¿Cuánto jugo de sal necesita mi imán de campo pulsado bioeléctrico?
LLAVE_ABRADE
Estoy creando un organismo que genera su propio campo magnético, específicamente, un campo magnético que se activa y desactiva repetidamente. Dicho organismo utiliza dicho campo magnético para comunicarse con otros organismos de este tipo; por qué lo hace no está dentro del alcance de esta pregunta.
Este campo magnético es generado por un órgano dentro de dicho organismo. Dicho órgano está formado por cientos de subórganos. Cada uno de esos sub-órganos está hecho de tres partes separadas.
La primera parte es un tubo lleno de solución salina de aproximadamente 1,5 metros de largo. Su longitud es relevante más adelante.
La segunda parte es una pila de electrocitos , como los de las pilas voltaicas biológicas de peces eléctricos . Cada tubo lleno de solución salina tiene 1 pila de electrocitos adherida a él.
La tercera parte es el núcleo de comando medular que suena bastante impresionante . Es un grupo de células nerviosas que controla la función de los electrocitos. Los núcleos de mando medulares son otra parte del cuerpo exclusiva de los peces eléctricos, al menos en la vida real. Cada pila de electrocitos tiene 1 núcleo de comando medular adjunto.
Cada núcleo de comando medular es receptivo a un solo tipo de neurotransmisor : las sustancias químicas que hacen funcionar las sinapsis . Mientras que los núcleos de mando medulares en los peces eléctricos utilizan acetilcolina como neurotransmisor desencadenante, cada uno de estos núcleos de mando medulares utiliza uno diferente. Por ejemplo, un subórgano tendrá un núcleo de mando medular activado por dopamina , un subórgano tendrá un núcleo de mando medular activado por histamina , un subórgano tendrá un núcleo de mando medular activado por serotonina , y así sucesivamente. adelante.
Cada vez que uno de estos núcleos de comando medulares es activado por su neurotransmisor correspondiente, le dice al electrocito al que está conectado que destruya el tubo salino al que también está conectado dicho electrocito. Cuando se electrifica, el tubo de solución salina crea un campo magnético, ya que al pasar electricidad a través de un conductor se crea un campo magnético . En otras palabras, el tubo de solución salina es un electroimán.
Los núcleos de comando medulares se apagan poco después de activarse. Luego, son reactivados por otro neurotransmisor. Luego, se apagaron de nuevo. Luego, se reactivan. Esto se repite hasta el infinito . Esto significa que el tubo de solución salina es magnético, y luego no magnético, y luego magnético, y luego no magnético otra vez, ad infinitum . Es esencialmente un imán de campo pulsado muy débil (prefiero una fuerza de aproximadamente 30 microtesla , en lugar de 100 tesla) .
Cada núcleo de comando medular le dice a sus electrocitos que envíen pulsos a una frecuencia diferente. La dopamina puede estar representada por un pulso de 1 hercio , la serotonina por un pulso de 2 hercios, y así sucesivamente. Esto significa que diferentes frecuencias magnéticas representan diferentes neurotransmisores.
Se pretende que sea un dispositivo de comunicación integrado e interindividual. Todavía estoy trabajando en el mecanismo de "recepción", pero eso no está dentro del alcance de esta pregunta.
Vea a continuación una representación visual de una de estas estructuras de tubos de solución salina.
Ahora, imagina cientos de estos elementos juntos; en última instancia, así es como se ve el órgano que estoy haciendo. Vea a continuación para una idea aproximada de lo que quiero decir:
La pregunta: quiero que cada uno de los tubos de solución salina (recuerde: 1,5 metros de largo) en este órgano cree un campo magnético de 30 microteslas a una distancia de 10 metros del tubo. ¿Cuáles son las dimensiones óptimas de cada tubo de solución salina para minimizar el uso de energía y cuánta energía debe pasar por ellos para obtener la corriente que quiero?
Pregunta inspirada en Join JBH en la respuesta de Codidact a una de mis preguntas anteriores .
Respuestas (2)
golosinas
Problema: un tubo de agua salada es un conductor de trayectoria única.
Estás pidiendo un campo magnético de 30-60 microteslas . Me pregunto si esto se puede hacer de todos modos, ¡con un conjunto de tubos de agua salada rectos (?)! Cada tubo es un conductor singular, su imán no tiene bobinados alrededor de un núcleo, como los electroimanes en la maquinaria... usando un conductor singular como un tubo de agua salada, el campo magnético existirá en un cilindro, alrededor de su conductor. Como dijiste, la electricidad invocará el magnetismo ... pero pides una cantidad relevante y detectable de magnetismo.
La distancia requerida de 10 metros es enorme, ¡incluso para electroimanes!
La fuerza del campo magnético es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia.
La intensidad de campo que necesita es aproximadamente igual al campo magnético de la Tierra.
Imagine un electroimán de 1,5 metros de largo... ¿qué diámetro, cuántos "devanados" y qué corriente se necesita para afectar una brújula, a 10 metros de distancia? necesitarías algo del orden del campo magnético de la Tierra para mover la aguja.
Para la parte de cálculo, pruebe https://www.accelinstruments.com/Magnetic/Magnetic-field-calculator.html
.. cuando miro mis resultados, apuntando a 0.05 mT, esto va a ser grande . ¡No obtendrá un campo tan fuerte usando un solo hilo (flexible, no recto ) de agua salada!
El único organismo que puedo encontrar usando magnetismo activo es la bacteria Magnetosoma, en realidad mueve su cuerpo para alinearse con el campo magnético de la Tierra usando un grano de cristal de hierro magnético, incrustado en lipina https://en.wikipedia.org/wiki/Magnetosome
fotón UV
@Goodies brinda la forma de calcular el campo utilizando el concepto de jugo de sal y agregaría que la duración de los pulsos debería ser corta, o el calentamiento puede ser un problema. Además, como se señaló, 30 microtesla a un metro es bastante grande.
Una forma diferente de pensar sobre el problema es tratar de encontrar una forma alternativa de producir el campo magnético. El neodimio se encuentra entre los imanes más fuertes comúnmente disponibles y si desea algo que produzca un campo magnético comparable al de la Tierra, el gráfico a continuación muestra que estaría tratando de encontrar algo comparable a la fuerza de un pequeño imán de neodimio.
Una idea es hacer que tu criatura (en lugar de tratar de producir campos magnéticos con corrientes eléctricas) es hacer que el organismo alinee imanes más pequeños en sus células, tal vez con cada célula o estructura que contenga un imán pequeño, y controlar la orientación del imán. por los impulsos eléctricos. Dependiendo de la disposición de los imanes más pequeños, podrías controlar la fuerza del campo magnético. Una ventaja de esto es que una vez alineado no se necesita energía adicional.
Para comunicarse la criatura también podría cambiar su orientación. Al cambiar su ángulo con respecto a la criatura receptora, cambiarían la fuerza del campo. Supongo que podrías imaginar a la criatura moviéndose o bailando para comunicarse.
La desventaja es que para que la criatura cambie su firma magnética probablemente tomará tiempo.
Un buen artículo sobre magnetorrecepción en animales es
https://physicstoday.scitation.org/doi/pdf/10.1063/1.2897947
La figura es de la puerta de investigación DOI: 10.1145/2800835.2800938 y es de la fuerza del campo magnético de un pequeño imán de neodimio (cilindro de 10x8 mm) medido por la brújula digital de una tableta Google Nexus 7.
golosinas
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JBH
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