معلومة

النقل الكهربائي مقابل النقل الكيميائي


"ميزة النقل الكهربائي ، بصرف النظر عن السرعة ، هي أنه يمكن أن يفضل التزامن في إطلاق النار. على سبيل المثال ، في الدماغ يمكن لنواة تسمى الزيتون السفلي أن تولد التذبذبات بسبب تقاطعات الفجوة."

هل يمكن لأحد أن يشرح هذه الفكرة؟ لا أفهم معنى التذبذبات في هذا السياق. هل يقصدون أن العصبون يمكنه إرسال نبضات واستقبالها بنفس المعدل؟ هل هذا ما يحاولون التعبير عنه؟

المصدر: محاضرة النشرات


النقل الكهربائي مقابل النقل الكيميائي - علم الأحياء

أجابت ريتيكا جويال على هذا

انتقال المواد الكيميائية في المشبك:

يحدث انتقال النبضة عبر المشبك عادةً من خلال الانتقال الكيميائي ، وهذا يعني أنه بمساعدة الجزيئات الكيميائية ، يتم نقل النبضة من خلية عصبية إلى أخرى عبر المشبك. تحدث الخطوات التالية أثناء الانتقال الكيميائي:

1) توليف الناقل العصبي بواسطة الخلايا العصبية قبل المشبكي

2) يتم تعبئة الناقلات العصبية في حويصلات صغيرة وتصل إلى الطرف المشبكي.

3) عند تلقي إشارة ، يتم إطلاق الناقلات العصبية في الشق المشبكي. من هناك يسبحون عبر المشبك ويصلون إلى المستقبلات الموجودة على العصبون ما بعد المشبكي.

4) يرتبط الناقل العصبي بالمستقبلات وتقوم هذه المستقبلات بتحويل الإشارات إلى إشارات كهربائية مرة أخرى. يتم نقل الإشارة الكهربائية عبر الخلايا العصبية.

5) بعد الإرسال ، يتحلل الناقل العصبي ويتم مسح المشبك لتلقي الإشارة التالية.

النقل الكهربائي في الألياف العصبية:

يحدث النقل الكهربائي للنبضات في الألياف العصبية بمساعدة جهد الفعل. ينقل جهد الفعل الإشارة من نقطة واحدة من الألياف العصبية إلى نقطة أخرى.

تنظم القنوات الأيونية ذات الجهد الكهربائي المختلفة النقل الكهربائي. والخطوات هي كما يلي:

1) مرحلة الراحة: يتم الحفاظ على أغشية الألياف العصبية عند الراحة المحتملة من -70 مللي فولت في ظل الظروف العادية.

2) كمحفز تستقبله التشعبات لخلية عصبية. تفتح قنوات Na + في الغشاء. إذا كانت الإشارة كافية للوصول إلى قيمة عتبة - 50 إلى -55 مللي فولت ، فستستمر العملية.

3) إزالة الاستقطاب: يتم فتح المزيد من قنوات الصوديوم ، حيث يؤدي تدفق الصوديوم + إلى دفع الجزء الداخلي من غشاء الخلية إلى حوالي +30 مللي فولت. تسمى العملية حتى هذه النقطة إزالة الاستقطاب.

4) بعد الوصول إلى الحد الأقصى من الإمكانات ، تغلق قنوات Na وتفتح قنوات K +. يبدأ الغشاء في استعادة الاستقطاب مرة أخرى إلى حالة الراحة.

5) فرط الاستقطاب: ينخفض ​​جهد الغشاء عن إمكانات الراحة. هذا هو فرط الاستقطاب وهو مهم لإعداد ألياف الخلايا العصبية للإشارة التالية.


ما هو المشبك الكيميائي

يشير المشبك الكيميائي إلى تقاطعات الخلايا التي تنتقل من خلالها النبضات العصبية في اتجاه واحد عن طريق الناقلات العصبية. يطلق على أغشية البلازما أغشية ما قبل التشابك وما بعد المشبكي. يقع الغشاء قبل المشبكي في خلية ما قبل التشابك ، والغشاء اللاحق للتشابك موجود في خلية ما بعد التشابك. يقع الشق المشبكي بين أغشية ما قبل التشابك وما بعد المشبكي. يظهر المشبك الكيميائي في شكل 1.

