Elektrostatiskt tryck: vad är det och vad är dess egenskaper?

Elens värld är spännande. Från drift av ett batteri till utsläpp av neuroner i människokroppen, denna uppsättning Fysiska fenomen relaterade till närvaron och flödet av laddningar gör att vi som levande varelser kan tänka, röra oss och existera.

På social nivå har el också gett oss en ovärderlig mängd resurser: transport, belysning, luftkonditionering och dator, vilket sägs snart.

Det är väldigt nyfiken att veta det alla levande celler i vår kropp har sin egen elektriska laddning. Eftersom koncentrationen av salter är olika i den intracellulära och den extracellulära miljön (kalcium, klor, natrium, kalium, etc.) en elektrisk laddning och potentialskillnad upprättas mellan de två medierna, en term som kallas " membran".

Variationen i potentialen hos membran i kroppsceller gör att vi kan tänka (elektrisk synaps på neuronal nivå) till dra ihop en frivillig muskel på grund av överföring av åtgärdspotentialer och hyperpolarisering eller depolarisering i varje process specifik. Som du ser går el långt utöver ett batteri: stanna hos oss och ta reda på allt om elektrostatiskt tryck.

• Relaterad artikel: "Transkraniell elektrisk stimulering: definition och tillämpningar"

Vilka är grunderna för elektrostatik?

Elektrostatik definieras som den gren av vetenskapen som studerar de ömsesidiga effekterna som uppstår mellan kroppar på grund av deras elektriska laddningar.. Alla föremål på jorden består av atomer, minsta beståndsdelar av materia med egenskaperna hos ett kemiskt element. I vila balanserar de positiva laddningarna i atomkärnan (99,94% av den totala vikten) med de negativa laddningarna hos de omgivande elektronerna, så objektet anses vara i vila.

När en atom förlorar eller får elektroner får den en positiv eller negativ elektrisk laddning. Enligt en gemensam konvention, när en atom förlorar en eller flera elektroner anses den vara "positivt laddad" (eftersom protoner laddas positiva och de är mer i antal än de negativa elektronerna), medan om atomen integrerar elektroner så råkar det ha en negativ laddning. Härifrån kallas båda joner, oavsett om de är positiva eller negativa.

När en atom eller molekyl förvärvar en laddning påverkas den automatiskt av elektromagnetiska fält och genererar dem av sig själv.. Baserat på denna förutsättning kan vi beskriva många biologiska fenomen, såsom kemiska bindningar. Till exempel den joniska bindningen, som består av överföring av elektroner från en metallatom (mindre elektronegativ) till icke-metalliska (mer elektronegativ).

Vad är elektrostatiskt tryck?

När vi går in i mjöl fruktar vi att vi inte kan ge dig en mycket exakt definition av denna term, eftersom det verkar vara lite ur bruk i det vetenskapliga samfundet. Olika portaler använder ordet "elektrostatiskt tryck" för att beteckna den elektriska dragkraften eller avstötningen mellan partiklar med olika eller identisk elektrisk laddning.

Om vi ​​anammar den här termen kommer vi att se det det mest korrekta att hänvisa till detta elektrostatiska fenomen är "elektrisk kraft". Den elektriska kraften eller det elektrostatiska trycket kommer då att vara den kraft som uppträder mellan två eller flera laddningar, vars modul beror på laddningens värde och avståndet som skiljer dem (och tecknet beror på varje ladda). Detta terminologiska konglomerat kan sammanfattas i följande punkter:

• Laddade atomer eller molekyler drabbas av attraktionskraft eller avstötning när de närmar sig. Två joner med samma laddning stöter bort varandra, men om den ena är positiv (+) och den andra negativa (-) kommer de närmare.
• Värdet på den elektrostatiska kraften eller trycket är proportionell mot produkten av dess laddningsvärde.
• Å andra sidan är värdet på denna kraft omvänt proportionell mot kvadraten på avståndet som skiljer de laddade atomerna och verkar i riktningen för linjen som förenar dem.

