Elektrostatischer Druck: Was ist das und was sind seine Eigenschaften?

Die Welt der Elektrizität ist spannend. Vom Betrieb einer Batterie bis zur Emission von Neuronen im menschlichen Körper ist dieses Set von Physikalische Phänomene im Zusammenhang mit der Anwesenheit und dem Fluss von Ladungen ermöglichen es uns als Lebewesen, zu denken, uns zu bewegen und existieren.

Auch auf gesellschaftlicher Ebene hat uns Strom eine unschätzbare Menge an Ressourcen zur Verfügung gestellt: Transport, Beleuchtung, Klimatisierung und Computer, wie demnächst gesagt wird.

Es ist sehr neugierig, das zu wissen Alle lebenden Zellen in unserem Körper haben ihre eigene elektrische Ladung. Da die Salzkonzentration in der intrazellulären und extrazellulären Umgebung unterschiedlich ist (Calcium, Chlor, Natrium, Kalium usw.) zwischen beiden Medien wird eine elektrische Ladung und eine Potentialdifferenz aufgebaut, ein Begriff, der als " Membran".

Die Variation der Membranpotentiale in Körperzellen lässt uns denken (elektrische Synapse auf neuronaler Ebene) Kontrahieren eines willkürlichen Muskels aufgrund der Übertragung von Aktionspotentialen und Hyperpolarisation oder Depolarisation in jedem Prozess Spezifisch. Wie Sie sehen, geht Strom weit über eine Batterie hinaus: Bleiben Sie bei uns und

erfahre alles über elektrostatischen Druck.

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Was sind die Grundlagen der Elektrostatik?

Elektrostatik ist definiert als der Wissenschaftszweig, der die gegenseitigen Wirkungen untersucht, die zwischen Körpern aufgrund ihrer elektrischen Ladungen auftreten.. Alle Objekte auf der Erde bestehen aus Atomen, den kleinsten Bausteinen der Materie mit den Eigenschaften eines chemischen Elements. Im Ruhezustand gleichen sich die positiven Ladungen des Atomkerns (99,94% des Gesamtgewichts) mit den negativen Ladungen der umgebenden Elektronen aus, sodass das Objekt als ruhend betrachtet wird.

Wenn ein Atom Elektronen verliert oder aufnimmt, wird es positiv oder negativ geladen. Wenn ein Atom ein oder mehrere Elektronen verliert, gilt es nach allgemeiner Konvention als "positiv geladen" (da Protonen geladen sind). positiv und ihre Zahl ist größer als die der negativen Elektronen), wohingegen das Atom, wenn es Elektronen integriert, eine negative Ladung hat. Von hier aus werden beide als Ionen bezeichnet, egal ob sie positiv oder negativ sind.

Wenn ein Atom oder Molekül geladen wird, wird es automatisch von elektromagnetischen Feldern beeinflusst und erzeugt diese selbst.. Basierend auf dieser Prämisse können wir viele biologische Phänomene beschreiben, wie zum Beispiel chemische Bindungen. Zum Beispiel die ionische Bindung, die aus der Übertragung von Elektronen von einem metallischen Atom (weniger elektronegativ) auf nichtmetallische (mehr elektronegativ) besteht.

Was ist elektrostatischer Druck?

Bei der Eingabe von Mehl befürchten wir, dass wir Ihnen keine sehr genaue Definition dieses Begriffs geben können, da er in der wissenschaftlichen Gemeinschaft etwas unbenutzt zu sein scheint. Verschiedene Portale verwenden das Wort "elektrostatischer Druck", um die elektrische Anziehungs- oder Abstoßungskraft zwischen Teilchen mit unterschiedlicher bzw. gleicher elektrischer Ladung zu bezeichnen.

Wenn wir diesen Begriff annehmen, werden wir das sehen die richtige Bezeichnung für dieses elektrostatische Phänomen ist "elektrische Kraft".. Die elektrische Kraft oder der elektrostatische Druck ist dann die Kraft, die zwischen zwei oder mehr Ladungen auftritt, deren Modul hängt vom Wert der Ladungen und der Entfernung ab, die sie trennt (und das Vorzeichen hängt von jedem ab Belastung). Dieses terminologische Konglomerat lässt sich in folgenden Punkten zusammenfassen:

• Geladene Atome oder Moleküle erleiden bei Annäherung eine Anziehungs- oder Abstoßungskraft. Zwei Ionen mit gleicher Ladung stoßen sich gegenseitig ab, aber wenn eines positiv (+) und das andere negativ (-) ist, kommen sie sich näher.
• Der Wert der elektrostatischen Kraft oder des Drucks ist proportional zum Produkt des Wertes seiner Ladungen.
• Andererseits ist der Wert dieser Kraft umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands, der die geladenen Atome trennt und in Richtung der Verbindungslinie wirkt.

