Bioelektriciteit: Basisbegrippen
Weerstand
Stel dat je de polen van een batterij, die een bronspanning \(V\) levert, verbindt via een elektrische weerstand, dat wil zeggen via een component die elektrische stroom belemmert. In onderstaande tekening van de stroomkring hebben we de rechthoekige notatie van de International Electrotechnical Commission (IEC) gebruikt. de Amerikaanse IEEE notatie, die je in leerboeken tegen kunt komen en we soms ook in deze cursus in geleende afbeeldingen gebruiken, is 
.
Wet van Ohm De wet van Ohm geeft aan dat de stroomsterkte \(I\), dat wil zeggen de hoeveelheid lading die per tijdseenheid de weerstand passeert, evenredig is met de bronspanning \(V\), met een evenredigheidsconstante gelijk aan de geleidbaarheid \(g\) van de weerstand. De geleidbaarheid is de reciproque waarde van de weerstand \(R\) (letter afkomstig van het Latijnse woord "resistere") en wordt in biofysica bij voorkeur gebruikt. In formulevorm hebben we: \[\begin{aligned} I &=\frac{V}{R}=g\cdot V\\ \\ g &= \frac{1}{R}\end{aligned}\] De eenheid van weerstand is ohm, aangeduid met \(\mathbf{\Omega}\); als eenheid van geleidbaarheid wordt vaak mho, aangeduid met \(\mathbf{\mho}\), gebruikt, maar de de SI-eenheid is siemens (\(\mathbf{S}\)). Bijvoorbeeld heeft een weerstand van 2 ohm een geleidbaarheid van 0.5 siemens.
Er is een sterke analogie tussen elektrische stroom door een weerstand en laminaire stroming van een viskeuze(d.w.z. stroperige) vloeistof door een buis, waarbij alle deeltjes in dezelfde richting worden voortbewogen. Bij een weerstand kan in dit verband aan een vernauwing van de buis op een bepaalde plek in de kring gedacht worden, maar in feite ondervindt een viskeuze vloeistof langs een wand in een buis altijd weerstand (net als een stroomdraad een weerstand heeft, maar er ook speciale elektrische componenten zijn met een grotere bekende weerstand). Onder stroomsterkte bij vloeistofstroming, ook flux genoemd en aangeduid met de Griekse letter \(\Phi\), verstaan we het volume aan vloeistof dat per tijdseenheid een doorsnede van de buis passeert.
Het analogon van de wet van Ohm is de wet van Poiseuille, die zegt dat de stroomsterkte \(\Phi\) evenredig is met het drukverschil \(P\) tussen de uiteinden van de buis, met een evenredigheidsconstante gelijk aan de reciproque waarde van de stromingsweerstand \(R\). Deze stromingsweerstand is evenredig met de lengte \(l\) van de buis en de stroperigheid (viscositeit, \(\eta\)) van de vloeistof (hoe groter de onderlinge adhesie van deeltjes, hoe meer ze elkaar hinderen in hun voortbeweging) en omgekeerd evenredig met de vierde macht van de straal \(r\) van de buis (hoe nauwer de buis, hoe groter de weerstand). In formulevorm hebben we: \[\begin{aligned} \Phi &=\frac{P}{R}\\ \\ R &= \frac{8\,\eta\, l}{\pi\, r^4}\end{aligned}\] Een pomp is in dit verband het analogon van een batterij of andere spanningsbron.
In onderstaande figuur is de analogie tussen laminaire vloeistofstroom en elektrische stroom uitgebreid met een reservoir en aarde. De rol van een reservoir is dezelfde als van een aarde in een elektrisch circuit. Zodra het buizensstelsel gevuld is met vloeistof kan de pomp de vloeistof doen circuleren zonder dat het reservoir nog nodig is. Het reservoir zorgt alleen voor een referentiedruk. De belangrijkste functie van de aarde in een elektrisch circuit is ook om de spanning op een punt dat is aangesloten op de aarde dezelfde referentiepotentiaal te geven. Meestal wordt hier de waarde 0 volt aan toegekend.
