Электростатическое давление: что это такое и каковы его характеристики

Мир электричества захватывающий. От работы батареи до излучения нейронов в человеческом теле этот набор Физические явления, связанные с наличием и потоком зарядов, позволяют нам, как живым существам, думать, двигаться и существовать.

На социальном уровне электричество также предоставило нам неоценимое количество ресурсов: транспорт, освещение, кондиционирование воздуха и вычислительную технику, о чем вскоре говорят.

Очень любопытно узнать, что все живые клетки в нашем теле имеют свой собственный электрический заряд. Поскольку концентрация солей во внутриклеточной и внеклеточной среде различна (кальций, хлор, натрий, калий и т. Д.) электрический заряд и разность потенциалов устанавливаются между обеими средами, термин, известный как " мембрана ».

Изменение потенциалов мембран в клетках тела позволяет нам думать (электрический синапс на уровне нейронов) сокращать произвольную мышцу из-за передачи потенциалов действия и гиперполяризации или деполяризации в каждом процессе конкретный. Как видите, электричество выходит далеко за рамки аккумулятора: оставайтесь с нами и

узнать все об электростатическом давлении.

• Связанная статья: «Транскраниальная электростимуляция: определение и применение»

Каковы основы электростатики?

Электростатика определяется как отрасль науки, изучающая взаимные эффекты, возникающие между телами в результате их электрических зарядов.. Все объекты на Земле состоят из атомов, мельчайших составляющих единиц вещества, обладающих свойствами химического элемента. В состоянии покоя положительные заряды ядра атома (99,94% от общего веса) уравновешиваются отрицательными зарядами окружающих электронов, поэтому объект считается покоящимся.

Когда атом теряет или приобретает электроны, он приобретает положительный или отрицательный электрический заряд. По общепринятому соглашению, когда атом теряет один или несколько электронов, он считается «положительно заряженным» (поскольку протоны заряжены положительных, и их больше, чем отрицательных электронов), тогда как если атом объединяет электроны, он имеет отрицательный заряд. Отсюда оба называются ионами, независимо от того, положительные они или отрицательные.

Когда атом или молекула приобретает заряд, они автоматически попадают под влияние электромагнитных полей и сами генерируют их.. Основываясь на этой предпосылке, мы можем описать многие биологические явления, такие как химические связи. Например, ионная связь, которая состоит из передачи электронов от металлического атома (менее электроотрицательный) к неметаллическому (более электроотрицательный).

Что такое электростатическое давление?

Говоря о муке, мы опасаемся, что не сможем дать вам очень точное определение этого термина, поскольку он, кажется, немного не используется в научном сообществе. Различные порталы используют слово «электростатическое давление» для обозначения электрической силы притяжения или отталкивания между частицами с различным или идентичным электрическим зарядом соответственно.

Если мы примем этот термин, мы увидим, что Правильнее всего называть это электростатическое явление «электрическая сила».. Тогда электрическая сила или электростатическое давление будет силой, возникающей между двумя или более зарядами, модуль которой зависит от величины зарядов и расстояния, которое их разделяет (а знак зависит от каждого нагрузка). Этот терминологический конгломерат можно резюмировать в следующих пунктах:

• При приближении заряженные атомы или молекулы испытывают силу притяжения или отталкивания. Два иона с одинаковым зарядом отталкиваются друг от друга, но если один положительный (+), а другой отрицательный (-), они сближаются.
• Величина электростатической силы или давления пропорциональна произведению стоимости его зарядов.
• С другой стороны, величина этой силы обратно пропорциональна квадрату расстояния, которое разделяет заряженные атомы и действует в направлении соединяющей их линии.

Сегодня, Эти постулаты, принятые в области физики, включены в закон Кулона., провозглашенный французским физиком Шарлем-Огюстеном де Куломбом в 1785 году. Эти приложения можно собрать по следующей формуле:

В этой формуле F относится к полной электрической силе или электростатическому давлению, k - постоянная Кулона, q1 и q2 - значения зарядов упомянутых атомов (в кулонах), а r - расстояние между обоими зарядами в метрах при квадратный. В качестве примечания следует отметить, что единица «кулон» или «кулон» определяется как количество заряда, переносимого за одну секунду током силы электрического тока в один ампер.

Желаемый результат (F) представляет силу притяжения или отталкивания в Ньютонах между электрически заряженными атомами или молекулами.. Электрическая сила или электростатическое давление является векторной величиной, поэтому, помимо вычисления модуля, необходимо также оценить его направление и направление. Если у нас есть только два атома в игре, направление электрической силы будет совпадать с линией, соединяющей оба заряда. С другой стороны, в зависимости от знака атома значение может иметь притяжение (+/-) или отталкивание (+ / +, - / -).

На основе всех этих предпосылок можно сделать ряд ясных и увлекательных выводов: заряды одного знака испытывают электрическую силу, которая стремится разделить их, заряды другого знака испытывают силу, которая стремится их объединить и чем ближе заряженные атомы, тем больше модуль электрической силы притяжения или отталкивания.

• Вам может быть интересно: «Потенциал действия: что это такое и каковы его фазы?»

Ограничения закона Кулона

Несмотря на то, что это была революция в свое время и продолжает действовать сегодня, следует отметить, что Закон Кулона также сообщает об определенных ограничениях.. Среди них мы находим следующие:

• Нагрузки должны иметь симметричное сферическое распределение.
• Нагрузки не должны перекрываться.
• Заряды должны быть стационарными по отношению друг к другу.
• На очень малых расстояниях (порядка размера атомов) электростатические силы перевешиваются другими, такими как сильные или слабые ядерные силы.

Биологическая полезность электростатического давления

Тот факт, что есть положительные и отрицательные атомы, полезен не только на уровне знаний.. Например, ионы необходимы для функционирования биологических систем как на мышечном, так и на неврологическом уровне, а также во всех органических задачах. Давайте рассмотрим конкретный случай, в котором электрический потенциал трансформируется в материальные акты.

Когда мышца находится в состоянии покоя, силы притяжения между актином и миозином, составляющими ее, подавляются. Если у нас возникает желание выполнить определенное движение (например, нахмуриться), мы испускаем потенциал действия на уровне мозга (волна электрический разряд), который проходит через нейронные синапсы к мембране двигательного нейрона (двигательного нейрона), относящегося к той мышце, которую мы хотим договор.

Эти электрические потенциалы заставляют мотонейрон передавать химическое сообщение мышечной ткани, преобразовывая этот порядок в высвобождение ацетилхолина, который связывается с рецепторами мембраны мышца. Это изменение мембранного потенциала на поверхности мышц позволяет открывать ионно-зависимые каналы внутри клеток., что приводит к массовому притоку ионов кальция (Ca 2+) после ряда шагов, изменяющих конформацию мышечного актина и миозина и позволяющих сокращаться.

Резюме

Как видите, электростатическое давление или электрические силы присутствуют повсюду. Электричество не только модулирует поведение лампочки или батареи, но, в самом широком смысле слова, позволяет нам передавать нервные сигналы. ко всем частям нашего тела и максимально эффективно реагировать на раздражители окружающей среды.

В конце концов, все представляет собой игру зарядов: атомы или молекулы с одинаковым зарядом отталкиваются друг от друга, а атомы с зарядами разные притягиваются, в идеале с силой в линейном направлении, которая будет тем больше, чем ближе они друг к другу тела. С помощью этих предпосылок мы можем описать такие связи, как ионные и ковалентные, или потенциал самих клеточных мембран, следовательно, саму жизнь и атомную организацию живых существ. Без сомнения, без электричества мы ничто.