Presiunea electrostatică: ce este și care sunt caracteristicile sale

Lumea electricității este interesantă. De la funcționarea unei baterii până la emisia de neuroni în corpul uman, acest set de Fenomenele fizice legate de prezența și fluxul de sarcini ne permit, ca ființe vii, să gândim, să ne mișcăm și exista.

La nivel social, electricitatea ne-a furnizat, de asemenea, o cantitate inestimabilă de resurse: transport, iluminat, aer condiționat și calcul, despre care se va spune în curând.

Este foarte curios să știi asta toate celulele vii din corpul nostru au propria lor încărcare electrică. Deoarece concentrația sărurilor este diferită în mediile intracelulare și extracelulare (calciu, clor, sodiu, potasiu etc.) o sarcină electrică și diferența de potențial sunt stabilite între ambele medii, un termen cunoscut sub numele de „ membrană".

Variația potențialului membranelor din celulele corpului ne permite să gândim (sinapsă electrică la nivel neuronal) la contractă un mușchi voluntar, datorită transmiterii potențialelor de acțiune și hiperpolarizării sau depolarizării în fiecare proces specific. După cum puteți vedea, electricitatea depășește cu mult bateria: rămâneți cu noi și

aflați totul despre presiunea electrostatică.

• Articol asociat: „Stimularea electrică transcraniană: definiție și aplicații”

Care sunt elementele de bază ale electrostaticelor?

Electrostatica este definită ca acea ramură a științei care studiază efectele reciproce care apar între corpuri ca urmare a încărcărilor lor electrice.. Toate obiectele de pe Pământ sunt formate din atomi, cele mai mici unități constitutive ale materiei cu proprietățile unui element chimic. În repaus, sarcinile pozitive ale nucleului atomic (99,94% din greutatea totală) se echilibrează cu sarcinile negative ale electronilor din jur, astfel încât obiectul este considerat a fi în repaus.

Când un atom pierde sau câștigă electroni, dobândește o sarcină electrică pozitivă sau negativă. Prin convenție obișnuită, atunci când un atom pierde unul sau mai mulți electroni este considerat „încărcat pozitiv” (deoarece protonii sunt încărcați pozitive și sunt mai numeroase decât electronii negativi), în timp ce dacă atomul integrează electroni, se întâmplă să aibă o sarcină negativă. De aici, ambii sunt numiți ioni, indiferent dacă sunt pozitivi sau negativi.

Atunci când un atom sau o moleculă capătă o sarcină, acesta devine automat influențat de câmpurile electromagnetice și le generează de la sine.. Pe baza acestei premise, putem descrie multe fenomene biologice, cum ar fi legăturile chimice. De exemplu, legătura ionică, care constă în transmiterea electronilor de la un atom metalic (mai puțin electronegativ) la cei nemetalici (mai electronegativ).

Ce este presiunea electrostatică?

Intrând în făină, ne temem că nu vă putem oferi o definiție foarte exactă a acestui termen, deoarece acesta pare să fie ușor de utilizat în comunitatea științifică. Diferite portaluri folosesc cuvântul „presiune electrostatică” pentru a desemna forța electrică de atracție sau repulsie între particule cu sarcină electrică diferită sau identică, respectiv.

Dacă îmbrățișăm acest termen, vom vedea asta cea mai corectă referire la acest fenomen electrostatic este „forța electrică”. Forța electrică sau presiunea electrostatică va fi atunci forța care apare între două sau mai multe sarcini, al cărui modul depinde de valoarea sarcinilor și de distanța care le separă (iar semnul depinde de fiecare sarcină). Acest conglomerat terminologic poate fi rezumat în următoarele puncte:

• Atomii sau moleculele încărcate suferă o forță de atracție sau respingere atunci când se apropie. Doi ioni cu aceeași sarcină se resping, dar dacă unul este pozitiv (+) și celălalt negativ (-) se apropie.
• Valoarea forței sau presiunii electrostatice este proporțională cu produsul valorii sarcinilor sale.
• Pe de altă parte, valoarea acestei forțe este invers proporțională cu pătratul distanței care separă atomii încărcați și acționează în direcția liniei care le unește.

