Tekanan elektrostatik: apa itu dan apa karakteristiknya

Dunia kelistrikan memang mengasyikkan. Dari pengoperasian baterai hingga emisi neuron di dalam tubuh manusia, rangkaian ini Fenomena fisik yang terkait dengan keberadaan dan aliran muatan memungkinkan kita, sebagai makhluk hidup, untuk berpikir, bergerak, dan ada.

Di tingkat sosial, listrik juga memberi kita sumber daya yang tak ternilai: transportasi, penerangan, AC, dan komputasi, yang akan segera diumumkan.

Sangat penasaran untuk mengetahuinya semua sel hidup di tubuh kita memiliki muatan listriknya sendiri. Karena konsentrasi garam berbeda di lingkungan intraseluler dan ekstraseluler (kalsium, klorin, natrium, kalium, dll.) muatan listrik dan beda potensial terbentuk antara kedua media, istilah yang dikenal sebagai " selaput".

Variasi dalam potensi membran dalam sel tubuh memungkinkan kita untuk berpikir (sinapsis listrik pada tingkat saraf) untuk berkontraksi otot sukarela, karena transmisi potensial aksi dan hiperpolarisasi atau depolarisasi di setiap proses spesifik. Seperti yang Anda lihat, listrik jauh melampaui baterai: tetap bersama kami dan

cari tahu segalanya tentang tekanan elektrostatik.

• Artikel terkait: "Stimulasi listrik transkranial: definisi dan aplikasi"

Apa dasar-dasar elektrostatika?

Elektrostatika didefinisikan sebagai cabang ilmu yang mempelajari efek timbal balik yang terjadi antara benda-benda sebagai akibat dari muatan listriknya.. Semua benda di Bumi terdiri dari atom, unit penyusun terkecil dari materi dengan sifat-sifat unsur kimia. Dalam keadaan diam, muatan positif inti atom (99,94% dari berat total) seimbang dengan muatan negatif elektron di sekitarnya, sehingga benda dianggap diam.

Ketika sebuah atom kehilangan atau memperoleh elektron, ia memperoleh muatan listrik positif atau negatif. Dengan konvensi umum, ketika sebuah atom kehilangan satu atau lebih elektron itu dianggap "bermuatan positif" (karena proton bermuatan positif dan jumlahnya lebih banyak daripada elektron negatif), sedangkan jika atom mengintegrasikan elektron, maka ia memiliki muatan negatif. Dari sini, keduanya disebut ion, apakah itu positif atau negatif.

Ketika sebuah atom atau molekul memperoleh muatan, ia secara otomatis dipengaruhi oleh medan elektromagnetik dan menghasilkannya dengan sendirinya.. Berdasarkan premis ini, kita dapat menggambarkan banyak fenomena biologis, seperti ikatan kimia. Misalnya, ikatan ionik, yang terdiri dari transmisi elektron dari atom logam (kurang elektronegatif) ke atom non-logam (lebih elektronegatif).

Apa itu tekanan elektrostatik?

Memasuki tepung, kami khawatir bahwa kami tidak dapat memberikan definisi yang sangat tepat dari istilah ini, karena tampaknya sedikit tidak digunakan dalam komunitas ilmiah. Berbagai portal menggunakan kata "tekanan elektrostatik" untuk menunjukkan gaya tarik atau tolak listrik antara partikel dengan muatan listrik yang berbeda atau identik.

Jika kita merangkul istilah ini, kita akan melihatnya yang paling tepat untuk menyebut fenomena elektrostatik ini adalah "gaya listrik". Gaya listrik atau tekanan elektrostatik kemudian akan menjadi gaya yang muncul antara dua atau lebih muatan, yang modulusnya bergantung pada nilai muatan dan jarak yang memisahkannya (dan tandanya bergantung pada masing-masing beban). Konglomerat terminologis ini dapat diringkas dalam poin-poin berikut:

• Atom atau molekul bermuatan mengalami gaya tarik menarik atau tolak menolak saat mendekat. Dua ion dengan muatan yang sama saling tolak menolak, tetapi jika yang satu positif (+) dan yang lain negatif (-) mereka semakin dekat.
• Nilai gaya atau tekanan elektrostatik sebanding dengan produk dari nilai muatannya.
• Di sisi lain, nilai gaya ini berbanding terbalik dengan kuadrat jarak yang memisahkan atom bermuatan dan bertindak ke arah garis yang menghubungkannya.

