Elektrostatiskais spiediens: kas tas ir un kādas ir tā īpašības

Elektrības pasaule ir aizraujoša. Sākot no akumulatora darbības līdz neironu emisijai cilvēka ķermenī, šis komplekts Fiziskās parādības, kas saistītas ar lādiņu klātbūtni un plūsmu, ļauj mums kā dzīvām būtnēm domāt, kustēties un pastāvēt.

Sociālajā līmenī elektroenerģija mums ir nodrošinājusi arī nenovērtējamu resursu daudzumu: transportu, apgaismojumu, gaisa kondicionēšanu un skaitļošanu, kas drīz tiek teikts.

Ir ļoti interesanti to zināt visām mūsu ķermeņa dzīvajām šūnām ir savs elektriskais lādiņš. Tā kā sāļu koncentrācija intracelulārajā un ārpusšūnu vidē ir atšķirīga (kalcijs, hlors, nātrijs, kālijs utt.) starp abiem nesējiem tiek noteikta elektriskā lādiņa un potenciāla starpība, termins pazīstams kā " membrāna ".

Ķermeņa šūnu membrānu potenciāla variācija ļauj mums domāt (elektriskā sinapses neironu līmenī) noslīgt brīvprātīgu muskuļu, pateicoties darbības potenciāla pārnešanai un hiperpolarizācijai vai depolarizācijai katrā procesā specifiski. Kā redzat, elektrība tālu pārsniedz akumulatoru: palieciet pie mums un uzziniet visu par elektrostatisko spiedienu.

• Saistītais raksts: "Transkraniālā elektriskā stimulācija: definīcija un pielietojums"

Kādi ir elektrostatikas pamati?

Elektrostatika ir definēta kā tā zinātnes nozare, kas pēta savstarpējās sekas, kas ķermeņiem rodas to elektrisko lādiņu rezultātā.. Visus objektus uz Zemes veido atomi, mazākās matērijas sastāvdaļas ar ķīmiskā elementa īpašībām. Mierīgā stāvoklī atoma kodola pozitīvie lādiņi (99,94% no kopējā svara) līdzsvarojas ar apkārtējo elektronu negatīvajiem lādiņiem, tāpēc objekts tiek uzskatīts par miera stāvoklī.

Kad atoms zaudē vai iegūst elektronus, tas iegūst pozitīvu vai negatīvu elektrisko lādiņu. Pēc parastās vienošanās, kad atoms zaudē vienu vai vairākus elektronus, tas tiek uzskatīts par "pozitīvi uzlādētu" (jo protoni ir uzlādēti pozitīvs un to skaits ir lielāks nekā negatīvo elektronu), turpretī, ja atoms integrē elektronus, tam ir negatīvs lādiņš. Turpmāk abus sauc par joniem, neatkarīgi no tā, vai tie ir pozitīvi vai negatīvi.

Kad atoms vai molekula iegūst lādiņu, tas automātiski nonāk elektromagnētisko lauku ietekmē un pats tos ģenerē.. Pamatojoties uz šo pieņēmumu, mēs varam aprakstīt daudzas bioloģiskas parādības, piemēram, ķīmiskās saites. Piemēram, jonu saite, kas sastāv no elektronu pārneses no metāla atoma (mazāk elektronegatīva) uz nemetālisku (vairāk elektronegatīva).

Kas ir elektrostatiskais spiediens?

Ievadot miltus, mēs baidāmies, ka nevaram jums precīzi definēt šo terminu, jo šķiet, ka tas zinātnes aprindās ir nedaudz izmantots. Dažādi portāli izmanto vārdu "elektrostatiskais spiediens", lai apzīmētu elektrisko pievilkšanās vai atgrūšanas spēku starp daļiņām ar attiecīgi atšķirīgu vai identisku elektrisko lādiņu.

Ja mēs pieņemsim šo terminu, mēs to redzēsim vispareizāk atsaukties uz šo elektrostatisko parādību ir "elektriskais spēks". Elektriskais spēks vai elektrostatiskais spiediens tad būs spēks, kas parādās starp diviem vai vairākiem lādiņiem, kura modulis ir atkarīgs no lādiņu vērtības un attāluma, kas tos atdala (un zīme ir atkarīga no katra slodze). Šo terminoloģisko konglomerātu var apkopot šādos punktos:

• Uzlādētie atomi vai molekulas, tuvojoties, cieš pievilcības vai atgrūšanas spēku. Divi joni ar tādu pašu lādiņu viens otru atgrūž, bet, ja viens ir pozitīvs (+) un otrs negatīvs (-), tie tuvojas.
• Elektrostatiskā spēka vai spiediena vērtība ir proporcionāla tā lādiņu vērtības reizinājumam.
• No otras puses, šī spēka vērtība ir apgriezti proporcionāla attāluma kvadrātam, kas atdala uzlādētos atomus un darbojas līnijas virzienā, kas tos savieno.

