Elektrostatisk trykk: hva er det og hva er dets egenskaper

Verden med elektrisitet er spennende. Fra driften av et batteri til utslipp av nevroner i menneskekroppen, dette settet med Fysiske fenomener knyttet til tilstedeværelsen og strømmen av ladninger lar oss som levende vesener tenke, bevege oss og eksistere.

På et sosialt nivå har strøm også gitt oss en uvurderlig mengde ressurser: transport, belysning, klimaanlegg og databehandling, som snart blir sagt.

Det er veldig nysgjerrig å vite det alle levende celler i kroppen vår har sin egen elektriske ladning. Siden konsentrasjonen av salter er forskjellig i det intracellulære og det ekstracellulære miljøet (kalsium, klor, natrium, kalium, etc.) en elektrisk ladning og potensiell forskjell er etablert mellom begge medier, et begrep kjent som " membran".

Variasjonen i potensialene til membraner i kroppens celler lar oss tenke (elektrisk synaps på nevronalt nivå) til kontrakt en frivillig muskel på grunn av overføring av handlingspotensialer og hyperpolarisering eller depolarisering i hver prosess spesifikk. Som du kan se, går strøm langt utover et batteri: bli hos oss og

finn ut alt om elektrostatisk trykk.

• Relatert artikkel: "Transkraniell elektrisk stimulering: definisjon og applikasjoner"

Hva er det grunnleggende om elektrostatikk?

Elektrostatikk er definert som den gren av vitenskapen som studerer de gjensidige effektene som oppstår mellom legemer som et resultat av deres elektriske ladninger.. Alle gjenstander på jorden består av atomer, de minste bestanddelene av materie med egenskapene til et kjemisk element. I hvile balanserer de positive ladningene i atomkjernen (99,94% av totalvekten) med de negative ladningene til de omkringliggende elektronene, så objektet anses å være i ro.

Når et atom mister eller får elektroner, får det en positiv eller negativ elektrisk ladning. Ved vanlig konvensjon, når et atom mister en eller flere elektroner, betraktes det som "positivt ladet" (siden protoner er ladet positive og de er mer i antall enn de negative elektronene), mens hvis atomet integrerer elektroner, har det tilfeldigvis en negativ ladning. Herfra kalles begge ioner, enten de er positive eller negative.

Når et atom eller molekyl får en ladning, blir det automatisk påvirket av elektromagnetiske felt og genererer dem av seg selv.. Basert på denne forutsetningen kan vi beskrive mange biologiske fenomener, for eksempel kjemiske bindinger. For eksempel den ioniske bindingen, som består av overføring av elektroner fra et metallatom (mindre elektronegativt) til ikke-metalliske (mer elektronegativt).

Hva er elektrostatisk trykk?

Når vi går inn i mel, frykter vi at vi ikke kan gi deg en veldig nøyaktig definisjon av dette begrepet, da det ser ut til å være litt ute av bruk i det vitenskapelige samfunnet. Ulike portaler bruker ordet "elektrostatisk trykk" for å betegne den elektriske tiltrekningskraften eller frastøtingen mellom partikler med henholdsvis forskjellig eller identisk elektrisk ladning.

Hvis vi omfavner dette begrepet, vil vi se det det mest riktige å referere til dette elektrostatiske fenomenet er "elektrisk kraft". Den elektriske kraften eller det elektrostatiske trykket vil da være kraften som vises mellom to eller flere ladninger, hvis modul avhenger av verdien av ladningene og avstanden som skiller dem (og tegnet avhenger av hver laste). Dette terminologiske konglomeratet kan oppsummeres i følgende punkter:

• Ladede atomer eller molekyler lider av en tiltrekningskraft eller frastøting når de nærmer seg. To ioner med samme ladning frastøter hverandre, men hvis den ene er positiv (+) og den andre negative (-), kommer de nærmere.
• Verdien av den elektrostatiske kraften eller trykket er proporsjonal med produktet av verdien av ladningene.
• På den annen side er verdien av denne kraften omvendt proporsjonal med kvadratet av avstanden som skiller de ladede atomene og virker i retning av linjen som forbinder dem.

