Esercizio

MATERIA – FISICA

La membrana cellulare in una cellula

La membrana cellulare in una cellula

Categoria: FISICA |

Testo del Quesito:

La membrana cellulare in una cellula nervosa ha uno spessore di 0,12 μm.
1. La membrana cellulare può essere paragonata a un condensatore a facce piane parallele con una densità superficiale di carica di 5,9 x 10^-6 C/m2; calcola il campo elettrico all’interno della membrana.
2. Se lo spessore della membrana raddoppiasse, il campo aumenterebbe, diminuirebbe o rimarrebbe uguale? Giustifica la risposta.

Introduzione all’Argomento:

L’elettrostatica è una disciplina che studia le cariche elettriche statiche (hanno grandezza e posizione invariabili nel tempo), generatrici del campo elettrico. Quest’ultimo è una grandezza vettoriale generata da una carica Q nello spazio. In particolare, esso si definisce come rapporto tra la forza di Coulomb esercitata da una carica Q su una carica di prova q e la carica q stessa. Si tratta di un argomento fondamentale nello studio della fisica, in quanto, insieme a quello magnetico, costituisce il campo elettromagnetico, responsabile dei fenomeni di interazione elettromagnetica. Introdotto da Michael Faraday per spiegare l’interazione tra due cariche poste ad una certa distanza, il campo elettrico si propaga alla stessa velocità della luce e, nel Sistema Internazionale, si misura in N/C (Newton / Coulomb).

Analisi dell’Esercizio:

In questo esercizio ci viene detto che la membrana cellulare in una cellula nervosa ha uno spessore di 0,12 μm. Paragonando la membrana a un condensatore, determiniamo il campo elettrico presente applicando la formula che lo esprime in funzione della densità superficiale di carica. Osservando la relazione scritta, notiamo che il valore di E è del tutto indipendente dallo spessore della membrana. Dunque, anche se questo raddoppiasse, il campo elettrico rimarrebbe costante.

Risoluzione dell’Esercizio:

So che, in un condensatore a facce piane parallele, il campo elettrico si calcola come:

$$E=\frac{|\sigma|}{\epsilon_0}
=$$

$$=\frac{5,9\times10^{-6}\frac{C}{m^2}}{8,854\times10^{-12}\frac{C^2}{Nm^2}}
=6,67\times10^5\frac{N}{C}$$

Osservando la formula risolutiva che ho utilizzato, noto che il valore di $E$ è del tutto indipendente dallo spessore della membrana. Dunque, anche se questa raddoppiasse, il campo elettrico all’interno della membrana rimarrebbe costante.

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