Elektrostatische druk: wat is het en wat zijn de kenmerken ervan?

De wereld van elektriciteit is spannend. Van de werking van een batterij tot de emissie van neuronen in het menselijk lichaam, deze set van Fysieke verschijnselen die verband houden met de aanwezigheid en stroom van ladingen stellen ons als levende wezens in staat om te denken, te bewegen en bestaan.

Op sociaal vlak heeft elektriciteit ons ook voorzien van een onschatbare hoeveelheid middelen: transport, verlichting, airconditioning en computers, zoals binnenkort wordt gezegd.

Het is heel curieus om dat te weten alle levende cellen in ons lichaam hebben hun eigen elektrische lading. Aangezien de concentratie van zouten verschillend is in de intracellulaire en de extracellulaire omgeving (calcium, chloor, natrium, kalium, enz.) een elektrische lading en een potentiaalverschil worden vastgesteld tussen beide media, een term die bekend staat als " membraan".

De variatie in de potentialen van membranen in lichaamscellen stelt ons in staat om te denken (elektrische synaps op neuronaal niveau) om een willekeurige spier samentrekken, vanwege de overdracht van actiepotentialen en hyperpolarisatie of depolarisatie in elk proces specifiek. Zoals je kunt zien, gaat elektriciteit veel verder dan een batterij: blijf bij ons en

kom alles te weten over elektrostatische druk.

• Gerelateerd artikel: "Transcraniële elektrische stimulatie: definitie en toepassingen"

Wat zijn de basisprincipes van elektrostatica?

Elektrostatica wordt gedefinieerd als die tak van wetenschap die de wederzijdse effecten bestudeert die tussen lichamen optreden als gevolg van hun elektrische ladingen.. Alle objecten op aarde zijn opgebouwd uit atomen, de kleinste samenstellende eenheden van materie met de eigenschappen van een chemisch element. In rust balanceren de positieve ladingen van de atoomkern (99,94% van het totale gewicht) met de negatieve ladingen van de omringende elektronen, dus het object wordt als in rust beschouwd.

Wanneer een atoom elektronen verliest of wint, krijgt het een positieve of negatieve elektrische lading. Als een atoom een ​​of meer elektronen verliest, wordt het volgens de algemene afspraak als "positief geladen" beschouwd (aangezien protonen positief en ze zijn meer in aantal dan de negatieve elektronen), terwijl als het atoom elektronen integreert, het toevallig een negatieve lading heeft. Vanaf hier worden beide ionen genoemd, of ze nu positief of negatief zijn.

Wanneer een atoom of molecuul een lading krijgt, wordt het automatisch beïnvloed door elektromagnetische velden en genereert het deze zelf.. Op basis van dit uitgangspunt kunnen we veel biologische fenomenen beschrijven, zoals chemische bindingen. Bijvoorbeeld de ionische binding, die bestaat uit de overdracht van elektronen van een metallisch atoom (minder elektronegatief) naar niet-metalen (meer elektronegatief).

Wat is elektrostatische druk?

Als we meel invoeren, vrezen we dat we u geen zeer exacte definitie van deze term kunnen geven, omdat deze enigszins buiten gebruik lijkt te zijn in de wetenschappelijke gemeenschap. Verschillende portalen gebruiken het woord "elektrostatische druk" om de elektrische kracht van aantrekking of afstoting tussen deeltjes met respectievelijk verschillende of identieke elektrische lading aan te duiden.

Als we deze term omarmen, zullen we zien dat de meest correcte om naar dit elektrostatische fenomeen te verwijzen is "elektrische kracht". De elektrische kracht of elektrostatische druk is dan de kracht die optreedt tussen twee of meer ladingen, waarvan de modulus afhangt van de waarde van de ladingen en de afstand die ze scheidt (en het teken hangt van elk af) laden). Dit terminologische conglomeraat kan in de volgende punten worden samengevat:

• Geladen atomen of moleculen ondervinden bij nadering een aantrekkingskracht of afstoting. Twee ionen met dezelfde lading stoten elkaar af, maar als de ene positief (+) is en de andere negatief (-) komen ze dichterbij.
• De waarde van de elektrostatische kracht of druk is evenredig met het product van de waarde van zijn ladingen.
• Aan de andere kant is de waarde van deze kracht omgekeerd evenredig met het kwadraat van de afstand die de geladen atomen scheidt en werkt in de richting van de lijn die hen verbindt.

