Rispondo prevalentemente al quesito di Fabbri sulla elettrofisiologia, ma
facendo ci� dir� la mia a riguardo della gran parte dei prblemi di
elettrostatica posti. Attendo repliche.
Premesse:
- se una superficie carica � veramente chiusa, non vi � campo all'interno ed
il potenziale - ivi - non ha un gran senso fisico.
- se la superficie � bucata - e si pu� andare da un buco che renda la sfera
cava una scodella ad buchettino "Invisibile", dalla gabbia a maglie larghe
alla stanza da esperimento dello stesso F.rivestita interamnete da
stagnola - la superficie esterna � in collegamento con l'interna. La carica
elettrica - per quanto poca - c'� anche sulla superficie interna e da qui
nascono della linee di forza che danno senso alla ddp tra interno della
sfera cava e terra ad esempio, che possono permetere di farci scaricare la
sfera e che fanno, seppur con intensit� minore che all'esterno, muovere le
foglioline di un elettroscopio. Quindi: superficie chiusa=perdita (entro la
superficie) del significato qualsiasi fenomeno elettrico e grandezza
correlata. Il potenziale della nostra sfera bucata, identico per la
superficie esterna e per quella interna, si misura integrando il campo da un
punto di una di queste due fino a oo: o si parte da fuori col campo pi�
grosso o si parte da dentro con quello pi� piccolo (per poi attraversare
l'apertura e cominciare a sentire anche quello esterno), il valore di V sar�
ovviamnete sempre lo stesso (si prescinde dal percorso: campo conservativo).
- il perch� un campo elettrico all'interno di una superficie carica chiusa
sia nullo non � affatto banale e si spiega in maniera molto chiara con il
teorema di Gauss.
Passiamo all'elettrodo della elettrofisiologia. Fingiamo che la soluzione
intracellulare sia un conduttore di prima specie allo stato liquido e che il
nostro elettrodo sia il terminale di un elettrometro a foglioline
metalliche. Quando entriamo in contatto con l'interno della cellula ed
approfondiamo l'elettrodo nella compagine del citoplasma, in realt� non �
come se noi andassimo a costriure una cellula attorno all'elettrometro
(intrappolandolo in una cavit� chiusa non in continuit� con la superficie
della sfera metallica liquida): la superficie esterna del conduttore infatti
si modella attorno al nostro elettrodo. Quindi, di fatto, ovunque spostiamo
l'elettrodo andiamo sempre a finire sulla superficie chiusa della "sfera
liquida" carica. All'estremo, potremmo pensare di congelare il liquido
intracellulare dalla superficie carica, di fare un buchetto sulla sua
superficie, di scavare attraverso questo buchetto al suo interno fino a
farlo divenire una sfera cava e poi di infilare nel buchetto il terminale di
un elettrometro fino a fargli toccare la superficie interna della sfera
cava: in questo caso dovremmo avere una divergenza delle foglioline molto
pi� piccola che non quella che si otterrebbe collegando l'elettrometro alla
superficie esterna (o a quella interna di una sfera cavo con un grossissimo
buco o a quella - sempre interna - di una gabbia amaglie larghe di Faraday).
E ci� per via dello scarso campo che si avrebbe in queste circostanze. Nella
realt� l'elettrodo che si usa per le misurazioni non deforma la sfera
liquida carica pi� che con l'imprimerle una piccola depressione superficiale
ed inoltre la superficie esterna, nel punto di ingresso dell'elettrodo, si
continua insensibilmente con questo. L'elettrodo risente cos� del campo
elettrico superficiale e non di quello profondo (che non c'� :-)), comunque
lo si infili nella sfera. Ripeto, al limite, potrebbe risentire di un campo
minore in condizioni estreme in cui facciamo avvicinare il sistema (come
forma intendo) sempre pi� a quello di una sfera cava bucata con un foro
piccolissimo.
Gli elettrodi che si usano in elettrofisiologia sono in realt� dei
conduttori di prima specie accoppiati al liquido intracellulare per mezzo di
un conduttore di seconda specie di composizione simile. Il problema � ora
quello di vedere come la carica superficiale di una sfera di 2� specie si
comunichi alla superficie dell'elettrometro. Questo avviene attraverso
reazioni chimiche che convertono la "carica elettrica ionica"
all'interfaccia elettrodo metallico- liquido intracellulare (interfaccia a
livello della quale - ricordiamolo bene - c'� campo poich� in realt� siamo
alla superficie esterna della sfera) in "carica elettronica" nel conduttore
metallico (elettroscopio o altro).
Infine, ma non ci ho pensato molto, se immaginiamo un elettrodo metallico
immerso per met� nella sfera liquida di seconda sepcie, in condizioni di eq.
elettrostatico, questo sar� costituito da una met� immersa a campo nullo
(sia all'interfaccia che al suo interno) e da una emersa con campo non nullo
in superficie. O meglio, questo sarebbe vero se la sfera fosse di metallo
fuso, ma essendo in realt� fatta di un conduttore di seconda specie bisogna
ritenere che propio all'interfaccia tra superficie della parte immersa e
liquido intracellulare, si creino quei fenomeni chimici che sono poi
responsabili dell'acquisizione di carica superficiale (sia della parte
emersa che di quella immersa e sempre in condizioni di eq. elettrostatico)
dell'elettrodo metallco e delle parti metalliche del sistema di misura
"caricato" (terminale, bacchetta, foglioline dell'elettrometro). In altre
parole se non ci fosse "l'accoppiamento chimico" (la "trasduzione" chimica)
il metallo potrebbe risentire solo dell'induzione elettrostatica della sfera
elettrolitica carica: il contatto tra i due corpi sarebbe infatti
equivalente a quello tra un conduttore ed un isolante.
Ciao,
Il "Piccolino"
Received on Mon Feb 02 2004 - 18:40:43 CET
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