كيف يولد جسم الإنسان الكهرباء

2024 مؤلف: Sherilyn Boyd | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-16 09:38

في البداية ، من الضروري شرح بعض الشيء عن الكهرباء بالضبط. إذا كنت تعرف هذا بالفعل ، فلا تتردد في تخطي فقرات عدة. إن لم يكن ، على قراءة!

ما يظن معظم الناس أن الكهرباء هي ببساطة حركة شحنة كهربائية أو إمكانات. في بعض الأحيان ، والمعروف باسم مصدر طاقة ثانوي أو حامل طاقة ، فإن الكهرباء التي تمد كل شيء من أجهزة التلفزيون إلى سياراتنا يجب أن يتم إنشاؤها من بعض مصادر الطاقة. عندما يتعلق الأمر بالكهرباء ، هناك عدد لا يحصى من المصادر التي يمكن أن تخلق طاقة كهربائية. إن أكثر مصادر الطاقة شيوعاً للإنتاج بالجملة هي الطاقة الكهرومائية والطاقة النووية والطاقة الشمسية وطاقة الرياح. وقد سمح لنا التقدم التكنولوجي بتسخير هذه الطاقات لإعطائنا عجائب مثل روبوتات الرقص ومشغلات الهواتف الذكية.

ما الذي نسخره من مصادر الطاقة هذه؟ القدرة على تحريك الإلكترونات. إذا فكرت مرة أخرى في درس العلوم بالمدرسة الثانوية ، فقد تتذكر أن الذرات المختلفة لها أعداد مختلفة من البروتونات والإلكترونات والنيوترونات. البروتونات إيجابية ، والإلكترونات سلبية ، والنيوترونات محايدة.

كل عنصر أساسي ، مثل الأكسجين الذي تتنفسه ، والصوديوم والبوتاسيوم الذي تتناوله ، له عدد معين من البروتونات والإلكترونات التي تميزه عن العناصر الأخرى. تحتوي معظم العناصر على نفس عدد الإلكترونات مثل البروتونات. هذا سيعطيه التوازن بين الرسوم السلبية والإيجابية. تقع البروتونات في النواة (مركز) الذرة بينما تدور الإلكترونات حول النواة.

حقيقة مثيرة للاهتمام حول الإلكترونات هي أن الطاقة التي يمتلكونها تقتصر على مستويات محددة تعرف باسم القذائف. تسمح هذه القذائف بمساحات محددة بين الإلكترون الدوّار والبروتونات المركزية مثل كيف تدور الكواكب في مسافات مختلفة عن الشمس. وبما أن الإلكترونات السالبة الشحنة تنجذب إلى بروتونات مشحونة إيجابياً ، كلما ابتعد مركز الإلكترون عن الذرة ، كلما كان الإلكترون أكثر ضعفاً في النواة ، وكان من الأسهل أن يقرع ذلك الإلكترون خالياً منه.

ترتبط الإلكترونات الموجودة في الغلاف الخارجي لذرة ما ، والمعروفة باسم قشرة التكافؤ ، ارتباطًا واهنا إلى النواة ، ويمكن أن تنفصل بسهولة. إذا حصلت على طاقة كافية لكسر إلكترون حر وجعله يتحرك في اتجاه معين ، فإن الإلكترون الموجود في وعاء التكافؤ للذرة المجاورة سوف يتدفق إلى تلك الذرة لأننا في معظم الحالات تحتاج إلى إلكترون متساوي إلى البروتون نسبة في عنصر. هذه الإلكترونات المتدفقة بحرية هي ما نسخره من مصادر الطاقة الخارجية. هذا ما تشير إليه كالكهرباء.

عندما يتعلق الأمر بالكهرباء التي يتم إنشاؤها في جسم الإنسان ، فإن مصدر الطاقة الذي يقوم بإنشائها هو مادة كيميائية. الطاقة الناتجة عن المواد الكيميائية لها علاقة بتكوين الذرات والجزيئات الموجودة. جميع العناصر التي نأخذها إلى أجسادنا ، مثل الأكسجين ، الصوديوم ، البوتاسيوم ، الكالسيوم ، المغنيسيوم ، إلخ ، لها شحنة كهربائية محددة ، أي أنها تحتوي على عدد محدد من الإلكترونات والبروتونات. المواد الكيميائية المختلفة تتكون من جزيئات مختلفة. كيف ترتبط هذه الجزيئات ببعضها البعض ، وكيف تتفاعل مع الجزيئات الأخرى القريبة منها ، هي كيف تخلق المواد الكيميائية هذه الطاقة.

عندما نتناول طعامنا ، يتم تقسيم الجزيئات الكبيرة الموجودة به إلى جزيئات وعناصر أصغر بواسطة نظامنا الهضمي. يمكن استخدام تلك الجزيئات والعناصر الأصغر من قبل خلايانا للقيام بالعمل. تسمى هذه العملية التنفس الخلوي. كل هذه الجزيئات والعناصر لديها القدرة على توليد نبضات كهربائية ، اعتمادا على الحالات داخل أنظمة الجسم المحددة في ذلك الوقت.