Vandaag, Deze veronderstellingen die op het gebied van de natuurkunde zijn vastgesteld, vallen onder de paraplu van de wet van Coulomb, uitgesproken door de Franse natuurkundige Charles-Augustin de Coulomb in het jaar 1785. Deze toepassingen kunnen worden verzameld in de volgende formule:

In deze formule verwijst F naar de totale elektrische kracht of elektrostatische druk, k is de Coulomb-constante, q1 en q2 zijn de waarden van de ladingen van de genoemde atomen (in coulombs) en r de afstand tussen beide ladingen in meters bij plein. Als een opmerking moet worden opgemerkt dat de eenheid "coulomb" of "coulomb" wordt gedefinieerd als de hoeveelheid lading die in één seconde wordt gedragen door een stroom van één ampère elektrische stroomintensiteit.

Het gewenste resultaat (F) vertegenwoordigt de aantrekkende of afstotende kracht in Newton tussen beide elektrisch geladen atomen of moleculen.. De elektrische kracht of elektrostatische druk is een vectorgrootheid, dus naast het berekenen van de module moet ook de richting en richting worden geschat. Als we maar twee atomen in het spel hebben, zal de richting van de elektrische kracht in lijn zijn met de lijn die beide ladingen verbindt. Aan de andere kant, afhankelijk van het teken van het atoom, kan het zintuig aantrekking (+/-) of afstoting (+ / +, - / -) zijn.

Op basis van al deze premissen kan een reeks conclusies worden getrokken die even duidelijk als fascinerend zijn: ladingen met hetzelfde teken ervaren een elektrische kracht die de neiging heeft ze te scheiden, ladingen met een ander teken ervaren een kracht die hen probeert te verenigen en, hoe dichter de geladen atomen zijn, hoe groter de modulus van de elektrische aantrekkingskracht of afstoting.

• Mogelijk bent u geïnteresseerd in: "Actiepotentiaal: wat is het en wat zijn de fasen?"

Beperkingen van de wet van Coulomb

Ondanks dat het destijds een revolutie was en vandaag de dag nog steeds van kracht is, moet worden opgemerkt dat: De wet van Coulomb meldt ook bepaalde beperkingen. Onder hen vinden we het volgende:

• De belastingen moeten een symmetrische sferische verdeling hebben.
• Belastingen mogen elkaar niet overlappen.
• De ladingen moeten stationair zijn ten opzichte van elkaar.
• Voor zeer kleine afstanden (in de orde van grootte van atomen) worden de elektrostatische krachten gecompenseerd door andere, zoals sterke of zwakke kernkrachten.

Het biologische nut van elektrostatische druk

Het feit dat er positieve en negatieve atomen zijn, is niet alleen nuttig op het niveau van kennis. Ionen zijn bijvoorbeeld essentieel in het functioneren van biologische systemen, zowel op spier- als neurologisch niveau, en bij alle organische taken. Laten we eens kijken naar een concreet geval waarin de elektrische potentiaal wordt omgezet in tastbare handelingen.

Wanneer een spier in rust is, worden de aantrekkingskrachten tussen de actine en myosine waaruit de spier bestaat geremd. Als we de wens ontwikkelen om een ​​bepaalde beweging uit te voeren (zoals fronsen), zenden we een actiepotentiaal uit op het niveau van de hersenen (een golf van elektrische ontlading) die door neuronale synapsen reist naar het membraan van het motorneuron (motorneuron) gerelateerd aan die spier die we willen contract.

Deze elektrische potentialen zorgen ervoor dat het motorneuron een chemische boodschap afgeeft aan spierweefsel, het transformeren van deze volgorde in de afgifte van acetylcholine die bindt aan de receptoren van het membraan van de spier. Deze verandering in membraanpotentiaal op het spieroppervlak maakt het openen van ion-afhankelijke kanalen in cellen mogelijk., wat zich vertaalt in een massale instroom van calciumionen (Ca 2+) na een reeks stappen, waardoor de conformatie van spieractine en myosine verandert en contractie mogelijk wordt.

Hervat

Zoals je kunt zien, zijn er overal elektrostatische drukken of elektrische krachten. Elektriciteit moduleert niet alleen het gedrag van een gloeilamp of een batterij, maar stelt ons in de breedste zin van het woord in staat om zenuwsignalen uit te zenden naar alle delen van ons lichaam en reageren op omgevingsprikkels op de meest effectieve manier.

Uiteindelijk is alles een spel van ladingen: atomen of moleculen met dezelfde lading stoten elkaar af, terwijl die met ladingen verschillende worden aangetrokken, idealiter met een kracht in een lineaire richting die groter zal zijn naarmate de twee dichter bij elkaar liggen lichamen. Met deze premissen kunnen we bindingen beschrijven zoals ionisch en covalent of het potentieel van celmembranen zelf, dus het leven zelf en de atomaire organisatie van levende wezens. Zonder twijfel zijn we niets zonder elektriciteit.