Šodien Šīs fizikas jomā nokārtotās postulācijas ir iekļautas Kulona likuma likumā, kuru 1785. gadā izteicis franču fiziķis Čārlzs-Augustīns de Kulons. Šos pieteikumus var apkopot pēc šādas formulas:

Šajā formulā F attiecas uz kopējo elektrisko spēku vai elektrostatisko spiedienu, k ir Kulona konstante, q1 un q2 ir minēto atomu lādiņu vērtības (kulonos) un r attālums starp abiem lādiņiem metros pie kvadrāts. Kā piezīmi jāatzīmē, ka vienība "kulons" vai "kulons" ir definēta kā lādiņa daudzums, ko vienā sekundē pārnes viena ampēra elektriskās strāvas intensitātes strāva.

Vēlamais rezultāts (F) atspoguļo pievilcīgo vai atgrūšanas spēku Ņūtonos starp abiem elektriski uzlādētiem atomiem vai molekulām.. Elektriskais spēks vai elektrostatiskais spiediens ir vektora lielums, tāpēc papildus moduļa aprēķināšanai jānovērtē arī tā virziens un virziens. Ja mums spēlē tikai divi atomi, elektriskā spēka virziens būs saskaņā ar līniju, kas savieno abus lādiņus. No otras puses, atkarībā no atoma zīmes nozīme var būt pievilcība (+/-) vai atgrūšana (+ / +, - / -).

Pamatojoties uz visām šīm telpām, var izdarīt virkni secinājumu, kas ir tikpat skaidri kā aizraujoši: uzlādē ar tādu pašu zīmi elektrisko spēku, kas tos mēdz atdalīt, uzlādē ar citu zīmi - spēku, kas tos mēdz apvienot un jo tuvāk ir uzlādēti atomi, jo lielāks ir pievilkšanās vai atgrūšanas elektriskā spēka modulis.

• Jūs varētu interesēt: "Darbības potenciāls: kas tas ir un kādi ir tā posmi?"

Kulona likuma ierobežojumi

Neskatoties uz to, ka tā ir bijusi revolūcija un turpina darboties arī šodien, jāatzīmē, ka Kulombas likums arī ziņo par dažiem ierobežojumiem. Starp tiem mēs atrodam sekojošo:

• Slodzēm ir jābūt simetriskam sfēriskam sadalījumam.
• Slodzes nedrīkst pārklāties.
• Uzlādēm jābūt nekustīgām attiecībā pret otru.
• Ļoti mazos attālumos (pēc atomu lieluma secības) elektrostatiskos spēkus atsver citi, piemēram, spēcīgi vai vāji kodolspēki.

Elektrostatiskā spiediena bioloģiskā lietderība

Fakts, ka ir pozitīvi un negatīvi atomi, ir noderīgs ne tikai zināšanu līmenī. Piemēram, joniem ir būtiska nozīme gan muskuļu, gan neiroloģisko bioloģisko sistēmu darbībā un visos organiskajos uzdevumos. Apskatīsim konkrētu gadījumu, kurā elektriskais potenciāls tiek pārveidots taustāmos aktos.

Kad muskuļi ir miera stāvoklī, tiek kavēti pievilcīgie spēki starp tā sastāvdaļu aktīnu un miozīnu. Ja mums rodas vēlme veikt noteiktu kustību (piemēram, saraukt pieri), mēs izstarojam darbības potenciālu ( elektriskā izlāde), kas caur neironu sinapsēm pārvietojas uz motora neirona (motora neirona) membrānu, kas saistīta ar šo vēlamo muskuļu līgumu.

Šie elektriskie potenciāls izraisa neironu izdalīšanos ķīmiskos ziņojumos muskuļu audos, pārveidojot šo secību, izdalot acetilholīnu, kas saistās ar membrānas receptoriem muskuļi. Šīs membrānas potenciāla izmaiņas uz muskuļu virsmas ļauj atvērt jonu atkarīgos kanālus šūnās., kas pēc virknes darbību pārvēršas par masīvu kalcija jonu (Ca 2+) pieplūdumu, mainot muskuļu aktīna un miozīna konformāciju un ļaujot sarauties.

Turpināt

Kā redzat, elektrostatiskais spiediens vai elektriskie spēki ir visur. Elektrība ne tikai modulē spuldzes vai akumulatora darbību, bet šī vārda plašākajā nozīmē ļauj mums pārraidīt nervu signālus visām ķermeņa daļām un pēc iespējas efektīvāk reaģē uz vides stimuliem.

Galu galā viss ir lādiņu spēle: atomi vai molekulas ar tādu pašu lādiņu viens otru atgrūž, savukārt tie, kuriem ir lādiņi dažādi tiek piesaistīti, ideālā gadījumā ar spēku lineārā virzienā, kas būs lielāks, jo tuvāk būs abi ķermeņiem. Ar šīm telpām mēs varam aprakstīt tādas saites kā jonu un kovalentu vai pašu šūnu membrānu potenciālu, tātad pašu dzīvi un dzīvo būtņu atomu organizāciju. Bez šaubām, bez elektrības mēs neesam nekas.