I dag, Disse postuleringene som er avgjort innen fysikk, er inkludert under paraplyen til Coulombs lov, bekjentgjort av den franske fysikeren Charles-Augustin de Coulomb i år 1785. Disse applikasjonene kan samles inn i følgende formel:

I denne formelen refererer F til den totale elektriske kraften eller det elektrostatiske trykket, k er Coulomb-konstanten, q1 og q2 er verdiene for ladningene til atomene som er nevnt (i coulombs) og r avstanden mellom begge ladningene i meter ved torget. Som et notat skal det bemerkes at enheten "coulomb" eller "coulomb" er definert som ladningsmengden som bæres i ett sekund av en strøm på en ampere elektrisk strømintensitet.

Det ønskede resultatet (F) representerer den attraktive eller frastøtende kraften i Newton mellom begge elektrisk ladede atomer eller molekyler.. Den elektriske kraften eller det elektrostatiske trykket er en vektormengde, så i tillegg til å beregne modulen, må retning og retning også estimeres. Hvis vi bare har to atomer i spill, vil retningen til den elektriske kraften være i tråd med linjen som forbinder begge ladningene. På den annen side, avhengig av atomets tegn, kan sansen være tiltrekning (+/-) eller frastøting (+ / +, - / -).

Basert på alle disse premissene kan det trekkes en rekke konklusjoner som er like klare som de er fascinerende: ladninger med samme skilt opplever en elektrisk kraft som har en tendens til å skille dem, ladninger med et annet skilt opplever en kraft som har en tendens til å forene dem og jo nærmere de ladede atomene er, jo større er modulen til den elektriske tiltrekningskraften eller frastøtingen.

• Du kan være interessert i: "Handlingspotensial: hva er det og hva er fasene?"

Begrensninger i Coulombs lov

Til tross for at det var en revolusjon på sin tid og fortsatt i kraft i dag, bør det bemerkes at Coulombs lov rapporterer også om visse begrensninger. Blant dem finner vi følgende:

• Lastene må ha en symmetrisk sfærisk fordeling.
• Last må ikke overlappe hverandre.
• Avgiftene må være stasjonære i forhold til hverandre.
• For svært små avstander (i størrelsesorden atomer), oppveies de elektrostatiske kreftene av andre, for eksempel sterke eller svake atomkrefter.

Den biologiske nytten av elektrostatisk trykk

Det at det er positive og negative atomer er ikke bare nyttig på kunnskapsnivå. For eksempel er ioner essensielle i funksjonen til biologiske systemer, både muskulære og nevrologiske, og for alle organiske oppgaver. La oss se på et konkret tilfelle der det elektriske potensialet blir transformert til håndgripelige handlinger.

Når en muskel er i ro, hemmes de attraktive kreftene mellom actin og myosin som komponerer den. Hvis vi utvikler ønsket om å utføre en spesifikk bevegelse (for eksempel å rynke pannen), sender vi ut et handlingspotensial (en bølge av elektrisk utladning) som beveger seg gjennom nevronale synapser til membranen til motorneuronet (motorneuronet) relatert til den muskelen vi ønsker kontrakt.

Disse elektriske potensialene får motorneuronet til å frigjøre en kjemisk melding til muskelvevet, transformere denne ordren til frigjøring av acetylkolin som binder seg til reseptorene til membranen i muskel. Denne endringen i membranpotensial på muskeloverflaten tillater åpning av ioneavhengige kanaler i cellene., som oversettes til en massiv tilstrømning av kalsiumioner (Ca 2+) etter en serie trinn, som endrer konformasjonen av muskelaktin og myosin og tillater sammentrekning.

Gjenoppta

Som du kan se, er elektrostatiske trykk eller elektriske krefter overalt. Elektrisitet modulerer ikke bare oppførselen til en lyspære eller et batteri, men tillater oss, i ordets bredeste forstand, å overføre nervesignaler til alle kroppsdeler og svare på miljøstimuli på en mest mulig effektiv måte.

Til slutt er alt et ladningsspill: atomer eller molekyler med samme ladning frastøter hverandre, mens de med ladninger forskjellige tiltrekkes, ideelt sett med en kraft i en lineær retning som vil være større jo nærmere de to er kropper. Med disse premissene kan vi beskrive bindinger som ionisk og kovalent eller potensialet til selve cellemembranene, derfor selve livet og atomorganisasjonen til levende vesener. Uten tvil, uten strøm er vi ingenting.