Fysik

Elektrostatik - lag af cellevæg

28. juni 2017 af kaun (Slettet) - Niveau: Universitet/Videregående

Håber, at der er nogen, som kan hjælpe mig med disse 4 opgaver, der handler om elektrostatik. Jeg har ihvertfald brug for nogle hints...

En levende celle har et lag af positiv ladning på ydersiden af cellevæggen og en tilsvarende negativ ladning på indersiden af væggen. Antag, at ladningstætheden på hver side af væggen er hhv (+-) 0.50 * 10^-3 C/m^2. Cellevæggen er 5 nm tyk, og vi skal i starten antage, at den har samme dielektriske egenskaber som vakuum.

1. Find størrelsen af det elektriske felt mellem de to lag ladninger. (Det kan antages, at cellevæggen er helt flad)

2. Find spændingsforskellen mellem indersiden og ydersiden af cellen. Hvor er spændingen størst?

3. En typisk celle har et volumen på 10^-6 m^3. Vurder, hvormeget energi, der er oplagret i det elektriske felt i cellevæggen. (Det kan antages, at cellen er kugleformet).

4. I virkeligheden er cellevæggen lavet af såkaldte lipider. Disse har en dielektrisk konstant K = 5.4. Gentag spørgsmål 1 og 2, dvs. beregn felt og spænding når det tages hensyn til cellevæggens dielektriske egenskaber.

Billede af cellevæggen er vedhæftet hvis det skulle være nødvendigt..

Vedhæftet fil: Cellen.PNG

Brugbart svar (0)

Svar #1
28. juni 2017 af Number42

1) $C = \varepsilon _0 \frac{A}{d}$ Hvor eps0 er 8.854×10−12 F⋅m−1 og A er arealet, d er afstanden mellem mellem de opladede flader.

Desuden er spænding over en capaciter V = Q/C hvor Q er ladningen.

Energien er E = 1/2 C V^2

God fornøjelse

Svar #2
28. juni 2017 af kaun (Slettet)

Jeg er stadig ikke helt med på hvordan jeg beregner E-feltet i den første opgave. Mit umiddebare bud ville være:

$E=\frac{\sigma }{\epsilon_{0} }$

Kan det passe? For jeg kender hverken en kraft eller spænding endnu..

Brugbart svar (0)

Svar #3
28. juni 2017 af Number42

Du har spændingen og afstand, feltet er volt Per meter

Så prøv med E = V/d

Her var E feltet ovenfor var E energien.

Svar #4
28. juni 2017 af kaun (Slettet)

Jeg kan ikke se hvor jeg har spændingen fra... Så du mener altså, at jeg skal beregne spændingen ud fra følgende formel?

$V=\frac{Q}{C}=\frac{Q}{\varepsilon _{0}\cdot \frac{A}{d}}$

Men jeg kender hverken Q eller A?

Brugbart svar (0)

Svar #5
29. juni 2017 af hesch (Slettet)

#4: Om A er 1 m² eller 1 mm² er ligegyldigt, for ladningen opgives i Coulomb pr. arealenhed ( m² ), og C er proportional med A.

Af bekvemmelighedsgrunde antager du derfor A = 1 m².

Din formel er rigtig. Beregn V.

Skriv et svar til: Elektrostatik - lag af cellevæg

Du skal være logget ind, for at skrive et svar til dette spørgsmål. Klik her for at logge ind.
Har du ikke en bruger på Studieportalen.dk? Klik her for at oprette en bruger.