo 
de atração; c) Cargas de sinais iguais há um campo de repulsão. 
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/campo-eletrico.htm# 
a) 
b) 
c) 
 
 
13 
 
Matematicamente o campo elétrico é um vetor, ou seja, tem módulo (valor numérico), direção 
e sentido (representados pelas linhas de campo) e é calculado relacionando a força elétrica com o 
valor da carga elétrica presente no corpo3: 
�⃗� =
𝐹 
𝑞
 
Onde: 
�⃗� → campo elétrico (𝑁/𝐶); 
𝐹 → força elétrica (𝑁); 
𝑞 → carga elétrica (𝐶). 
Referências bibliográficas 
1. OKUNO, Emico; CALDAS, Iberê Luiz; CHOW, Cecil. Física para ciências biológicas e biomédicas. 
In: Física para ciências biológicas e biomédicas. 1986. p. 490-490. 
2. DURÁN, J. E. R. Biofísica: fundamentos e aplicações. São Paulo: Prentice, 2003. 318p. 
3. HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos de Fısica Vol. 2. Rio de 
Janeiro: LTC-Livros Técnicos e Cientıficos Editora SA, 2009. 
4. http://maisunifra.com.br/conteudo/bioeletricidade/ 
5. https://brasilescola.uol.com.br/fisica/gerador-van-graaff.htm