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Elektrische Feldstärke eines Dipols. Anwendung: EKG Versuch. Inhalt. Elektrischer Dipol Feldstärke und Potential um einen Dipol in isolierender schwach leitender Umgebung . Der elektrische Dipol. d. Q (+). Q (-).

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Presentation Transcript
Elektrische feldst rke eines dipols

Elektrische Feldstärke eines Dipols

Anwendung: EKG Versuch


Inhalt
Inhalt

  • Elektrischer Dipol

  • Feldstärke und Potential um einen Dipol in

    • isolierender

    • schwach leitender

      Umgebung


Der elektrische dipol
Der elektrische Dipol

d

Q (+)

Q (-)

Ein Dipol ist die erste Näherung für eine beliebige Verteilung positiver und eben so vieler negativer Ladungen


Feldst rke eines dipols in isolierender umgebung vakuum
Feldstärke eines Dipols in isolierender Umgebung („Vakuum“)

Die Feldlinien zeigen die Richtung der Kraft auf eine Probeladung, die Dichte der Linien zeigt den Betrag der Kraft


Feldst rke und linien gleichen potentials
Feldstärke und Linien gleichen Potentials („Vakuum“)

  • Feldlinien: Orange, Äquipotential- Linien: Himmelblau

Die Linien gleichen Potentials („Äquipotentiallinien“) schneiden die Feldlinien im rechten Winkel: bei Transport einer Ladung senkrecht zur Feldlinie wird keine Arbeit verrichtet


Dipol im isolierenden rahmen vakuum
Dipol im isolierenden Rahmen („Vakuum“) („Vakuum“)

  • Feldlinien: Orange, Äquipotential- Linien: Himmelblau

Ein isolierender Rahmen ändert nichts an der Feld- und Potential-Verteilung


Dipol im elektrolyten umgeben von einem isolierendem rahmen

Die Ladungsträger im Elektrolyten sind Anionen und Kationen mit Hydrathüllen und unterschiedlicher Transport-Geschwindigkeit

Dipol im Elektrolyten, umgeben von einem isolierendem Rahmen

Elektrolyt

  • Feldlinien: Orange, Äquipotential- Linien: Himmelblau

Die Ionen im Wasser verschieben sich, bis die Feldlinien parallel zum isolierenden Rahmen verlaufen: Der Dipol wird nach außen abgeschirmt


Aufbau der feld ver ndernden ladungswolken
Aufbau der Feld verändernden Ladungswolken mit Hydrathüllen und unterschiedlicher Transport-Geschwindigkeit

Der Außenraum ist Feld-frei!

  • Feldlinien: Orange, Äquipotential- Linien: Himmelblau

Innerhalb des isolierenden Rahmens verschieben sich die Ionen zu statischen Ladungswolken


Gleichgewicht bei stromfluss

Ohne Strom würden Ladungswolken entsprechender Polarität den Dipol neutralisieren

Gleichgewicht bei Stromfluss

  • Feldlinien: Orange, Äquipotential- Linien: Himmelblau

Die gezeigte Feldverteilung erfordert einen konstanten Strom Fluss


Der dipol als spannungsquelle
Der Dipol als Spannungsquelle den Dipol neutralisieren

  • Feldlinien: Orange, Äquipotential- Linien: Himmelblau

Die Spannungsquellen der Membran sind Diffusionspotenziale, Na+ /K+ Pumpen erhalten die Konzentrationsunterschiede

Konstanter Strom fließt, wenn der Dipol Ladung nachliefert: Der Dipol wirkt als Batterie (Deshalb ist der Dipol im EKG Versuch eine Batterie !)


Zellmebran polarisiert
Zellmebran polarisiert den Dipol neutralisieren

Im polarisierten Zustand ist die Zellmembran außen positiv geladen.


Depolarisation bei beginn der erregung

Äquipotential-Linie den Dipol neutralisieren

Depolarisation bei Beginn der Erregung

Dipole auf der Aussenseite der Membran

Die Zellmembran schirmt das Feld der Dipole innerhalb der Membran nach außen ab. Im schwach leitenden Außenraum (dem Körper) sind deshalb nur die Dipole auf der Aussenseite der Membran messbar


Zellmebran polarisiert1

0 den Dipol neutralisieren

mV

Zellmebran polarisiert

40

Kein Signal an der Oberfläche des Körpers im polarisierten Zustand


Depolarisation

0 den Dipol neutralisieren

mV

Depolarisation

40

Dipol Signal an der Oberfläche des Körpers bei Depolarisation


Zusammenfassung
Zusammenfassung den Dipol neutralisieren

  • Das Wasser im Körper mit seinen Elektrolyten ist ein schwach leitendes Medium

  • Durch Ladungsverschiebung im schwach leitenden Medium passt sich die Feldverteilung eines Dipols den Randbedingungen an:

    • Bei isolierender Umrandung des Elektrolyten bleiben die Feldlinien innerhalb der isolierenden Wände

    • Wirkt der Dipol als Spannungsquelle, dann bleibt die Feldverteilung durch Strom-Fluss stabil

  • Dipole innerhalb der Zellmembran sind deshalb nach außen abgeschirmt

  • Nur Dipole außerhalb der Zellmembran beeinflussen das Feld im Elektrolyten außerhalb der Zelle


Finis
finis den Dipol neutralisieren

„Künstlerisch freie“ Darstellung: Die Äquipotentiallinien enden in Wirklichkeit an der Körperoberfläche


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