Ηλεκτροστατική πίεση: τι είναι και ποια είναι τα χαρακτηριστικά της

Ο κόσμος της ηλεκτρικής ενέργειας είναι συναρπαστικός. Από τη λειτουργία μιας μπαταρίας έως την εκπομπή νευρώνων μέσα στο ανθρώπινο σώμα, αυτό το σύνολο Τα φυσικά φαινόμενα που σχετίζονται με την παρουσία και τη ροή των φορτίων μας επιτρέπουν, ως ζωντανά όντα, να σκεφτόμαστε, να κινούμαστε και υπάρχει.

Σε κοινωνικό επίπεδο, ο ηλεκτρισμός μάς έχει παράσχει έναν απίστευτο όγκο πόρων: μεταφορά, φωτισμός, κλιματισμός και υπολογιστές, που λέγεται σύντομα.

Είναι πολύ περίεργο να το γνωρίζουμε όλα τα ζωντανά κύτταρα στο σώμα μας έχουν το δικό τους ηλεκτρικό φορτίο. Καθώς η συγκέντρωση των αλάτων είναι διαφορετική στο ενδοκυτταρικό και το εξωκυτταρικό περιβάλλον (ασβέστιο, χλώριο, νάτριο, κάλιο κ.λπ.) ένα ηλεκτρικό φορτίο και πιθανή διαφορά μεταξύ των δύο μέσων, ένας όρος γνωστός ως " μεμβράνη".

Η διακύμανση των δυνατοτήτων των μεμβρανών στα κύτταρα του σώματος μας επιτρέπει να σκεφτόμαστε (ηλεκτρική σύναψη σε νευρωνικό επίπεδο) να συστέλλεται εθελοντικός μυς, λόγω της μετάδοσης δυνατοτήτων δράσης και υπερπόλωσης ή αποπόλωσης σε κάθε διαδικασία ειδικός. Όπως μπορείτε να δείτε, η ηλεκτρική ενέργεια υπερβαίνει την μπαταρία: μείνετε μαζί μας και

μάθετε τα πάντα για την ηλεκτροστατική πίεση.

• Σχετικό άρθρο: "Διακρανιακή ηλεκτρική διέγερση: ορισμός και εφαρμογές"

Ποια είναι τα βασικά της ηλεκτροστατικής;

Η ηλεκτροστατική ορίζεται ως ο κλάδος της επιστήμης που μελετά τα αμοιβαία αποτελέσματα που εμφανίζονται μεταξύ των σωμάτων ως αποτέλεσμα των ηλεκτρικών τους φορτίων.. Όλα τα αντικείμενα στη Γη αποτελούνται από άτομα, τις μικρότερες συστατικές μονάδες της ύλης με τις ιδιότητες ενός χημικού στοιχείου. Σε κατάσταση ηρεμίας, τα θετικά φορτία του ατομικού πυρήνα (99,94% του συνολικού βάρους) ισορροπούν με τα αρνητικά φορτία των γύρω ηλεκτρονίων, οπότε το αντικείμενο θεωρείται ότι βρίσκεται σε ηρεμία.

Όταν ένα άτομο χάνει ή κερδίζει ηλεκτρόνια, αποκτά ένα θετικό ή αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο. Με κοινή σύμβαση, όταν ένα άτομο χάνει ένα ή περισσότερα ηλεκτρόνια θεωρείται «θετικά φορτισμένο» (δεδομένου ότι τα πρωτόνια φορτίζονται θετικό και είναι περισσότερο σε αριθμό από τα αρνητικά ηλεκτρόνια), ενώ εάν το άτομο ενσωματώνει ηλεκτρόνια, τυχαίνει να έχει αρνητικό φορτίο. Από εδώ, και τα δύο ονομάζονται ιόντα, είτε είναι θετικά είτε αρνητικά.

Όταν ένα άτομο ή μόριο αποκτά ένα φορτίο, επηρεάζεται αυτόματα από τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία και τα δημιουργεί από μόνο του.. Με βάση αυτήν την υπόθεση, μπορούμε να περιγράψουμε πολλά βιολογικά φαινόμενα, όπως χημικούς δεσμούς. Για παράδειγμα, ο ιοντικός δεσμός, ο οποίος συνίσταται στη μετάδοση ηλεκτρονίων από ένα μεταλλικό άτομο (λιγότερο ηλεκτροαρνητικό) σε μη μεταλλικά (πιο ηλεκτροαρνητικά).

