Elektrostatisk tryk: hvad er det, og hvad er dets egenskaber

Verden af ​​elektricitet er spændende. Fra betjening af et batteri til emission af neuroner i den menneskelige krop, dette sæt af Fysiske fænomener relateret til tilstedeværelsen og strømmen af ​​ladninger giver os som levende væsener mulighed for at tænke, bevæge sig og eksisterer.

På et socialt niveau har elektricitet også givet os en uvurderlig mængde ressourcer: transport, belysning, aircondition og computing, hvilket snart siges.

Det er meget nysgerrig at vide det alle levende celler i vores krop har deres egen elektriske ladning. Da koncentrationen af ​​salte er forskellig i det intracellulære og det ekstracellulære miljø (calcium, klor, natrium, kalium osv.) en elektrisk ladning og potentiel forskel etableres mellem begge medier, et udtryk kendt som " membran ".

Variationen i membranernes potentialer i kroppens celler giver os mulighed for at tænke (elektrisk synaps på neuronalt niveau) til kontrakt en frivillig muskel på grund af transmission af handlingspotentialer og hyperpolarisering eller depolarisering i hver proces bestemt. Som du kan se, går elektricitet langt ud over et batteri: bliv hos os og

find ud af alt om elektrostatisk tryk.

• Relateret artikel: "Transkraniel elektrisk stimulation: definition og anvendelser"

Hvad er det grundlæggende i elektrostatik?

Elektrostatik defineres som den gren af ​​videnskaben, der studerer de gensidige effekter, der opstår mellem kroppe som et resultat af deres elektriske ladninger.. Alle genstande på Jorden består af atomer, de mindste bestanddele af stof med egenskaberne af et kemisk element. I hvile balancerer de positive ladninger af atomkernen (99,94% af den samlede vægt) med de negative ladninger fra de omgivende elektroner, så objektet anses for at være i ro.

Når et atom mister eller vinder elektroner, får det en positiv eller negativ elektrisk ladning. Når et atom mister en eller flere elektroner ved fælles konvention, betragtes det som "positivt ladet" (da protoner er ladet positive og de er mere i antal end de negative elektroner), mens hvis atomet integrerer elektroner, har det tilfældigvis en negativ ladning. Herfra kaldes begge ioner, hvad enten de er positive eller negative.

Når et atom eller molekyle erhverver en ladning, bliver det automatisk påvirket af elektromagnetiske felter og genererer dem af sig selv.. Baseret på denne forudsætning kan vi beskrive mange biologiske fænomener, såsom kemiske bindinger. For eksempel den ioniske binding, som består af transmission af elektroner fra et metalatom (mindre elektronegativt) til ikke-metalliske (mere elektronegativt).

Hvad er elektrostatisk tryk?

Når vi går ind i mel, frygter vi, at vi ikke kan give dig en meget nøjagtig definition af dette udtryk, da det ser ud til at være lidt ude af brug i det videnskabelige samfund. Forskellige portaler bruger ordet "elektrostatisk tryk" til at betegne den elektriske tiltrækningskraft eller frastødning mellem henholdsvis partikler med forskellig eller identisk elektrisk ladning.

Hvis vi omfavner dette udtryk, vil vi se det den mest korrekte at henvise til dette elektrostatiske fænomen er "elektrisk kraft". Den elektriske kraft eller det elektrostatiske tryk vil så være den kraft, der vises mellem to eller flere ladninger, hvis modul afhænger af værdien af ​​ladningerne og den afstand, der adskiller dem (og tegnet afhænger af hver belastning). Dette terminologiske konglomerat kan opsummeres i følgende punkter:

• Ladede atomer eller molekyler lider under en tiltrækningskraft eller frastødning, når de nærmer sig. To ioner med samme ladning afviser hinanden, men hvis den ene er positiv (+) og den anden negativ (-), kommer de tættere på.
• Værdien af ​​den elektrostatiske kraft eller trykket er proportional med produktet af værdien af ​​dens ladninger.
• På den anden side er værdien af ​​denne kraft omvendt proportional med kvadratet for afstanden, der adskiller de ladede atomer og virker i retning af den linje, der forbinder dem.

