الضغط الالكتروستاتيكي: ما هو وما خصائصه

عالم الكهرباء مثير. من تشغيل البطارية إلى انبعاث الخلايا العصبية داخل جسم الإنسان ، هذه المجموعة من تسمح لنا الظواهر الفيزيائية المتعلقة بوجود الشحنات وتدفقها ، بصفتنا كائنات حية ، بالتفكير والتحرك و يخرج.

على المستوى الاجتماعي ، وفرت لنا الكهرباء أيضًا قدرًا لا يقدر بثمن من الموارد: النقل والإضاءة وتكييف الهواء والحوسبة ، وهو ما سيقال قريبًا.

من الغريب جدًا معرفة ذلك كل الخلايا الحية في أجسامنا لها شحنتها الكهربائية الخاصة بها. نظرًا لاختلاف تركيز الأملاح في البيئة داخل الخلايا وخارجها (كالسيوم ، كلور ، صوديوم ، بوتاسيوم ، إلخ) يتم إنشاء شحنة كهربائية وفرق الجهد بين كلا الوسطين ، وهو مصطلح يُعرف باسم " غشاء".

يسمح لنا التباين في إمكانات الأغشية في خلايا الجسم بالتفكير (المشبك الكهربائي على مستوى الخلايا العصبية) تقلص عضلة إرادية ، بسبب انتقال إمكانات الفعل وفرط الاستقطاب أو إزالة الاستقطاب في كل عملية محدد. كما ترى ، تتجاوز الكهرباء البطارية إلى حد بعيد: ابق معنا و اكتشف كل شيء عن الضغط الكهروستاتيكي.

• مقالات لها صلة: "التحفيز الكهربائي عبر الجمجمة: التعريف والتطبيقات"

ما هي أساسيات الكهرباء الساكنة؟

تعرف الكهرباء الساكنة بأنها فرع العلم الذي يدرس التأثيرات المتبادلة التي تحدث بين الأجسام نتيجة لشحناتها الكهربائية.. تتكون جميع الكائنات على الأرض من الذرات ، وهي أصغر الوحدات المكونة للمادة بخصائص عنصر كيميائي. في حالة الراحة ، تتوازن الشحنات الموجبة للنواة الذرية (99.94٪ من الوزن الإجمالي) مع الشحنات السالبة للإلكترونات المحيطة ، لذلك يعتبر الجسم في حالة سكون.

عندما تفقد الذرة أو تكتسب إلكترونات ، فإنها تكتسب شحنة كهربائية موجبة أو سالبة. وفقًا للاتفاقية الشائعة ، عندما تفقد الذرة إلكترونًا واحدًا أو أكثر ، فإنها تعتبر "موجبة الشحنة" (نظرًا لأن البروتونات مشحونة موجبة وهي أكثر في العدد من الإلكترونات السالبة) ، بينما إذا دمجت الذرة الإلكترونات ، يحدث أن يكون لها شحنة سالبة. من هنا ، كلاهما يسمى أيونات ، سواء كانت موجبة أو سلبية.

عندما تكتسب ذرة أو جزيء شحنة ، فإنها تتأثر تلقائيًا بالمجالات الكهرومغناطيسية وتولدها بنفسها.. بناءً على هذه الفرضية ، يمكننا وصف العديد من الظواهر البيولوجية ، مثل الروابط الكيميائية. على سبيل المثال ، الرابطة الأيونية ، والتي تتكون من انتقال الإلكترونات من ذرة معدنية (أقل كهرسلبية) إلى ذرة غير معدنية (أكثر كهربية).

ما هو الضغط الالكتروستاتيكي؟

عند دخول الطحين ، نخشى ألا نتمكن من إعطائك تعريفًا دقيقًا جدًا لهذا المصطلح ، حيث يبدو أنه خارج الاستخدام قليلاً في المجتمع العلمي. تستخدم البوابات المختلفة كلمة "الضغط الكهروستاتيكي" لتعيين القوة الكهربائية للجذب أو التنافر بين الجسيمات ذات الشحنة الكهربائية المختلفة أو المتطابقة ، على التوالي.

إذا اعتنقنا هذا المصطلح ، فسنرى ذلك الراجح للإشارة إلى هذه الظاهرة الكهروستاتيكية هي "القوة الكهربائية".. ستكون القوة الكهربائية أو الضغط الكهروستاتيكي هي القوة التي تظهر بين شحنتين أو أكثر ، التي يعتمد معاملها على قيمة الشحنات والمسافة التي تفصل بينها (وتعتمد الإشارة على كل منها حمل). يمكن تلخيص هذا التكتل المصطلحي في النقاط التالية:

• تعاني الذرات أو الجزيئات المشحونة من قوة الجذب أو التنافر عند الاقتراب. يتنافر أيونان بنفس الشحنة ، ولكن إذا كان أحدهما موجبًا (+) والآخر سالبًا (-) يقتربان.
• تتناسب قيمة القوة الكهروستاتيكية أو الضغط مع ناتج قيمة شحناتها.
• من ناحية أخرى ، فإن قيمة هذه القوة تتناسب عكسياً مع مربع المسافة التي تفصل بين الذرات المشحونة وتعمل في اتجاه الخط الذي يربط بينها.

