Elekter

Elektrivoolu juures näitavad amprid laenguga osakeste hulka, mis sekundis vaadeldavat punkti läbivad (6.241 × 10¹⁸ elektroni või prootoni jagu laenguid omavaid osakesi sekundis) ja voldid erinevust juhtmete eri osade vahel. Analoogiana võib juhtmeid võrrelda toruga, kus ampreid saab võrrelda läbivate molekulide hulgaga ja volte surve erinevusega toru eri osades. Voolu poolne võimsus vattides saab ideaalis võrduda amprite ja voltide korrutisega. 1 vatt = 1 amper x 1 volt ja see võrdub 1 dzauliga sekundis. Maa gravitatsiooni juures peaks dzaul võrduma energiahulgaga, mis kulub sekundis 102 grammise objekti õhus hoidmiseks.

Elektroni mass on 9.1×10⁻³¹ kg. Arvutamisel sain ampris läbinud elektronide massiks 5,6 nanogrammi sekundis. Need 5,6 ng suudaks ühe voldise pingeerinevuse juures 102 grammise objekti gravitatsiooni energiaga võrduda (18 miljardi kordne masside erinevus).

Südame peatamise tõttu surmavalt mõjuvaks vooluhulgaks on ~0,1-0,2 amprit. 1-5 milliamprit loetakse tavaliselt tuntavaks ja alates 10'st milliamprist hakkab valu tekkima.

Elektrivoolu poolt tekitatud magnetvälja suunda saab mäletada parema käe haarde reegliga, mille järgi välja juhtme hoidmisel väljasirutatud põial tähistab voolu suunda ja sõrmed tähistavad magnetvälja liikumise suunda ja tasapinda.

Vool väljub katoodi (tavaliselt tähistatud miinusega) kaudu ja siseneb anoodi (tavaliselt plussiga) kaudu.

Elektrivool liigub samasuunaliselt positiivselt laetud osakestega ning vastupidises suunas negatiivselt laetud osakestega nagu näiteks elektronidega.

Generaatorid

Vahelduvvool ja alalisvool tekivad mõlemad magentvälja liigutamisel juhtme suhtes. Vahelduvvoolu üheks praktilisemaks erinevuseks on selle tugevuse suhteliselt hea säilimine juhtmes kaugel asuvate seadmeteni saatmisel. Patareidest ja akudest tuleb alalisvoolu ning see peaks kehtima elektrit tekitavate keemiliste reaktsioonide puhul.

Pildil on algne elektrigeneraator (Faraday disc). A on hobuseraua kujuline magnet. D on metallketas, millel tekkis vool ja B'd tähistavad voolu sisse ja välja kandvaid kohti.
See oli ebaefektiivne, sest magnetist kaugemale jäänud kettal olev elektriline potentsiaal summutas osa tekkinud voolust ning analoogset probleemi paistab ka alalisvoolu juhtmesse suunamisel.

Pildil on vahelduvvoolu generaatori tööpõhimõte. Ma ei lugenud seda kusagilt otse välja (füüsikud võivad parandada), kuid kõikuvasuunalise voolu tekkekohas punaselt värvitud juhtmes peaks olema vahelduvate magnetväljade mõju, mis sunnib elektrone esialgu voolama ühes suunas ning veidi hiljem vastassuunas. Voolu stabiilsusele tugevuse säilivuse osas võib kaasa aidata (oletan) see, et voolu ei "suruta" kaua ühes suunas ja ruttu tekitatakse madala pinge tekitamisel võimalus vastassuunalise liikumisega sellel jälle tagasi voolata. Vahelduvvoolu mootorid võivad mõlemasuunalisel liikumisel seda ära kasutada.

Närvisüsteemis



Närvisüsteemi valges mateerias on aksonid suures osas müeliinkihiga kaetud, aga selles kattes esineb umbes iga 0,2-2 millimeetri järel 1-2 mikromeetriseid katmata alasid (node of Ranvier), kuhu on kontsentreerunud ioonkanalid. Kui ühes Ranvieri noodulis tekib membraanipotentsiaali muutus piisab sellest ~0,1 voldisest muutusest, et tekitada närviimpulsi tekkeks vajalik membraanilaengu muutus järgmises Ranvieri noodulis. Kaetud aladel ei voola laengut kanvad ioonid liigselt välja ja tekkinud elektriline aktiivsus jõuab närviimpulsi jaoks piisaval määral järgmise katmata alani. Müeliinita aksonites liiguvad signaalid tavaliselt mõnikümmend sentimeetrit sekundis, kuid müeliiniga rakkudes võivad need liikuda üle 100 meetri sekundis.

Kahtlustan magnetvälja osalust teadvuse juures, kuid see paistab väga nõrgana. Impulsi tekkel voolavad positiivselt laetud naatriumi ja kaltsiumi ioonid rakku ning selliste osakeste vool on samasuunaline elektri vooluga. Närviimpulsi ajal tekkinud siselaengu tõus on selle arusaamaga kooskõlas. Teiseks elektrivooluga piirkonnaks on Ranvieri noodulite vaheline müeliiniga piirkond. Kuna nende noodulite vahel tekib impulsi jõudmine esimese noodulini elektrilise potentsiaali erinevus sarnaselt juhtmes olevaga peaks nende vahel toimuma suhteliselt sirge elektrivool. Parema käe haarde reegli järgi peaks müeliinkihi sisse jääv piirkond tekitama sellisel juhul aksoni ümber liikuvat magnetvälja. Ranvieri noodulis toimuvat magnetvälja (ioonide sisse-ja väljavoolul läbi silindrikujulise piirkonna külgede) oleks keerulisem kujutleda.

Aju poolt tekitatud magnetvälja tugevus (miljardik või sajamiljondik gaussi) paistab kümneid miljoneid kordi nõrgemana Maa magnetväljaga. 1000 gaussi on 1 Tesla. MRI skännerid kasutavad teadvust ilmselt moonutamata üle 1 Teslaseid magnetväljasid. Mainitud aju magnetvälja tugevuse mõõtmiskohta seal ei paistnud, kuid see võib koljuväliselt mõõdetud olla, sest ajus peaks suutma tekkida mitme vatine elektrivool. Magnetväli nõrgeneb distantsi kahekordistusel tekkekohast umbes neljakordselt ja keha summutab ka osa.


Raadiolaineid tekitab elektri juhtimine läbi juhtme ja selle katkemine või suuna muutus (näiteks vahelduvvoolu korral). Kuna närviimpulsi käigus toimub paari millisekundi jooksul mõlemasuunaline liikumine võib selle käigus elektromagnetkiirgust tekkida, mis jääks madala sagedusega raadiolainete piiresse jääma. Aju elektrilise aktiivsuse mõõtmisel jäävad uuritud sagedused tavaliselt 0-100 hZ vahele. Magnetvälja tugevuse kohta käinud jutt eelnevas lõigus peaks ka raadiolainete kohta käima.

Närviimpulsi tekkel võib voolata rakku 20-40 nanoampri jagu laetud osakesi ja pinge võib muutuda ~100+/- 20 mV. 1 nanoamper on võrdne 6,2 miljardi elektroni või prootoni liikumisega läbi vaadeldud punkti sekundis. Naatriumi ioonide (Na+) laeng peaks olema võrreldav elektroni laengu suurusega, kui nende absoluutväärtuseid arvestada. Amprite ja voltide korrutamisel paistab, et iga impulsiga võib rakus toimuda 2-4 nanovatise võimsusega elektriline tegevus. Kui impulss tekib 10's miljardis neuronis, siis kokku teevad nad 2-4 vatti tööd.