Elektrostaatiline rõhk: mis see on ja millised on selle omadused

Elektrimaailm on põnev. Alates aku töötamisest kuni neuronite emissioonini inimkehas on see komplekt Füüsilised nähtused, mis on seotud laengute olemasolu ja vooluga, võimaldavad meil elusolenditena mõelda, liikuda ja liikuda olemas.

Sotsiaalsel tasandil on elekter pakkunud meile ka hindamatult palju ressursse: transport, valgustus, kliimaseade ja arvutus, mis peagi öeldakse.

Seda on väga uudishimulik teada kõigil meie keha elusrakkudel on oma elektrilaeng. Kuna soolade kontsentratsioon rakusiseses ja rakuvälises keskkonnas on erinev (kaltsium, kloor, naatrium, kaalium jne) mõlema andmekandja vahel tuvastatakse elektrilaeng ja potentsiaalide erinevus, mida nimetatakse membraan ".

Keharakkude membraanide potentsiaalide varieerumine võimaldab meil mõelda (elektriline sünaps neuronitasandil) kokku leppima vabatahtlik lihas, mis on tingitud tegevuspotentsiaalide ülekandest ja igas protsessis hüperpolarisatsioonist või depolarisatsioonist spetsiifiline. Nagu näete, läheb elekter palju kaugemale kui aku: jääge meie juurde ja uuri kõike elektrostaatilise rõhu kohta.

• Seotud artikkel: "Transkraniaalne elektrostimulatsioon: määratlus ja rakendused"

Mis on elektrostaatika põhitõed?

Elektrostaatika on määratletud kui see teadusharu, mis uurib vastastikuseid mõjusid, mis kehade vahel tekivad nende elektrilaengute tagajärjel.. Kõik objektid Maal koosnevad aatomitest, kõige väiksematest aineosadest, millel on keemilise elemendi omadused. Puhkeolekus tasakaalustuvad aatomituuma positiivsed laengud (99,94% kogu massist) ümbritsevate elektronide negatiivsete laengutega, seega loetakse objekti puhkeolekusse.

Kui aatom kaotab või omandab elektrone, omandab see positiivse või negatiivse elektrilaengu. Tavaliselt peetakse aatomi kaotamisel ühte või mitut elektroni "positiivselt laetud" (kuna prootonid on laetud positiivsed ja nende arv on suurem kui negatiivsete elektronide arv), samas kui aatom integreerib elektrone, on juhtumisi negatiivne laeng. Siit edasi nimetatakse mõlemaid ioonideks, olgu need siis positiivsed või negatiivsed.

Kui aatom või molekul omandab laengu, saab see automaatselt elektromagnetväljade mõju all ja tekitab need ise.. Selle eelduse põhjal saame kirjeldada paljusid bioloogilisi nähtusi, näiteks keemilisi sidemeid. Näiteks iooniline side, mis koosneb elektronide ülekandest metalliaatomist (vähem elektronegatiivsest) mittemetalliliseks (rohkem elektronegatiivseks).

Mis on elektrostaatiline rõhk?

Jahu sisestades kardame, et me ei saa teile seda mõistet väga täpselt määratleda, kuna see näib olevat teadusringkondades veidi kasutusel. Erinevad portaalid kasutavad sõna "elektrostaatiline rõhk", et tähistada vastavalt erineva või identse elektrilaenguga osakeste vahelist tõmbetugevuse või tõukejõu elektrilist jõudu.

Kui me selle termini omaks võtame, näeme seda kõige õigem sellele elektrostaatilisele nähtusele viidata on "elektriline jõud". Elektriline jõud või elektrostaatiline rõhk on siis jõud, mis ilmub kahe või enama laengu vahel, mille moodul sõltub laengute väärtusest ja neid eraldavast kaugusest (ja märk sõltub mõlemast koormus). Selle terminoloogilise konglomeraadi võib kokku võtta järgmistes punktides:

• Laetud aatomid või molekulid kannatavad lähenedes külgetõmbe- või tõukejõudu. Kaks sama laenguga iooni tõrjuvad üksteist, kuid kui üks on positiivne (+) ja teine ​​negatiivne (-), lähevad nad lähemale.
• Elektrostaatilise jõu või rõhu väärtus on proportsionaalne selle laengute väärtuse korrutisega.
• Teiselt poolt on selle jõu väärtus pöördvõrdeline kauguse ruuduga, mis eraldab laetud aatomeid ja toimib neid ühendava joone suunas.