Τι είναι η ηλεκτροστατική πίεση;

Μπαίνοντας στο αλεύρι, φοβόμαστε ότι δεν μπορούμε να σας δώσουμε έναν πολύ ακριβή ορισμό αυτού του όρου, καθώς φαίνεται ότι είναι λίγο άχρηστο στην επιστημονική κοινότητα. Διάφορες πύλες χρησιμοποιούν τη λέξη «ηλεκτροστατική πίεση» για να προσδιορίσουν την ηλεκτρική δύναμη έλξης ή απώθησης μεταξύ σωματιδίων με διαφορετικό ή ίδιο ηλεκτρικό φορτίο, αντίστοιχα.

Εάν αγκαλιάσουμε αυτόν τον όρο, θα το δούμε το πιο σωστό να αναφέρεται σε αυτό το ηλεκτροστατικό φαινόμενο είναι η "ηλεκτρική δύναμη". Η ηλεκτρική δύναμη ή η ηλεκτροστατική πίεση θα είναι τότε η δύναμη που εμφανίζεται μεταξύ δύο ή περισσότερων φορτίων, του οποίου ο συντελεστής εξαρτάται από την αξία των χρεώσεων και την απόσταση που τις χωρίζει (και το σύμβολο εξαρτάται από το καθένα φορτώνω). Αυτό το ορολογικό συγκρότημα μπορεί να συνοψιστεί στα ακόλουθα σημεία:

• Τα φορτισμένα άτομα ή μόρια υφίστανται δύναμη έλξης ή απώθησης όταν πλησιάζουν. Δύο ιόντα με το ίδιο φορτίο απωθούν το ένα το άλλο, αλλά αν το ένα είναι θετικό (+) και το άλλο αρνητικό (-) πλησιάζουν.
• Η τιμή της ηλεκτροστατικής δύναμης ή της πίεσης είναι ανάλογη με το προϊόν της τιμής των φορτίων της.
• Από την άλλη πλευρά, η τιμή αυτής της δύναμης είναι αντιστρόφως ανάλογη προς το τετράγωνο της απόστασης που διαχωρίζει τα φορτισμένα άτομα και ενεργεί προς την κατεύθυνση της γραμμής που τα ενώνει.

Σήμερα, Αυτές οι διατυπώσεις που διακανονίζονται στον τομέα της φυσικής περιλαμβάνονται στην ομπρέλα του νόμου του Coulomb, προκηρύχθηκε από τον Γάλλο φυσικό Charles-Augustin de Coulomb το έτος 1785. Αυτές οι εφαρμογές μπορούν να συλλεχθούν με τον ακόλουθο τύπο:

Σε αυτόν τον τύπο, το F αναφέρεται στη συνολική ηλεκτρική δύναμη ή την ηλεκτροστατική πίεση, το k είναι η σταθερά Coulomb, q1 και q2 είναι οι τιμές των φορτίων των ατόμων που αναφέρονται (σε ​​coulombs) και r η απόσταση μεταξύ των δύο φορτίων σε μέτρα σε τετράγωνο. Ως σημείωση, θα πρέπει να σημειωθεί ότι η μονάδα "coulomb" ή "coulomb" ορίζεται ως η ποσότητα φόρτισης που μεταφέρεται σε ένα δευτερόλεπτο από ένα ρεύμα μιας αμπέρ έντασης ηλεκτρικού ρεύματος.

Το επιθυμητό αποτέλεσμα (F) αντιπροσωπεύει την ελκυστική ή απωθητική δύναμη σε Newtons μεταξύ τόσο ηλεκτρικά φορτισμένων ατόμων ή μορίων.. Η ηλεκτρική δύναμη ή η ηλεκτροστατική πίεση είναι μια ποσότητα φορέα, οπότε, εκτός από τον υπολογισμό της μονάδας, πρέπει επίσης να εκτιμηθεί η κατεύθυνση και η κατεύθυνσή της. Εάν έχουμε μόνο δύο άτομα στο παιχνίδι, η κατεύθυνση της ηλεκτρικής δύναμης θα είναι σύμφωνη με τη γραμμή που ενώνει και τα δύο φορτία. Από την άλλη πλευρά, ανάλογα με το σύμβολο του ατόμου, το νόημα μπορεί να είναι έλξης (+/-) ή απωθητικότητας (+ / +, - / -).

Με βάση όλες αυτές τις εγκαταστάσεις, μπορεί να εξαχθεί μια σειρά συμπερασμάτων που είναι τόσο σαφή όσο είναι συναρπαστικά: φορτίζει με την ίδια πινακίδα μια ηλεκτρική δύναμη που τείνει να τους χωρίσει, φορτίζει με μια διαφορετική πινακίδα βιώνει μια δύναμη που τείνει να τις ενώσει και όσο πιο κοντά είναι τα φορτισμένα άτομα, τόσο μεγαλύτερο είναι το μέτρο της ηλεκτρικής δύναμης έλξης ή απώθησης.