اليوم، هذه الافتراضات المستقرة في مجال الفيزياء مدرجة تحت مظلة قانون كولومأعلنه الفيزيائي الفرنسي تشارلز أوغستين دي كولوم في عام 1785. يمكن جمع هذه التطبيقات بالصيغة التالية:

في هذه الصيغة ، تشير F إلى إجمالي القوة الكهربائية أو الضغط الكهروستاتيكي ، k هو ثابت كولوم ، q1 و q2 هي قيم شحنات الذرات المذكورة (بالكولوم) و r المسافة بين الشحنتين بالأمتار عند ميدان. كملاحظة ، تجدر الإشارة إلى أن وحدة "كولوم" أو "كولوم" تُعرَّف على أنها مقدار الشحنة المحمولة في ثانية واحدة بواسطة تيار مقداره أمبير واحد من شدة التيار الكهربائي.

النتيجة المرغوبة (F) تمثل القوة الجذابة أو التنافر في نيوتن بين كل من الذرات أو الجزيئات المشحونة كهربائيًا.. القوة الكهربائية أو الضغط الإلكتروستاتيكي عبارة عن كمية متجهة ، لذلك بالإضافة إلى حساب الوحدة ، يجب أيضًا تقدير اتجاهها واتجاهها. إذا كان لدينا ذرتان فقط في اللعب ، فسيكون اتجاه القوة الكهربائية متماشياً مع الخط الذي يربط بين الشحنتين. من ناحية أخرى ، اعتمادًا على علامة الذرة ، يمكن أن يكون المعنى هو الجذب (+/-) أو التنافر (+ / + ، - / -).

بناءً على كل هذه المقدمات ، يمكن استخلاص سلسلة من الاستنتاجات الواضحة والرائعة: تتعرض الشحنات التي تحمل نفس العلامة إلى قوة كهربائية تميل إلى فصلها ، وتختبر الشحنات بعلامة مختلفة قوة تميل إلى توحيدها وكلما اقتربت الذرات المشحونة ، زاد معامل القوة الكهربائية للجذب أو التنافر.

• قد تكون مهتمًا بـ: "إمكانية العمل: ما هي وما هي مراحلها؟"

حدود قانون كولوم

على الرغم من كونها ثورة في يومها ومستمرة اليوم ، تجدر الإشارة إلى ذلك يذكر قانون كولوم أيضًا قيودًا معينة. من بينها نجد ما يلي:

• يجب أن تقدم الأحمال توزيعًا كرويًا متماثلًا.
• يجب ألا تتداخل الأحمال.
• يجب أن تكون الرسوم ثابتة فيما يتعلق ببعضها البعض.
• للمسافات الصغيرة جدًا (حسب حجم الذرات) ، تفوق القوى الكهروستاتيكية قوى أخرى ، مثل القوى النووية القوية أو الضعيفة.

المنفعة البيولوجية للضغط الكهروستاتيكي

حقيقة وجود ذرات موجبة وسالبة ليست مفيدة فقط على مستوى المعرفة. على سبيل المثال ، تعتبر الأيونات أساسية في عمل الأنظمة البيولوجية ، على المستوى العضلي والعصبي ، وفي جميع المهام العضوية. لنلق نظرة على حالة ملموسة يتحول فيها الجهد الكهربي إلى أفعال ملموسة.

عندما تكون العضلة في حالة راحة ، يتم تثبيط القوى الجاذبة بين الأكتين والميوسين التي تتكون منها. إذا طورنا الرغبة في أداء حركة معينة (مثل العبوس) ، فإننا نبعث جهد فعل على مستوى الدماغ (موجة من التفريغ الكهربائي) الذي ينتقل عبر المشابك العصبية إلى غشاء الخلايا العصبية الحركية (العصبون الحركي) المرتبط بتلك العضلة التي نريدها اتفافية.

تتسبب هذه الإمكانات الكهربائية في قيام العصبون الحركي بإصدار رسالة كيميائية إلى الأنسجة العضلية ، تحويل هذا الترتيب في إطلاق الأسيتيل كولين الذي يرتبط بمستقبلات غشاء عضلة. يسمح هذا التغيير في إمكانات الغشاء على سطح العضلات بفتح القنوات المعتمدة على الأيونات داخل الخلايا.، والذي يترجم إلى تدفق هائل من أيونات الكالسيوم (Ca 2+) بعد سلسلة من الخطوات ، مما يؤدي إلى تغيير تكوين عضلات الأكتين والميوسين والسماح بالتقلص.

سيرة ذاتية

كما ترى ، فإن الضغوط الكهروستاتيكية أو القوى الكهربائية موجودة في كل مكان. لا تعدل الكهرباء سلوك المصباح الكهربائي أو البطارية فحسب ، بل تتيح لنا ، بالمعنى الواسع للكلمة ، نقل الإشارات العصبية. لجميع أجزاء الجسم والاستجابة للمحفزات البيئية بأكثر الطرق فعالية.

في النهاية ، كل شيء عبارة عن لعبة شحن: الذرات أو الجزيئات التي تحمل نفس الشحنة تتنافر فيما بينها ، بينما تتنافر الذرات أو الجزيئات المشحونة مختلفة ، بشكل مثالي مع قوة في اتجاه خطي والتي ستكون أكبر كلما اقترب الاثنان جثث. من خلال هذه المقدمات ، يمكننا وصف الروابط مثل الأيونية والتساهمية أو إمكانات أغشية الخلايا نفسها ، وبالتالي ، الحياة نفسها والتنظيم الذري للكائنات الحية. بدون شك ، نحن لا شيء بدون كهرباء.