للحصول على مثال محدد لهذا النوع من الأشياء في العمل ، فإن أحد أكثر التيارات الكهربائية التي يشيع ذكرها والتي أنشأها الجسم هو إيقاع قلبنا. تحتوي قلوبنا على مجموعة من الخلايا الموجودة في الجزء الأيمن العلوي المعروفة باسم عقدة Sinoatrial أو عقدة SA للاختصار. تحتوي الخلايا الموجودة داخل عقدة SA (منظم ضربات القلب) على إلكتروليت داخل وخارج الخلايا. بعض من الشوارد الأكثر شيوعا داخل الجسم ، كما ذكر سابقا ، هي الصوديوم ، البوتاسيوم ، الكالسيوم ، المغنيسيوم ، الفوسفور ، وكلوريد. عادة ما يوجد الصوديوم والكالسيوم خارج خلايا العقد SA وتوجد البوتاسيوم داخلها. تسمح هذه الخلايا المتخصصة أكثر بكثير من الصوديوم بدخول الخلية مما يسمح للبوتاسيوم بمغادرتها. والنتيجة هي شحنة موجبة تنمو باستمرار. وبمجرد وصول الشحنة إلى نقطة معينة ، تفتح قنوات الكالسيوم في غشاء الخلية وتسمح للكالسيوم بالدخول. هذا يجعل داخل الخلية إيجابية للغاية ، والمعروفة باسم إمكانات العمل. وبمجرد وصول هذه القدرة إلى نقطة معينة ، يكون لديها "قوة" كافية لتفريغ أعصاب القلب. آه عجائب الكيمياء في العمل!

إن الإلكتروليتات التي تعبر الأغشية الخلوية التي تخلق تصريفات كهربائية هي واحدة فقط من طرق لا حصر لها يستخدمها الجسم للطعام الذي نأكله لخلق الطاقة والقوة للقيام بالعمل.ولكن عندما تسأل كيف يخلق الجسم الكهرباء ، فإن الإجابة بسيطة مثل "الكيمياء". في حين أن هذا قد لا يبدو كأنه نفس الكهرباء التي تعمل على تشغيل الكمبيوتر الذي تستخدمه الآن ، في جوهره ، فهو في الحقيقة. الفرق هو ما سبب مصدر الطاقة تدفق الإلكترونات وكيف أن هذا التدفق خلق التفاعلات التي قام بها. لذا ، إذا لم تنزلق عيناك خلال هذا البرنامج التعليمي الصغير ، فأنت تعرف الآن الإجابة الطويلة على سؤالك. إذا فعلوا ذلك ، فأنت تعرف الإجابة القصيرة أيضًا. في كلتا الحالتين ، كنت آمل أن ساعدت.

حقائق المكافأة:

• البشر ليسوا الشيء الوحيد الذي يستخدم الطاقة الكيميائية لتوليد الكهرباء. البطاريات هي مثال آخر شائع جدا للطاقة الكيميائية يجري تسخيرها. قد تعتقد أن هذا النوع من التسخير هو إنجاز تكنولوجي جديد لم يستطع إلا الإنسان الحديث الاستمتاع به. والحقيقة هي أن البطاريات الكيميائية كانت موجودة منذ حوالي 200 ق.م. اكتشف أول من اكتشف هذا النوع لأول مرة في عام 1938 من قبل فيلهلم كونيغ خارج بغداد ، العراق. وبالتالي ، تُعرف باسم "بطاريات بغداد". كانت عبارة عن جرة طينية تحتوي على اسطوانة نحاسية غطيت بقضيب من الحديد. تم العثور أيضا على أدلة من الحمض داخل الجرار. في حين أن الباحثين والعلماء ما زالوا يجادلون بوجود استخدام وأصول محتملة ، فإن ما هو معروف هو أن النسخ المتماثلة الدقيقة تمتلك القدرة على إنشاء حوالي 8،2 فولت من التيار الكهربائي.
• نحن البشر مخلوقات بارعة جدا ، وعلى هذا النحو يخلقون طرقًا جديدة ومثيرة لتسخير القوة داخل أجسامنا. إحدى الطرق الأكثر إثارة للاهتمام التي اكتشفت في الآونة الأخيرة هي إنشاء مصباح يدوي مدعوم من حرارة الجسم فقط. هذا العام اخترع آن ماكوسينسكي من فيكتوريا ، كندا مصباحًا يدويًا مدعومًا ببساطة بحمله. حقق الإنجاز لها مكانًا كمتأهلاً للنهائي في Google Science Fair. بالنسبة لأولئك الذين يعتقدون أن مثل هذه الأعمال هي فقط للبالغين الذين لديهم الكثير من الخبرة في الحياة والتعليم ، فإن آن عمرها 15 سنة فقط! على محمل الجد كل ما تبقى من هناك من هم 15. ربما أقل قليلا XBOX وتجربة أكثر قليلا. آن تجعلك تبدو كلها سيئة
• منذ الدافع الكهربائي الذي خلقته قلوبنا هو ذلك ، الكهرباء. إن الآلة التي يراجعها الأطباء لتحديد كيفية عمل قلبك (رسم القلب الكهربائي أو تخطيط كهربية القلب) هي ببساطة مقياس التيار الكهربي ومساره. اخترع في عام 1903 من قبل الدكتور Willhelm Einthoven. بما أن هذه الأداة تقيس التيار الكهربائي داخل القلب ، وليس الضغط الفعلي للقلب نفسه ، فيمكن أن يكون لديك إيقاعًا طبيعيًا على الشاشة ، وتظل ميتًا. هذا هو المعروف باسم PEA أو النشاط الكهربائي pulseless. إذا رأيت الخط المسطح على الشاشة وتبدأ الممرضات بالبكاء ويبدأ الأطباء في هز رؤوسهم بخيبة أمل ، فهذا يعني أنه لا يوجد نشاط كهربائي في القلب ، وأنك على الأرجح ميتًا. إذا كنت مهتمًا بقراءة رسم تخطيط القلب (EKG) ، فهذا ليس بالأمر الصعب للغاية ، وقد حصلت على تغطيتك.