Hari ini, Postulat-postulat yang diselesaikan dalam bidang fisika ini termasuk di bawah payung Hukum Coulomb, diucapkan oleh fisikawan Prancis Charles-Augustin de Coulomb pada tahun 1785. Aplikasi ini dapat dikumpulkan dalam rumus berikut:

Dalam rumus ini, F mengacu pada gaya listrik total atau tekanan elektrostatik, k adalah konstanta Coulomb, q1 dan q2 adalah nilai muatan atom yang disebutkan (dalam coulomb) dan r jarak antara kedua muatan dalam meter di kotak. Sebagai catatan, perlu dicatat bahwa satuan "coulomb" atau "coulomb" didefinisikan sebagai jumlah muatan yang dibawa dalam satu detik oleh arus satu ampere dengan intensitas arus listrik.

Hasil yang diinginkan (F) mewakili gaya tarik menarik atau tolak menolak dalam Newton antara atom atau molekul bermuatan listrik.. Gaya listrik atau tekanan elektrostatik merupakan besaran vektor, sehingga selain menghitung modul, arah dan arahnya juga harus diperkirakan. Jika kita hanya memiliki dua atom yang bermain, arah gaya listrik akan sejajar dengan garis yang menghubungkan kedua muatan. Di sisi lain, tergantung pada tanda atom, artinya dapat berupa tarik-menarik (+/-) atau tolakan (+ / +, - / -).

Berdasarkan semua premis ini, serangkaian kesimpulan yang jelas dan menarik dapat ditarik: muatan-muatan yang bertanda sama mengalami gaya listrik yang cenderung memisahkannya, muatan-muatan yang bertanda berbeda mengalami gaya yang cenderung menyatukannya dan semakin dekat atom bermuatan, semakin besar modulus gaya tarik atau tolak listrik.

• Anda mungkin tertarik pada: "Potensial aksi: apa itu dan apa fasenya?"

Batasan hukum Coulombmb

Meskipun merupakan revolusi pada zamannya dan berlanjut hingga hari ini, perlu dicatat bahwa Hukum Coulomb juga melaporkan batasan tertentu. Di antara mereka, kami menemukan yang berikut:

• Beban harus menyajikan distribusi bola simetris.
• Beban tidak boleh tumpang tindih.
• Muatan harus stasioner terhadap satu sama lain.
• Untuk jarak yang sangat kecil (berdasarkan urutan ukuran atom), gaya elektrostatik lebih besar daripada gaya lain, seperti gaya nuklir kuat atau lemah.

Utilitas biologis dari tekanan elektrostatik

Fakta bahwa ada atom positif dan negatif tidak hanya berguna pada tingkat pengetahuan. Misalnya, ion sangat penting dalam fungsi sistem biologis, baik pada tingkat otot dan neurologis, dan dalam semua tugas organik. Mari kita lihat kasus konkret di mana potensial listrik diubah menjadi tindakan nyata.

Ketika otot dalam keadaan istirahat, gaya tarik menarik antara aktin dan miosin yang menyusunnya dihambat. Jika kita mengembangkan keinginan untuk melakukan gerakan tertentu (seperti mengerutkan kening), kita memancarkan potensial aksi di tingkat otak (gelombang pelepasan listrik) yang berjalan melalui sinapsis neuron ke membran neuron motorik (neuron motorik) yang terkait dengan otot yang kita inginkan kontrak.

Potensial listrik ini menyebabkan neuron motorik melepaskan pesan kimia ke jaringan otot, mengubah urutan ini dalam pelepasan asetilkolin yang mengikat reseptor membran otot. Perubahan potensial membran pada permukaan otot ini memungkinkan pembukaan saluran yang bergantung pada ion di dalam sel., yang diterjemahkan menjadi masuknya ion kalsium (Ca 2+) dalam jumlah besar setelah serangkaian langkah, mengubah konformasi aktin otot dan miosin dan memungkinkan kontraksi.

Lanjut

Seperti yang Anda lihat, tekanan elektrostatik atau gaya listrik ada di mana-mana. Listrik tidak hanya memodulasi perilaku bola lampu atau baterai, tetapi, dalam arti kata yang paling luas, memungkinkan kita untuk mengirimkan sinyal saraf. ke seluruh bagian tubuh kita dan merespons rangsangan lingkungan dengan cara seefektif mungkin.

Pada akhirnya, semuanya adalah permainan muatan: atom atau molekul dengan muatan yang sama saling tolak, sedangkan yang bermuatan berbeda ditarik, idealnya dengan gaya dalam arah linier yang akan semakin besar semakin dekat keduanya tubuh. Dengan premis-premis ini, kita dapat menggambarkan ikatan seperti ionik dan kovalen atau potensi membran sel itu sendiri, oleh karena itu, kehidupan itu sendiri dan organisasi atom makhluk hidup. Tanpa ragu, tanpa listrik kita bukan apa-apa.