• Μπορεί να σας ενδιαφέρει: "Δυναμικό δράσης: τι είναι και ποιες είναι οι φάσεις του;"

Περιορισμοί του νόμου του Coulomb

Παρά το γεγονός ότι είναι μια επανάσταση στην εποχή της και συνεχίζει να ισχύει σήμερα, πρέπει να σημειωθεί ότι Ο νόμος του Coulomb αναφέρει επίσης ορισμένους περιορισμούς. Μεταξύ αυτών, βρίσκουμε τα εξής:

• Τα φορτία πρέπει να παρουσιάζουν συμμετρική σφαιρική κατανομή.
• Τα φορτία δεν πρέπει να αλληλεπικαλύπτονται.
• Οι χρεώσεις πρέπει να είναι σταθερές μεταξύ τους.
• Για πολύ μικρές αποστάσεις (της τάξης του μεγέθους των ατόμων), οι ηλεκτροστατικές δυνάμεις αντισταθμίζονται από άλλες, όπως ισχυρές ή αδύναμες πυρηνικές δυνάμεις.

Η βιολογική χρησιμότητα της ηλεκτροστατικής πίεσης

Το γεγονός ότι υπάρχουν θετικά και αρνητικά άτομα δεν είναι μόνο χρήσιμο στο επίπεδο της γνώσης. Για παράδειγμα, τα ιόντα είναι απαραίτητα για τη λειτουργία των βιολογικών συστημάτων, τόσο στο μυϊκό όσο και στο νευρολογικό επίπεδο, και σε όλες τις οργανικές εργασίες. Ας δούμε μια συγκεκριμένη περίπτωση στην οποία το ηλεκτρικό δυναμικό μετατρέπεται σε απτές πράξεις.

Όταν ένας μυς είναι σε ηρεμία, οι ελκυστικές δυνάμεις μεταξύ της ακτίνης και της μυοσίνης που το συνθέτουν αναστέλλονται. Εάν αναπτύξουμε την επιθυμία να εκτελέσουμε μια συγκεκριμένη κίνηση (όπως το συνοφρύωμα), εκπέμπουμε ένα δυναμικό δράσης στο επίπεδο του εγκεφάλου (ένα κύμα ηλεκτρική εκφόρτιση) που ταξιδεύει μέσω νευρωνικών συνάψεων στη μεμβράνη του κινητικού νευρώνα (κινητικού νευρώνα) που σχετίζεται με τον μυ που θέλουμε σύμβαση.

Αυτά τα ηλεκτρικά δυναμικά προκαλούν τον κινητικό νευρώνα να απελευθερώσει ένα χημικό μήνυμα στον μυϊκό ιστό μετασχηματισμός αυτής της τάξης στην απελευθέρωση ακετυλοχολίνης που συνδέεται με τους υποδοχείς της μεμβράνης του μυς. Αυτή η αλλαγή στο δυναμικό της μεμβράνης στην επιφάνεια των μυών επιτρέπει το άνοιγμα καναλιών που εξαρτώνται από ιόντα εντός των κυττάρων., η οποία μεταφράζεται σε μαζική εισροή ιόντων ασβεστίου (Ca 2+) μετά από μια σειρά βημάτων, αλλάζοντας τη διαμόρφωση της μυϊκής ακτίνης και της μυοσίνης και επιτρέποντας τη συστολή.

ΒΙΟΓΡΑΦΙΚΟ

Όπως μπορείτε να δείτε, οι ηλεκτροστατικές πιέσεις ή οι ηλεκτρικές δυνάμεις είναι παντού. Η ηλεκτρική ενέργεια όχι μόνο ρυθμίζει τη συμπεριφορά ενός λαμπτήρα ή μιας μπαταρίας, αλλά, με την ευρύτερη έννοια της λέξης, μας επιτρέπει να μεταδίδουμε νευρικά σήματα σε όλα τα μέρη του σώματός μας και ανταποκρινόμαστε στα περιβαλλοντικά ερεθίσματα με τον αποτελεσματικότερο δυνατό τρόπο.

Στο τέλος, όλα είναι ένα παιχνίδι φορτίων: άτομα ή μόρια με το ίδιο φορτίο απωθούν μεταξύ τους, ενώ εκείνα με φορτία διαφορετικά προσελκύονται, ιδανικά με μια δύναμη σε μια γραμμική κατεύθυνση που θα είναι μεγαλύτερη όσο πιο κοντά είναι τα δύο σώματα. Με αυτές τις προϋποθέσεις, μπορούμε να περιγράψουμε δεσμούς όπως ιοντικούς και ομοιοπολικούς ή το δυναμικό των ίδιων των κυτταρικών μεμβρανών, επομένως, της ίδιας της ζωής και της ατομικής οργάνωσης των ζωντανών όντων. Χωρίς αμφιβολία, χωρίς ηλεκτρικό ρεύμα δεν είμαστε τίποτα.