Електростатички притисак: шта је то и које су његове карактеристике

Свет електричне енергије је узбудљив. Од рада батерије до емисије неурона у људском телу, овај скуп Физички феномени повезани са присуством и протоком наелектрисања омогућавају нам да као жива бића размишљамо, крећемо се и постоје.

На друштвеном нивоу, електрична енергија нам је такође обезбедила непроцењиву количину ресурса: превоз, осветљење, климатизацију и рачунарство, о чему се ускоро говори.

Врло је радознало то знати све живе ћелије у нашем телу имају свој електрични набој. Како се концентрација соли разликује у унутарћелијском и ванћелијском окружењу (калцијум, хлор, натријум, калијум итд.) успостављају се електрични набој и разлика потенцијала између оба медија, термин познат као " мембрана ".

Варирање потенцијала мембрана у телесним ћелијама омогућава нам да мислимо (електрична синапса на неуронском нивоу) да уговорити добровољни мишић, услед преноса акционих потенцијала и хиперполаризације или деполаризације у сваком процесу специфична. Као што видите, струја иде далеко даље од батерије: останите с нама и сазнајте све о електростатичком притиску.

• Повезани чланак: „Транскранијална електрична стимулација: дефиниција и примене“

Које су основе електростатике?

Електростатика је дефинисана као она грана науке која проучава међусобне ефекте који се јављају између тела као резултат њихових електричних наелектрисања.. Сви објекти на Земљи састоје се од атома, најмањих саставних јединица материје са својствима хемијског елемента. У стању мировања позитивна наелектрисања атомског језгра (99,94% укупне тежине) уравнотежују се са негативним наелектрисањима околних електрона, па се сматра да објекат мирује.

Када атом изгуби или добије електроне, он добија позитиван или негативан електрични набој. Уобичајено, када атом изгуби један или више електрона, сматра се „позитивно наелектрисаним“ (пошто су протони наелектрисани позитивни и они су бројнији од негативних електрона), док ако атом интегрише електроне, дешава се да има негативан набој. Одавде се оба називају јони, било да су позитивни или негативни.

Када атом или молекул стекне наелектрисање, аутоматски постаје под утицајем електромагнетних поља и сам их генерише.. На основу ове премисе можемо описати многе биолошке појаве, попут хемијских веза. На пример, јонска веза, која се састоји од преноса електрона од металног атома (мање електронегативног) до неметалног (електронегативнијег).

Шта је електростатички притисак?

Улазећи у брашно, бојимо се да вам не можемо дати сасвим тачну дефиницију овог израза, јер се чини да је помало ван употребе у научној заједници. Разни портали користе реч „електростатички притисак“ да означе електричну силу привлачења или одбијања између честица са различитим или идентичним електричним наелектрисањем.

Ако прихватимо овај израз, видећемо то најтачније се позвати на овај електростатички феномен је „електрична сила“. Тада ће електрична сила или електростатички притисак бити сила која се појављује између два или више наелектрисања, чији модул зависи од вредности наелектрисања и растојања која их раздваја (а знак зависи од сваког оптерећење). Овај терминолошки конгломерат може се резимирати у следеће тачке:

• Набијени атоми или молекули трпе силу привлачења или одбијања када се приближавају. Два јона са истим наелектрисањем се одбијају, али ако је један позитиван (+), а други негативан (-), они се приближавају.
• Вредност електростатичке силе или притиска пропорционална је производу вредности његових наелектрисања.
• С друге стране, вредност ове силе је обрнуто пропорционална квадрату даљине која раздваја наелектрисане атоме и делује у правцу линије која им се придружује.

Данас, Ове поставке утврђене у области физике укључене су у оквир Куломовог закона, који је објавио француски физичар Шарл-Августин де Кулон 1785. године. Ове пријаве се могу прикупити у следећу формулу:

У овој формули, Ф се односи на укупну електричну силу или електростатички притисак, к је Кулонова константа, к1 и к2 су вредности наелектрисања поменутих атома (у кулонима) и р растојање између оба наелектрисања у метрима на квадрат. Као напомену, треба напоменути да је јединица „цоуломб“ или „цоуломб“ дефинисана као количина наелектрисања коју у једној секунди носи струја од једног ампера интензитета електричне струје.

Жељени резултат (Ф) представља привлачну или одбојну силу у Њутнима између оба електрично наелектрисана атома или молекула.. Електрична сила или електростатички притисак је векторска величина, па се, поред израчунавања модула, морају проценити и његов смер и смер. Ако имамо само два атома у игри, правац електричне силе биће у равни са линијом која спаја оба наелектрисања. С друге стране, у зависности од знака атома, значење може бити привлачење (+/-) или одбијање (+ / +, - / -).

На основу свих ових премиса може се извући низ закључака који су јасни колико и фасцинантни: набоји са истим знаком доживљавају електричну силу која тежи да их раздвоји, набоји са другим знаком доживљавају силу која тежи да их уједини и што су ближе наелектрисани атоми, то је већи модул електричне силе привлачења или одбијања.

• Можда ће вас занимати: „Акциони потенцијал: шта је то и које су његове фазе?“

Ограничења Кулоновог закона

Упркос томе што је била револуција у своје време и која је и даље на снази и данас, треба напоменути да Кулонов закон такође извештава о одређеним ограничењима. Међу њима налазимо следеће:

• Оптерећења морају представљати симетричну сферну расподелу.
• Терет се не сме преклапати.
• Набоји морају бити стационарни један према другом.
• На врло малим растојањима (по редоследу величине атома) електростатичке силе надмашују други, попут јаких или слабих нуклеарних сила.

Биолошка корисност електростатичког притиска

Чињеница да постоје позитивни и негативни атоми није корисна само на нивоу знања. На пример, јони су неопходни у функционисању биолошких система, како на мишићном, тако и на неуролошком нивоу, и у свим органским задацима. Погледајмо конкретан случај у коме се електрични потенцијал трансформише у опипљива дела.

Када мишић мирује, привлачне силе између актина и миозина које га сачињавају су инхибиране. Ако развијемо жељу за извођењем одређеног покрета (попут мрштења), емитујемо акциони потенцијал на нивоу мозга (талас електрично пражњење) које путује кроз неуронске синапсе до мембране моторног неурона (моторни неурон) повезане са оним мишићем који желимо уговор.

Ови електрични потенцијали узрокују да моторни неурон испушта хемијску поруку у мишићно ткиво, трансформишући овај поредак у ослобађању ацетилхолина који се везује за рецепторе мембране мишића. Ова промена мембранског потенцијала на површини мишића омогућава отварање јонски зависних канала унутар ћелија., што се претвара у масивни прилив јона калцијума (Ца 2+) након низа корака, мењајући конформацију мишића актина и миозина и омогућавајући контракцију.

Резиме

Као што видите, електростатички притисци или електричне силе су свуда. Струја не само да модулира понашање сијалице или батерије, већ нам, у најширем смислу речи, омогућава пренос нервних сигнала на све делове нашег тела и на најефикаснији могући начин одговорити на подстицаје из околине.

На крају, све је игра наелектрисања: атоми или молекули са истим наелектрисањем међусобно се одбијају, док се они са наелектрисањем привлаче се различити, идеално снагом у линеарном смеру која ће бити већа што су ближе тела. Помоћу ових премиса можемо описати везе као што су јонска и ковалентна или потенцијал самих ћелијских мембрана, дакле, сам живот и атомска организација живих бића. Без сумње, без струје смо ништа.