Heute, Diese auf dem Gebiet der Physik aufgestellten Postulate sind unter dem Dach des Coulombschen Gesetzes zusammengefasst, verkündet von dem französischen Physiker Charles-Augustin de Coulomb im Jahr 1785. Diese Anwendungen können in der folgenden Formel gesammelt werden:

In dieser Formel bezieht sich F auf die gesamte elektrische Kraft oder den elektrostatischen Druck, k ist die Coulomb-Konstante, q1 und q2 sind die Werte der Ladungen der genannten Atome (in Coulomb) und r der Abstand zwischen beiden Ladungen in Metern bei Quadrat. Es sei darauf hingewiesen, dass die Einheit "Coulomb" oder "Coulomb" als die Ladungsmenge definiert ist, die in einer Sekunde von einem Strom von einem Ampere elektrischer Stromstärke getragen wird.

Das gewünschte Ergebnis (F) repräsentiert die anziehende oder abstoßende Kraft in Newton zwischen beiden elektrisch geladenen Atomen oder Molekülen.. Die elektrische Kraft bzw. der elektrostatische Druck ist eine Vektorgröße, daher muss neben der Berechnung des Moduls auch dessen Richtung und Richtung geschätzt werden. Wenn wir nur zwei Atome im Spiel haben, wird die Richtung der elektrischen Kraft mit der Linie übereinstimmen, die beide Ladungen verbindet. Andererseits kann die Bedeutung je nach Vorzeichen des Atoms Anziehung (+/-) oder Abstoßung (+ / +, - / -) sein.

Aus all diesen Prämissen lässt sich eine Reihe ebenso klarer wie faszinierender Schlussfolgerungen ziehen: Ladungen mit gleichem Vorzeichen erfahren eine elektrische Kraft, die sie trennt, Ladungen mit unterschiedlichem Vorzeichen erfahren eine Kraft, die sie vereinigen will und je näher die geladenen Atome sind, desto größer ist der Modul der elektrischen Anziehungs- oder Abstoßungskraft.

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Einschränkungen des Coulomb-Gesetzes

Obwohl es zu seiner Zeit eine Revolution war und bis heute in Kraft ist, sollte beachtet werden, dass Das Coulombsche Gesetz weist auch gewisse Einschränkungen auf. Unter ihnen finden wir folgendes:

• Die Lasten müssen eine symmetrische Kugelverteilung aufweisen.
• Lasten dürfen sich nicht überlappen.
• Die Ladungen müssen zueinander stationär sein.
• Bei sehr kleinen Abständen (in der Größenordnung von Atomen) werden die elektrostatischen Kräfte von anderen aufgewogen, wie etwa starken oder schwachen Kernkräften.

Der biologische Nutzen des elektrostatischen Drucks

Die Tatsache, dass es positive und negative Atome gibt, ist nicht nur auf der Wissensebene nützlich. Ionen sind beispielsweise für das Funktionieren biologischer Systeme sowohl auf muskulärer als auch auf neurologischer Ebene und bei allen organischen Aufgaben unerlässlich. Betrachten wir einen konkreten Fall, in dem das elektrische Potential in greifbare Akte umgewandelt wird.

Wenn ein Muskel ruht, werden die Anziehungskräfte zwischen Aktin und Myosin, aus denen er besteht, gehemmt. Wenn wir den Wunsch entwickeln, eine bestimmte Bewegung auszuführen (z. B. die Stirn runzeln), senden wir ein Aktionspotential auf der Ebene des Gehirns aus (eine Welle von elektrische Entladung), die durch neuronale Synapsen zur Membran des Motoneurons (Motoneuron) wandert, das mit dem gewünschten Muskel verbunden ist Vertrag.

Diese elektrischen Potentiale bewirken, dass das Motoneuron eine chemische Botschaft an das Muskelgewebe abgibt. Umwandlung dieser Ordnung in die Freisetzung von Acetylcholin, das an die Rezeptoren der Membran des Muskel. Diese Änderung des Membranpotentials auf der Muskeloberfläche ermöglicht die Öffnung von ionenabhängigen Kanälen innerhalb der Zellen., die nach einer Reihe von Schritten zu einem massiven Einstrom von Calciumionen (Ca 2+) führt, die Konformation von Muskelaktin und Myosin verändert und eine Kontraktion ermöglicht.

Fortsetzen

Wie Sie sehen, gibt es überall elektrostatische Drücke oder elektrische Kräfte. Strom moduliert nicht nur das Verhalten einer Glühbirne oder einer Batterie, sondern ermöglicht uns im weitesten Sinne die Übertragung von Nervensignalen auf alle Teile unseres Körpers und reagieren so effektiv wie möglich auf Umweltreize.

Am Ende ist alles ein Ladungsspiel: Atome oder Moleküle mit gleicher Ladung stoßen sich ab, während geladene unterschiedliche werden angezogen, idealerweise mit einer Kraft in linearer Richtung, die umso größer wird, je näher die beiden sind Körper. Mit diesen Prämissen können wir Bindungen wie ionisch und kovalent oder das Potenzial von Zellmembranen selbst, also das Leben selbst und die atomare Organisation von Lebewesen beschreiben. Ohne Strom sind wir ohne Zweifel nichts.