I dag, Dessa postulationer som är avgjorda inom fysikområdet ingår under paraplyet i Coulombs lag, förkunnad av den franska fysikern Charles-Augustin de Coulomb år 1785. Dessa applikationer kan samlas in i följande formel:

I denna formel hänvisar F till den totala elektriska kraften eller det elektrostatiska trycket, k är Coulomb-konstanten, q1 och q2 är värdena för de nämnda atomernas laddningar (i coulomb) och r avståndet mellan båda laddningarna i meter vid fyrkant. Som en anmärkning bör det noteras att enheten "coulomb" eller "coulomb" definieras som laddningsmängden som transporteras på en sekund av en ström av en ampere av elektrisk strömintensitet.

Det önskade resultatet (F) representerar den attraktiva eller avstötande kraften i Newton mellan både elektriskt laddade atomer eller molekyler.. Den elektriska kraften eller det elektrostatiska trycket är en vektormängd, så förutom att beräkna modulen måste dess riktning och riktning också uppskattas. Om vi ​​bara har två atomer i spel kommer den elektriska kraftens riktning att vara i linje med linjen som sammanfogar båda laddningarna. Å andra sidan kan, beroende på atomens tecken, innebörden vara attraktion (+/-) eller avstötning (+ / +, - / -).

Baserat på alla dessa förutsättningar kan man dra en serie slutsatser som är lika tydliga som de är fascinerande: laddningar med samma tecken upplever en elektrisk kraft som tenderar att separera dem, laddningar med ett annat tecken upplever en kraft som tenderar att förena dem och ju närmare de laddade atomerna är, desto större är den elektriska attraktionskraftens kraft.

• Du kanske är intresserad av: "Åtgärdspotential: vad är det och vilka faser är det?"

Begränsningar av Coulombs lag

Trots att det var en revolution på sin tid och fortsätter att gälla idag, bör det noteras att Coulombs lag rapporterar också vissa begränsningar. Bland dem hittar vi följande:

• Lasten måste ha en symmetrisk sfärisk fördelning.
• Last får inte överlappa varandra.
• Avgifterna måste vara stilla i förhållande till varandra.
• För mycket små avstånd (i storleksordningen atomernas storlek) uppvägs de elektrostatiska krafterna av andra, såsom starka eller svaga kärnkrafter.

Den biologiska nyttan av elektrostatiskt tryck

Det faktum att det finns positiva och negativa atomer är inte bara användbart på kunskapsnivå. Till exempel är joner viktiga för att biologiska system ska fungera, både på muskulär och neurologisk nivå och i alla organiska uppgifter. Låt oss titta på ett konkret fall där den elektriska potentialen omvandlas till konkreta handlingar.

När en muskel är i vila hämmas de attraktiva krafterna mellan aktin och myosin som komponerar den. Om vi ​​utvecklar en önskan att utföra en specifik rörelse (som att rynka pannan) avger vi en åtgärdspotential på hjärnans nivå (en våg av elektrisk urladdning) som färdas genom neuronala synapser till membranet i motorneuronet (motorneuronet) relaterat till den muskel vi vill ha kontrakt.

Dessa elektriska potentialer får motorneuronen att släppa ett kemiskt meddelande till muskelvävnad, omvandla denna ordning i frisättningen av acetylkolin som binder till receptorerna i membranet i muskel. Denna förändring i membranpotential på muskelytan medger öppning av jonberoende kanaler i celler., som översätts till en massiv tillströmning av kalciumjoner (Ca 2+) efter en serie steg, som förändrar konformationen av muskelaktin och myosin och möjliggör sammandragning.

Återuppta

Som du kan se finns elektrostatiska tryck eller elektriska krafter överallt. Elektricitet modulerar inte bara beteendet hos en glödlampa eller ett batteri utan låter oss, i ordets vidaste bemärkelse, sända nervsignaler till alla delar av vår kropp och svara på miljöstimuli på ett så effektivt sätt som möjligt.

I slutändan är allt ett laddningsspel: atomer eller molekyler med samma laddning stöter ut varandra, medan de med laddningar olika lockas, helst med en kraft i en linjär riktning som kommer att bli större ju närmare de två är kroppar. Med dessa förutsättningar kan vi beskriva bindningar som joniska och kovalenta eller själva cellmembranets potential, därför själva livet och den atomära organisationen av levande varelser. Utan tvekan, utan el är vi ingenting.