I dag, Disse postulationer afgjort inden for det fysiske område er inkluderet under paraplyen af ​​Coulombs lov, udråbt af den franske fysiker Charles-Augustin de Coulomb i år 1785. Disse applikationer kan indsamles i følgende formel:

I denne formel henviser F til den samlede elektriske kraft eller det elektrostatiske tryk, k er Coulomb-konstanten, q1 og q2 er værdierne for ladningerne til de nævnte atomer (i coulombs) og r afstanden mellem begge ladninger i meter ved firkant. Som en note skal det bemærkes, at enheden "coulomb" eller "coulomb" er defineret som den mængde ladning, der bæres i et sekund af en strøm på en ampere af elektrisk strømintensitet.

Det ønskede resultat (F) repræsenterer den attraktive eller frastødende kraft i Newton mellem både elektrisk ladede atomer eller molekyler.. Den elektriske kraft eller det elektrostatiske tryk er en vektormængde, så ud over beregningen af ​​modulet skal dets retning og retning også estimeres. Hvis vi kun har to atomer i spil, vil retningen af ​​den elektriske kraft være i tråd med den linje, der forbinder begge ladninger. På den anden side kan betydningen, afhængigt af atomets tegn, være tiltrækning (+/-) eller frastødning (+ / +, - / -).

Baseret på alle disse forudsætninger kan der drages en række konklusioner, der er så klare, som de er fascinerende: ladninger med samme tegn oplever en elektrisk kraft, der har tendens til at adskille dem, ladninger med et andet tegn oplever en kraft, der har tendens til at forene dem og jo tættere de ladede atomer er, jo større er modulet for den elektriske tiltrækningskraft eller frastødning.

• Du kan være interesseret i: "Handlingspotentiale: hvad er det, og hvad er dets faser?"

Begrænsninger i Coulombs lov

Til trods for at være en revolution på sin tid og fortsætter med at være i kraft i dag, skal det bemærkes, at Coulombs lov rapporterer også om visse begrænsninger. Blandt dem finder vi følgende:

• Belastningerne skal have en symmetrisk sfærisk fordeling.
• Belastninger må ikke overlappe hinanden.
• Afgifterne skal være stationære i forhold til hinanden.
• I meget små afstande opvejes de elektrostatiske kræfter af andre, såsom stærke eller svage atomkræfter.

Den biologiske nytte af elektrostatisk tryk

Det faktum, at der er positive og negative atomer, er ikke kun nyttigt på videniveau. F.eks. Er ioner essentielle i funktionen af ​​biologiske systemer, både på det muskulære og neurologiske niveau og i alle organiske opgaver. Lad os se på et konkret tilfælde, hvor det elektriske potentiale omdannes til håndgribelige handlinger.

Når en muskel hviler, hæmmes de attraktive kræfter mellem actin og myosin, som komponerer den. Hvis vi udvikler ønsket om at udføre en bestemt bevægelse (såsom at rynke panden) udsender vi et handlingspotentiale på hjernens niveau (en bølge af elektrisk afladning), der bevæger sig gennem neuronale synapser til motorneuronens (motorneuron) membran relateret til den muskel, vi ønsker kontrakt.

Disse elektriske potentialer får motorneuronen til at frigive en kemisk besked til muskelvæv, transformere denne rækkefølge i frigivelsen af ​​acetylcholin, der binder til receptorer af membranen i muskel. Denne ændring i membranpotentialet på muskeloverfladen tillader åbning af ionafhængige kanaler i cellerne., som oversættes til en massiv tilstrømning af calciumioner (Ca 2+) efter en række trin, der ændrer konformationen af ​​muskelactin og myosin og tillader sammentrækning.

Genoptag

Som du kan se, er elektrostatiske tryk eller elektriske kræfter overalt. Elektricitet modulerer ikke kun opførslen til en pære eller et batteri, men tillader os i den bredeste forstand at overføre nervesignaler til alle dele af vores krop og reagere på miljømæssige stimuli på den mest effektive måde.

I sidste ende er alt et ladningsspil: atomer eller molekyler med samme ladning frastøder hinanden, mens de med ladninger forskellige tiltrækkes, ideelt med en kraft i en lineær retning, der vil være større jo tættere de to er kroppe. Med disse forudsætninger kan vi beskrive bindinger som ioniske og kovalente eller selve cellemembranernes potentiale, derfor selve livet og den atomare organisering af levende væsener. Uden tvivl er vi intet uden elektricitet.