Elettromagnetismo, Circuiti Bioelettrici e Radiazioni

Le interazioni elettrostatiche governano la struttura atomica e la separazione di carica sulle membrane biologiche: - Legge di Coulomb e Campo Elettrico: - Due cariche puntiformi $q_1, q_2$ a distanza $r$ interagiscono con forza $F = k_e rac{|q_1 q_2|}{r^2}$, dove $k_e = rac{1}{4piepsilon_0} approx 8.99 imes 10^9 N cdot m^2/C^2$. - Il campo elettrico generato da una carica sorgente è $E = rac{F}{q} = k_e rac{Q}{r^2}$ [V/m]. - Potenziale Elettrico ed Energia Potenziale: Il potenziale $V = k_e rac{Q}{r}$ [Volt]. La differenza di potenziale $Delta V = V_B - V_A$ rappresenta il lavoro compiuto dalla forza elettrica per spostare una carica unitaria tra due punti. - Condensatori Piani e Membrana Cellulare: - Un condensatore consiste di due armature conduttrici opposte separate da un isolante (dielettrico). Capacità $C = rac{Q}{Delta V}$ [Farad]. - Per un condensatore piano di superficie $A$ e distanza $d$: $C = epsilon_r epsilon_0 rac{A}{d}$. - La membrana plasmatica si comporta come un condensatore piano di spessore nanometrico ($d approx 7-10 nm$) con costante dielettrica del lipide $epsilon_r approx 3$. Con un potenziale di riposo $Delta V = -70 mV$, l'intensità del campo elettrico all'interno del doppio strato fosfolipidico raggiunge il valore elevatissimo di $E = rac{Delta V}{d} = rac{70 imes 10^{-3}}{7 imes 10^{-9}} = 10^7 V/m$!