الشكل 1: المشبك الكيميائي

يمتلئ الشق المشبكي بالسائل الخلالي. عندما يتم استقبال جهد فعل إلى طرف الغشاء قبل المشبكي ، يتم فتح قنوات الكالسيوم ذات الجهد الكهربائي للغشاء قبل المشبكي. بشكل عام ، تركيز أيونات الكالسيوم في الشق المشبكي هو 10-3 م ، وتركيز داخل الخلايا العصبية هو 10-7 م. لذلك ، تنتقل أيونات الكالسيوم من الشق المشبكي إلى الخلية العصبية قبل التشابك عبر الكالسيوم. القنوات. يؤدي هذا إلى زيادة تركيز الكالسيوم داخل الخلية العصبية قبل المشبكي ، مما يسمح للحويصلات المشبكية بالاندماج مع الغشاء قبل المشبكي لتحرير الناقلات العصبية إلى الشق المشبكي عن طريق خروج الخلايا. تنتشر هذه الناقلات العصبية من خلال الشق المشبكي لترتبط بالمستقبلات في الغشاء ما بعد المشبكي. إنها تحفز جهد فعل على غشاء العصبون ما بعد المشبكي.


مقارنة بين انتقال التشابك الكيميائي والكهربائي بين الخلايا الحسية المفردة والعصب الحركي في الجهاز العصبي المركزي للعلقة

في العقد العلقة ، تلتقي ثلاث خلايا حسية مختلفة الشكل في العصب الحركي ، حيث تشكل مشابك كيميائية وكهربائية. كل من هذه المشابك تتصرف بطريقة مميزة وطبيعة آلية الإرسال لها عواقب وظيفية كبيرة لتشغيل ردود الفعل. تم إجراء تحليل لتأثيرات قطارات النبضات على الإرسال المتشابك عبر هذه المسارات ، باستخدام الترددات التي تتوافق مع إطلاق النار الطبيعي. في المشبك الكيميائي بين الخلية الحسية المسبب للألم والعصب الحركي ، يحدث حدثان متعارضان: التسهيل والاكتئاب. وهكذا ، مع قطارات من النبضات ، تزداد جهود التشابك أولاً في السعة ثم تنخفض. يمكن فصل العمليتين عن طريق تغيير محتوى Mg و Ca لسائل الاستحمام. في تركيزات المغنيسيوم التي قللت من سعة جهد تشابكي كيميائي واحد للتحكم ، حدث تسهيل خالص أثناء القطار. ساد الاكتئاب خلال القطارات القصيرة في تركيزات مرتفعة من الكالسيوم ، على الرغم من أن الإمكانات المشبكية كانت أكبر في البداية. تشير هذه النتائج إلى أن التغييرات في كمية المرسل الصادرة عن كل جهد عمل قبل المشبكي يمكن أن يفسر التغييرات التي لوحظت في انتقال التشابك الكيميائي. في المقابل ، لم يُظهر النقل الكهربائي بين الخلية الحسية التي تستجيب للمس ونفس العصب الحركي تسهيلًا أو اكتئابًا. كانت إمكانات الاقتران الكهربائي في العصب الحركي ثابتة نسبيًا عندما أطلقت خلية اللمس على ترددات عالية أو منخفضة في سائل رينجر العادي ، أو عالي المغنيسيوم ، أو سائل الكالسيوم المرتفع. كانت هناك اختلافات إضافية بين المشابك الكيميائية والكهربائية عند تبريد المستحضر إلى 4 درجات مئوية في البرد ، زاد زمن انتقال الجهود المتشابكة المستحثة كيميائيًا في العصب الحركي وتناقص اتساعها بشكل كبير مع التحفيز المتكرر ، بينما لم تتأثر إمكانات الاقتران الكهربائي. . أدى فرط استقطاب قصير للخلية قبل المشبكية عن طريق الحقن إلى زيادة ملحوظة وطويلة الأمد في إمكانات التشابك المستحث كيميائيًا ، ولكنها لم تؤثر على انتقال التشابك الكهربائي. تعمل نقاط الاشتباك العصبي في الخلية الحسية التي تستجيب للضغط ، والتي هي كيميائية وكهربائية على حد سواء ، كما هو متوقع: أظهرت جهود التشابك الكيميائية تسهيلًا واكتئابًا بينما ظل النقل الكهربائي ثابتًا نسبيًا. تؤكد هذه التجارب على النتائج الوظيفية المختلفة للمشابك الكهربائية أو الكيميائية في المسارات الانعكاسية لنقل الإشارات التي تنشأ نتيجة للمنبهات الحسية الطبيعية.


