Lista 2

INTRODUÇÃO ÀS MEDIDAS FÍSICAS PARA FARMÁCIA - FAP 0181
2009
2 o Guia de Estudos
Correntes Elétricas
- Física para Ciências Biológicas e Biomédicas, E. Okuno, I. Caldas e C. Chow, (cap. 21)
- Fundamentos da (Bio)Eletricidade - Apostila – pgs 23-36 - C. C. Robilotta
1. O que você entende por diferença de potencial elétrico entre dois pontos? E campo elétrico?
A partir das definições de potencial elétrico e campo elétrico, mostre a relação entre diferença
de potencial elétrico e campo elétrico.
2. Qual a intensidade de campo elétrico dentro de uma membrana de célula, cuja diferença
de potencial entre os dois lados (potencial de repouso) é – 80 mV? A espessura da membrana
é 80 Å.
3. Como você pode relacionar densidade de corrente elétrica com a intensidade de corrente
elétrica? Defina a duas grandezas.
4. Uma corrente elétrica de 1,0 A passa por um fio de prata soldado a outro fio de cobre. Os
diâmetros desses fios medem, respectivamente, 1,00 mm e 0,60 mm. Qual é a densidade de
corrente em cada fio? Comente seu resultado.
5. Qual a carga que atravessa uma seção reta, por minuto, de cada parte dos fios da questão
4?
6. Considerando o número de Avogadro N o = 6,02 x 10 23 átomos/mol, e sabendo-se as
características do cobre, densidade d = 8,9 g/cm 3 e massa molecular M = 63,6 g/mol, chegase
a uma concentração de átomos C = 8,4 x 10 28 átomos/m 3 para o cobre (verifique se você
sabe fazer a conta). Considerando 1 elétron de condução por átomo, calcule a velocidade v d
dos elétrons na situação referida na questão 4.
7. Uma corrente elétrica com intensidade de 1,0 A passa por um fio metálico. Calcule a carga
elétrica que passa por uma seção reta desse fio em 1,0 min. Quantos elétrons passam por
esta seção no mesmo intervalo de tempo?
8. Como se processa a condução elétrica numa solução eletrolítica, conhecida como
“condução iônica” ou “condução eletrolítica”? Como pode ser verificada experimentalmente?
9. Faça uma analogia entre o fluxo sanguíneo por diferentes vasos e a corrente elétrica
através de resistores de diferentes dimensões. Justifique.
10. A resistividade de uma solução eletrolítica aumenta ou diminui com o aumento da
concentração do eletrólito? Por quê?
11. Cerca de 1,0 x 10 6 íons de Na + penetram numa célula nervosa, excitada, num intervalo de
1,0 ms, atravessando a sua membrana. A área da membrana celular é aproximadamente 6,0
x 10 -10 m 2 . Calcule a intensidade da corrente elétrica e a densidade de corrente elétrica
através da membrana. Use e = 1,6 x 10 -19 C.
12. 3,0 x 10 6 íons de Ca 2+ e 1,0 x 10 6 íons de HCO 3 − atravessam uma membrana biológica, em
sentidos opostos, em um intervalo de tempo de 5,0 ms. Sabendo que a área da membrana é
de 10 x 10 -10 m 2 , calcule a intensidade de corrente elétrica e a densidade de corrente elétrica
através da membrana.

13. Estime o raio hidrodinâmico dos vários íons abaixo, a partir dos valores de suas
mobilidades elétricas em solução aquosa à 25 o C, dadas aqui em cm 2 /(s.V). (η H2O = 1,0 x 10 -3
kg/m.s)
H + 36,23 x 10 -4 OH - 20,64 x 10 -4
Na + 5,19 x 10 -4 Cl - 7,91 x 10 -4
K + 7,62 x 10 -4 Br - 8,09 x 10 -4
Zn 2+ 5,47 x 10 -4 2−
SO 4
8,29 x 10 -4
14. Diga, em no máximo 5 linhas, o que caracteriza a resistividade de um material e no que
ela se diferencia da resistência?
15. Qual é o comprimento de um fio de cobre, de área seccional 1,0 mm 2 , necessário para se
ter uma resistência de 5,0 Ω ? (ρ Cu = 1,7 x 10 -8 Ω.m)
16. Qual a velocidade média com que os elétrons se deslocam em um fio de cobre de área
seccional 1,0 mm 2 quando ele transporta 1,0 A de corrente? Há 8,4 x 10 28 elétrons de
condução por m 3 de cobre.
17. A densidade do Al é 2,7 g/cm 3 , sua massa molar é 27 g/mol e existem 3 elétrons de
condução por átomo. Qual a velocidade média com que os elétrons se deslocam em um
pedaço de metal, de área de secção transversal 1,0 mm 2 , que transporta 0,30 A de corrente?
18. 2,0 x 10 6 íons de Ca 2+ e 1,0 x 10 6 íons de HCO 3 − atravessam a membrana de uma célula,
em sentidos opostos, em um intervalo de tempo de 2,0 ms. Considerando a célula
aproximadamente uma esfera de raio 2,0 µm, e que o fluxo de íons de cálcio é de fora para
dentro da célula, calcule:
i) a intensidade de corrente elétrica e a densidade de corrente elétrica através de sua
membrana. Deixe claro o sentido da corrente com relação à membrana celular.
ii) a condutividade elétrica da membrana celular a íons de cálcio, considerando o campo
elétrico na membrana igual a 6,4 x 10 6 V/m, e que o movimento dos íons é somente devido à
presença deste campo. Qual o sentido do campo elétrico?
19. Em uma solução aquosa, de viscosidade 1,0 x 10 -3 kg/(m.s), onde estão presentes íons de
Na + e K + , entre duas placas separadas por 10 cm é aplicado um campo elétrico 1,0 V/m.
Sabendo-se que as mobilidades elétricas dos íons de sódio e potássio são, respectivamente,
5,19 x 10 -4 cm 2 /(s.V) e 7,62 x 10 -4 cm 2 /(s.V), calcule as velocidades dos íons de Na + e K + na
solução, e seus raios hidrodinâmicos. O que significa o “raio hidrodinâmico” de um íon?
20. A água pura é boa ou má condutora de eletricidade? Justifique sua resposta. Como se
explica o maior perigo de choques com o corpo molhado?
(Repare que definimos, em sala, mobilidade iônica como µ = v d/E e não como µ = v d/qE como
fazem o livro e a apostila).
Efeito da corrente elétrica no corpo humano
corrente (60 Hz/s)
efeito
0,5 – 2,0 mA limiar de sensação
2 – 10 mA dor, contração muscular
~ 16 mA dificuldade em livrar-se dos eletrodos
20 – 100 mA parada respiratória
100 mA – 3 A fibrilação ventricular
> 3 A parada cardíaca