usar la batería para generar un campo eléctrico débil?

Soy un estudiante de biología interesado en cómo reaccionan los animales marinos a campos eléctricos débiles. Mi profesor y yo queremos hacer un experimento de prueba y esperábamos armar algo por poco dinero. ¿Existe una forma sencilla de generar un campo eléctrico muy débil en el agua de mar (del orden de microvoltios)? Pensé en usar una batería con dos cables colocados a aproximadamente 1 cm de distancia para generar un campo eléctrico que se localiza esencialmente en los extremos del cable. Sin embargo, una batería de 1,5 voltios es demasiado fuerte. ¿Funcionaría agregar resistencias? ¿Cuál es la mejor manera de calcular la cantidad de resistencia necesaria, o es simplemente ridículo siquiera considerarlo? ¿Existe una solución lista para usar? ¿O debo decirle a mi profesor que esto es imposible sin un equipo especialmente diseñado?

Vas a querer saber la conductividad de tu agua, creo. Tenga en cuenta que los microvoltios no son una unidad de campo eléctrico; La intensidad del campo eléctrico se mide en voltios por metro.
Y con la segunda parte de ese comentario quiero decir: por favor aclare sus requisitos. Sospecho que esto no será algo tan difícil de hacer, simplemente no está claro exactamente lo que quieres hacer.
No es tremendamente difícil generar pequeños voltajes, incluso con corrientes sustanciales. Debería hablar con su profesor para definir mejor lo que quiere probar y traer la información aquí para obtener mejores consejos. Describa el rango de señales que le gustaría probar, el espacio de prueba ideal (¿quiere que sus electrodos estén separados 1 cm o sería mejor tener una cámara grande y electrodos separados 1 m? ¿Es este un dispositivo para recorrer el fondo del mar? o tiene la intención de utilizar peces enjaulados?
Mi primer pensamiento es poner una resistencia en serie en el circuito, para hacer un divisor de voltaje usando la resistencia y el agua de mar. La resistencia que necesita en la resistencia estaría relacionada con la resistencia del agua de mar, por lo que tendría que medirla.
Hay una diferencia entre un campo eléctrico y una corriente. El uso de electrodos generará un campo eléctrico Y una corriente que corroerá los electrodos e introducirá productos de electrólisis en el agua. Los conductores acoplados capacitivamente no producirán corriente ni electrólisis.
@EdgarBrown La corrosión depende de los materiales utilizados para el electrolito y los electrodos. El grafito es bastante inerte para los electrolitos típicos, lo que significa que no se corroe tanto en comparación con otros materiales.
@HarrySvensson Utilicé "corrosión" como una forma abreviada para los términos más apropiados reacciones de reducción/oxidación (redox). Aunque el carbono en sí mismo es relativamente inerte, a un voltaje lo suficientemente alto (tan solo 1 V) todos los materiales conductores (incluida el agua salada) experimentarán reacciones redox.

Respuestas (1)

Hay dos problemas principales con la creación de un campo eléctrico estable conocido en el agua de mar para ver su influencia en los animales marinos.

1) Cuando una corriente pasa a través del agua de mar cambia la química. Apostaría a que los animales marinos también responden a los gradientes de productos químicos que serían liberados por la acción de la corriente tan fuertemente como al campo eléctrico. Es una parte importante del diseño del experimento separar los dos efectos.

2) El voltaje medido entre los electrodos y el agua de mar depende del material del electrodo (piense en la batería), y la historia reciente de la corriente que fluyó hacia adentro o hacia afuera del agua en la vecindad del electrodo (en baterías, esto se llama polarización ). A medida que fluye la corriente y pasa el tiempo, cambia el potencial de polarización. Esto significa que lo que mide en los electrodos podría ser un voltio diferente del potencial en el cuerpo libre de agua de mar. Tratando de establecer cuál es el campo eléctrico en el agua, para m V , el uso de mediciones en electrodos que podrían ser de un voltaje variable o tan incorrecto, está claramente condenado.

Será muy fácil introducir un par de cables de una batería en una celda de prueba y ver cómo reaccionan los animales. Va a ser muy difícil hacerlo de una manera que sea reproducible , especialmente por otros.

Creo que su mejor opción, incluso para una "vista rápida", será usar una configuración de 4 terminales (busque la conexión Kelvin).

Use una olla porosa, o una membrana semipermeable similar, sumergida en un recipiente más grande. Tus animales y los electrodos de los sentidos van en la olla. Sus electrodos impulsores están fuera de la olla. Esto aislará los cambios químicos en los electrodos portadores de corriente que ingresan al área experimental.

Sienta el campo dentro de la olla con un par idéntico de electrodos no reactivos conectados a un medidor. Los electrodos de platino serían buenos y reproducibles, aunque el acero inoxidable, el níquel o el carbono podrían servir para una prueba inicial.

Conduzca el campo con un par de electrodos fuera de la olla. Consideraciones similares para los materiales de los electrodos, aunque no es necesario que sean idénticos. Inicialmente, todo lo que necesitará será una fuente de alimentación de laboratorio ajustable, siga ajustándola a mano para mantener constante su campo detectado. Más tarde, puede agregar un amplificador de retroalimentación para impulsar los electrodos para mantener constante su campo detectado. El amplificador es la parte fácil, vuelve aquí una vez que tengas el resto de la configuración funcionando, y podemos ayudarte con eso.

Como la pregunta habla de "campo eléctrico", también debería funcionar una configuración puramente capacitiva.
Esto es realmente útil. Probaremos este enfoque de olla en olla. Para aclarar lo que queremos hacer, tenemos un acuario de 30 galones en el que introduciremos estrellas de mar y otros animales invertebrados. Queremos ver si los animales se sentirán atraídos o evitarán o ignorarán un campo eléctrico localizado. Claramente, no necesitamos electrocutar a los animales y queremos que nuestro campo eléctrico sea pequeño y relativamente reproducible. ¡Gracias!
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