انتقال متشابك

Paul Johns BSc BM MSc FRCPath ، في علم الأعصاب السريري ، 2014

المشابك الكهربائية

تُعرف المشابك الكهربائية أيضًا باسم تقاطعات الفجوة وهي نقاط اتصال مباشرة بين سيتوبلازم الخلايا العصبية المجاورة (اليونانية: sunapsis ، نقطة الاتصال). هذا يسمح بالاتصال ثنائي الاتجاه ومزامنة التفريغ الكهربائي بسرعة كبيرة.

يتكون تقاطع الفجوة من حوالي 100 قناة بين الخلايا تسمى كونيكسونس التي يتم إدخالها في أغشية البلازما للخلايا المجاورة (الشكل 7.1). يتكون كل كونيكسون من مجموعة سداسية من البروتينات تسمى كونيكسينس، تحيط بقناة مائية بعرض 2 نانومتر. تتم محاذاة المسام الموجودة في أغشية الخلايا المجاورة لتشكيل "نفق" بين الخليتين. يمكن فتحها أو إغلاقها عن طريق التغيير التوافقي في البروتينات المكونة ، التي تنظمها حالة الفسفرة.

تمثل تقاطعات الفجوة مسارًا منخفض المقاومة يسمح للجسيمات المشحونة والجزيئات الصغيرة بالتدفق بحرية في أي اتجاه ويقرن النشاط الكهربائي للخلايا المجاورة. تشكل مجموعات الخلايا المرتبطة بوصلات فجوة شكل المخلوط الكهربائي والتي يمكن أن تولد تصريفات كبيرة ومتزامنة. يحدث هذا في بعض نوى جذع الدماغ التي تتحكم في التنفس وقد تساهم في توليد إفرازات متزامنة بشكل غير طبيعي في بعض أشكال الصرع (الفصل 11).


المشابك الكهربائية والتعلم - اللدونة المستحثة في إيقاع المحرك

R. Nargeot، A.Bédécarrats، in Network Functions واللدونة، 2017

2.1 المشابك الكهربائية في نشأة نمط المحرك الإيقاعي

توجد المشابك الكهربائية في العديد من هياكل الجهاز العصبي المركزي (CNS) التي تكمن وراء نشأة السلوكيات في الفقاريات واللافقاريات. في الفقاريات ، على سبيل المثال ، تنتشر في القشرة الأمامية الحركية والقشرة الحركية (Gibson et al. ، 1999) ، المخطط (Koos and Tepper ، 1999) ، مجمع olivary-cerebellar (Sotelo and Llinas، 1972 De Zeeuw et al. ، 1998) ، والحبل الشوكي (Fulton et al. ، 1980 Tresch and Kiehn ، 2000).

تم التحقيق في التضمين الوظيفي للمشابك الكهربائية في إيقاع المحرك في الحبل الشوكي حيث يتم إنشاء الحركات الحركية الإيقاعية للأطراف الأمامية والخلفية. في ظروف تعديل محددة ، يمكن تسجيل نمط نشاط حركي دوري ، يسمى الحركة التخيلية ، من الجذور البطنية للحبال الشوكية المعزولة من الجرذ الوليدي. لا يزال من الممكن تسجيل النشاط الدوري من هذه الجذور البطنية الشوكية في غياب أيونات الكالسيوم التي تمنع المشابك الكيميائية ، أو في وجود tetrodotoxin ، وهو مانع لقناة الصوديوم يلغي انتقال التشابك الكيميائي المعتمد على جهد الفعل (Tresch and Kiehn ، 2000) . تم العثور على هذا النشاط الحركي الإيقاعي المستمر ، بالإضافة إلى الحركة التخيلية العادية ، ليتم تثبيتها بواسطة carbenoxolone ، وهو مانع دوائي لتقاطعات الفجوة. وبالتالي ، يبدو أن المشابك الكهربائية ضرورية ، وإن لم تكن بالضرورة مسؤولة حصريًا ، عن التكوين الدوري للنمط الحركي في الحبل الشوكي للحيوانات حديثة الولادة (Tresch and Kiehn، 2000 Li and Rekling، 2017 (الفصل 11). لم يتم تحديد النشاط التذبذب بعد ، فقد تم العثور على المشابك الكهربائية بين الخلايا العصبية الشوكية المختلفة بما في ذلك العصبونات الداخلية المثيرة والعصبونات الحركية التي تساهم في تكوين النمط الحركي (Fulton et al. ، 1980 Rash et al. ، 1996 Kiehn and Tresch ، 2002 Hinckley and Ziskind -Conhaim، 2006 Song et al.، 2016).