Täna Need füüsika valdkonnas lahendatud postulatsioonid kuuluvad Coulombi seaduse katuse alla, mille kuulutas välja prantsuse füüsik Charles-Augustin de Coulomb 1785. aastal. Neid rakendusi saab koguda järgmise valemi abil:

Selles valemis viitab F kogu elektrijõule või elektrostaatilisele rõhule, k on Coulombi konstant, q1 ja q2 on mainitud aatomite laengute väärtused (kulonkides) ja r mõlema laengu vaheline kaugus meetrites ruut. Märkusena tuleb märkida, et ühikut "coulomb" või "coulomb" määratletakse ühe sekundi jooksul ühe amprise elektrivoolu intensiivsusega voolu poolt kantava laengu suuruse all.

Soovitud tulemus (F) tähistab atraktiivset või tõrjuvat jõudu Newtonides nii elektriliselt laetud aatomite kui ka molekulide vahel.. Elektriline jõud ehk elektrostaatiline rõhk on vektor suurus, seega tuleb lisaks mooduli arvutamisele hinnata ka selle suunda ja suunda. Kui meil on mängus ainult kaks aatomit, on elektri jõu suund kooskõlas joonega, mis ühendab mõlemad laengud. Teiselt poolt, sõltuvalt aatomi märgist, võib tähendus olla tõmbejõud (+/-) või tõukejõud (+ / +, - / -).

Kõigi nende eelduste põhjal saab teha rea ​​selgeid ja põnevaid järeldusi: laeb sama märgiga elektrit, mis kipub neid eraldama, erineva märgiga laeb jõudu, mis kipub neid ühendama ja mida lähemal on laetud aatomid, seda suurem on elektritõmbe- või tõukejõu moodul.

• Teile võivad huvi pakkuda: "Tegevuspotentsiaal: mis see on ja millised on selle faasid?"

Coulombi seaduse piirangud

Vaatamata sellele, et see on omal ajal revolutsioon ja jätkub ka täna, tuleb seda märkida Coulombi seadus teatab ka teatud piirangutest. Nende hulgas leiame järgmise:

• Koormustel peab olema sümmeetriline sfääriline jaotus.
• Koormused ei tohi kattuda.
• Laengud peavad olema üksteise suhtes statsionaarsed.
• Väga väikeste vahemaade korral (aatomite suuruse järjekorras) kaaluvad elektrostaatilised jõud üles teised, näiteks tugevad või nõrgad tuumajõud.

Elektrostaatilise rõhu bioloogiline kasulikkus

Asjaolu, et on olemas positiivseid ja negatiivseid aatomeid, pole kasulik ainult teadmiste tasandil. Näiteks on ioonid hädavajalikud bioloogiliste süsteemide toimimisel nii lihaste kui ka neuroloogilisel tasandil ning kõigi orgaaniliste ülesannete täitmisel. Vaatame konkreetset juhtumit, kus elektriline potentsiaal muudetakse käegakatsutavateks toiminguteks.

Kui lihas on puhkeasendis, pärsivad seda moodustavad aktiini ja müosiini vahelised atraktiivsed jõud. Kui meil tekib soov konkreetset liikumist sooritada (näiteks kulmu kortsutada), siis kiirgame aju tasandil tegevuspotentsiaali ( elektrilahendus), mis liigub neuronaalsete sünapside kaudu soovitud lihasega seotud motoorse neuroni (motoorse neuroni) membraanile leping.

Need elektrilised potentsiaalid põhjustavad motoorset neuronit keemilise teate avaldamiseks lihaskoes, transformeerides selle järjestuse atsetüülkoliini vabanemisega, mis seondub. membraani retseptoritega lihas. See membraanipotentsiaali muutus lihase pinnal võimaldab rakkudes avada ioonist sõltuvaid kanaleid., mis tähendab mitmete sammude järel massilist kaltsiumiioonide (Ca 2+) sissevoolu, muutes lihasaktiini ja müosiini konformatsiooni ning võimaldades kontraktsiooni.

Jätka

Nagu näete, on elektrostaatilised rõhud või elektrilised jõud kõikjal. Elekter mitte ainult ei muuda lambipirni või aku käitumist, vaid võimaldab selle sõna laiemas tähenduses edastada närvisignaale kõikidele meie kehaosadele ja reageerivad keskkonnaärritustele võimalikult tõhusal viisil.

Lõppkokkuvõttes on kõik laengute mäng: sama laenguga aatomid või molekulid tõrjuvad üksteist, samas kui laenguga laengud erinevad tõmbuvad, ideaaljuhul lineaarses jõus, mis on seda suurem, mida lähemal need kaks asuvad kehad. Nende ruumidega saame kirjeldada selliseid sidemeid nagu ioonsed ja kovalentsed või rakumembraanide potentsiaal ise, seega elu ise ja elusolendite aatomiorganisatsioon. Kahtlemata pole me elektrita mitte midagi.