Azi, Aceste postulări stabilite în domeniul fizicii sunt incluse sub umbrela Legii lui Coulomb, enunțată de fizicianul francez Charles-Augustin de Coulomb în anul 1785. Aceste aplicații pot fi colectate în următoarea formulă:

În această formulă, F se referă la forța electrică totală sau presiunea electrostatică, k este constanta Coulomb, q1 și q2 sunt valorile sarcinilor atomilor menționați (în coulombi) și r distanța dintre ambele sarcini în metri la pătrat. Ca o notă, trebuie remarcat faptul că unitatea "coulomb" sau "coulomb" este definită ca cantitatea de încărcare purtată într-o secundă de un curent de un amper de intensitate a curentului electric.

Rezultatul dorit (F) reprezintă forța atractivă sau respingătoare în Newton între ambii atomi sau molecule încărcate electric.. Forța electrică sau presiunea electrostatică este o mărime vectorială, astfel încât, pe lângă calculul modulului, trebuie să fie estimate și direcția și direcția acestuia. Dacă avem doar doi atomi în joc, direcția forței electrice va fi în linie cu linia care unește ambele sarcini. Pe de altă parte, în funcție de semnul atomului, sensul poate fi atracție (+/-) sau respingere (+ / +, - / -).

Pe baza tuturor acestor premise, se pot trage o serie de concluzii pe cât de clare, pe atât de fascinante: sarcinile cu același semn experimentează o forță electrică care tinde să le separe, sarcinile cu un semn diferit experimentează o forță care tinde să le unească și, cu cât atomii încărcați sunt mai apropiați, cu atât este mai mare modulul forței electrice de atracție sau respingere.

• S-ar putea să vă intereseze: „Potențial de acțiune: ce este și care sunt fazele sale?”

Limitări ale legii lui Coulomb

În ciuda faptului că a fost o revoluție în zilele sale și a continuat în vigoare astăzi, trebuie remarcat faptul că Legea lui Coulomb raportează, de asemenea, anumite limitări. Printre acestea, găsim următoarele:

• Sarcinile trebuie să prezinte o distribuție sferică simetrică.
• Încărcăturile nu trebuie să se suprapună.
• Taxele trebuie să fie staționare una față de cealaltă.
• Pentru distanțe foarte mici (în ordinea mărimii atomilor), forțele electrostatice sunt depășite de alții, cum ar fi forțele nucleare puternice sau slabe.

Utilitatea biologică a presiunii electrostatice

Faptul că există atomi pozitivi și negativi nu este util doar la nivelul cunoștințelor. De exemplu, ionii sunt esențiali în funcționarea sistemelor biologice, atât musculare, cât și neurologice, și pentru toate sarcinile organice. Să analizăm un caz concret în care potențialul electric este transformat în acte tangibile.

Atunci când un mușchi este în repaus, forțele de atracție dintre actina sa componentă și miozină sunt inhibate. Dacă dezvoltăm dorința de a efectua o mișcare specifică (cum ar fi încruntarea), vom emite un potențial de acțiune (un val de descărcare electrică) care se deplasează prin sinapsele neuronale către membrana neuronului motor (neuron motor) legat de acel mușchi pe care îl dorim contracta.

Aceste potențiale electrice determină neuronul motor să elibereze un mesaj chimic țesutului muscular, transformând această ordine în eliberarea de acetilcolină care se leagă de receptorii membranei muşchi. Această modificare a potențialului membranei pe suprafața musculară permite deschiderea canalelor dependente de ioni în celule., care se traduce printr-un aflux masiv de ioni de calciu (Ca 2+) după o serie de pași, schimbând conformația actinei și miozinei musculare și permițând contracția.

Relua

După cum puteți vedea, presiunile electrostatice sau forțele electrice sunt peste tot. Electricitatea nu numai că modulează comportamentul unui bec sau a unei baterii, ci, în sensul cel mai larg al cuvântului, ne permite să transmitem semnale nervoase către toate părțile corpului nostru și răspund la stimulii de mediu în cel mai eficient mod posibil.

În cele din urmă, totul este un joc de sarcini: atomii sau moleculele cu aceeași sarcină se resping reciproc, în timp ce cei cu sarcini diferiți sunt atrași, în mod ideal cu o forță într-o direcție liniară care va fi mai mare cu cât cei doi sunt mai aproape corpuri. Cu aceste premise, putem descrie legături precum ionice și covalente sau potențialul membranelor celulare în sine, prin urmare, viața însăși și organizarea atomică a ființelor vii. Fără îndoială, fără electricitate nu suntem nimic.