أشارت الدراسات النظرية إلى أن المشابك الكهربائية بين مجموعة من الخلايا العصبية غير المتذبذبة كافية لإنتاج نشاط تذبذب منتظم (Sherman and Rinzel ، 1992 Smolen et al. ، 1993 Traub et al. ، 2017 (الفصل 13)). ومع ذلك ، في الشبكات البيولوجية ، غالبًا ما تعمل هذه المشابك جنبًا إلى جنب مع خصائص الغشاء الجوهري المتذبذب للخلايا العصبية المقترنة كهربائيًا (Tresch and Kiehn ، 2000 Rekling et al. ، 2000 Blatow et al. ، 2003 Leznik and Llinas ، 2005). وبالتالي ، بالإضافة إلى مشاركتها في التكوين الفعلي للنشاط التذبذب ، يمكن للمشابك الكهربائية تنظيم التزامن والتردد والتنوع لنشاط تذبذب ينتج عن جهاز تنظيم ضربات القلب الداخلي أو انفجار الخلايا العصبية.

تم التحقيق في مثل هذه الأدوار التنظيمية في شبكة البواب للجهاز العصبي المعدي المعدي للقشريات (نديم وآخرون ، 2017 (الفصل 4) حيث تولد هذه الشبكة نمط خرج المحرك الدوري الذي يقود حركات انقباض / تمدد بديلة في غرفة المعي الأمامي. هذا النشاط الحركي المتكرر للغاية مدفوع بنواة من الخلايا التذبذبية المقترنة كهربائيًا المكونة من الخلايا العصبية الداخلية AB واثنين من العصبونات الحركية PD (Selverston and Miller ، 1980). يمكن لهذه الخلايا العصبية أن تولد نشاط انفجار تذبذب تلقائي بشكل فردي (Miller and Selverston ، 1982 Bal et al. ، 1988). ويختلف هذا النشاط وفقًا لنوع الخلية نتيجة لاختلاف خصائص الغشاء الجوهري. والخلايا العصبية AB هي الخلية الوحيدة الناظمة لضربات القلب التي يولد تلقائيًا تذبذبًا منتظمًا بتردد مماثل لتردد محرك البواب العادي على نفس المنوال. في المقابل ، تولد الخلايا العصبية PD بشكل منفصل دفعات متكررة من إمكانات العمل مع فترات انفجار غير منتظمة وفترات بين الانفجارات وبتردد دورة متوسط ​​أقل من إيقاع شبكة البواب السليمة. وبالتالي ، فإن الدور المهم للمشابك الكهربائية القوية بين العصبونات AB و PD هو مزامنة أنشطتها الانفجارية المتأصلة مع نشاط منظم ضربات القلب الأكثر انتظامًا وسرعة للخلايا العصبية AB (Bal et al. ، 1988 Abbott et al. ، 1991) .

بالإضافة إلى هذا الدور في تزامن الأنشطة التذبذبية الجوهرية للخلايا العصبية ، فقد أظهرت الدراسات التجريبية والنمذجة أن المشابك الكهربائية يمكنها تنظيم التردد ومدة الانفجار وتغير التذبذبات في مجموعات من الخلايا العصبية المقترنة كهربائيًا (Kepler et al. ، 1990 Sharp وآخرون ، 1992 Szucs وآخرون ، 2000). تم التحقيق في التحكم التنظيمي للنشاط التذبذب في مجموعة غير متجانسة من الخلايا العصبية في نظام هجين حيث تم اقتران الخلايا العصبية الإلكترونية بشكل مصطنع كهربائيًا بخلايا عصبية معزولة في الموقع (Szucs et al. ، 2000). ثم تم تكوين الخلايا العصبية الإلكترونية لتوليد نشاط انفجار دوري أو غير منتظم. في كلتا الحالتين ، اعتمادًا على قوة الاقتران ، أدت إضافة المشبك الكهربائي إلى تقليل تباين النشاط التذبذب الفردي وأدت إلى تذبذبات دورية في المجموعة العصبية. تم الحصول على نتائج متطابقة أيضًا باستخدام نموذج حسابي لاثنين من الخلايا العصبية المتذبذبة غير المتجانسة أو في نهج تجريبي تم فيه اقتران اثنين من الخلايا العصبية البيولوجية المعزولة والمتذبذبة عبر مشابك كهربائية اصطناعية (Sharp et al. ، 1992 Soto-Trevino et al. ، 2005 ). مرة أخرى في كلتا الحالتين ، تتحكم التغيرات في قوة المشبك الكهربائي في انتظام وتواتر الانفجار الإيقاعي في المذبذبات المقترنة.

لذلك ، لا تقوم المشابك الكهربائية بمزامنة النشاط داخل الشبكات العصبية فحسب ، بل تمارس أيضًا تحكمًا دقيقًا في تنوع وتواتر الانفجار الداخلي أو الخصائص التذبذبية للخلايا العصبية المقترنة. وبالتالي ، اعتمادًا على قوة التشابك الكهربائية وعدم تجانس خصائص الغشاء الجوهري للخلايا العصبية المقترنة ، يمكن لشبكة معينة التعبير عن أنماط نشاط معقدة ومتغيرة.


إيقاف المشابك

بمجرد الانتهاء من وظيفته ، يجب إزالة الناقل العصبي من الشق المشبكي لإعداد المشبك لوصول جهد الفعل التالي. يتم استخدام طريقتين:

  • إعادة امتصاص. يتم إرجاع الناقل العصبي مرة أخرى إلى المقبض المشبكي للخلايا العصبية قبل المشبكية عن طريق النقل النشط. كل النواقل العصبية إلا استخدم الأسيتيل كولين هذه الطريقة.
  • أستيل كولين تتم إزالته من المشبك عن طريق الانهيار الأنزيمي إلى أجزاء غير نشطة. الانزيم المستخدم هو أستيل كولينستراز.

تحقق غازات الأعصاب المستخدمة في الحروب (مثل السارين) والمبيدات الحشرية الفوسفاتية العضوية (مثل الباراثيون) آثارها عن طريق تثبيط أستيل كولينستريز ، مما يسمح لـ ACh بالبقاء نشطًا. يستخدم الأتروبين كمضاد لأنه يمنع مستقبلات ACh المسكارينية.


فقدت في النقل: ما مقدار الكهرباء التي تختفي بين محطة توليد الكهرباء وقابسك؟

ما مقدار الطاقة ضائع على طول الطريق حيث تنتقل الكهرباء من محطة توليد الكهرباء إلى قابس منزلك؟ يأتي هذا السؤال من Jim Barlow ، مهندس معماري في ولاية وايومنغ ، من خلال مشروع أسئلة IE الخاص بنا.

للعثور على الإجابة ، نحتاج إلى تقسيمها خطوة بخطوة: أولاً تحويل المواد الخام إلى كهرباء ، ثم نقل تلك الكهرباء إلى منطقتك ، وأخيراً إرسال تلك الكهرباء عبر جدران منزلك إلى منفذ الكهرباء الخاص بك.

الخطوة الأولى: صنع الكهرباء

محطات توليد الكهرباء & # 8211 الفحم أو الغاز الطبيعي أو البترول أو الطاقة النووية & # 8211 تعمل على نفس المبدأ العام. كثيفة الطاقة أمور يتم حرقها لإطلاق الحرارة التي تغلي الماء وتحويله إلى بخار يدور التوربينات التي تولد الكهرباء. الحدود الديناميكية الحرارية لهذه العملية ("اللعنة على الانتروبيا المتزايدة!") تعني أن ثلثي الطاقة في المواد الخام فقط تجعلها في الواقع تصل إلى الشبكة على شكل كهرباء.

الطاقة المفقودة في محطات الطاقة: حوالي 65٪ ، أو 22 كوادريليون Btus في الولايات المتحدة في عام 2013

يوضح هذا الرسم البياني كفاءة التسخين لأنواع مختلفة من محطات الطاقة. تتمتع جميع أنواع المحطات بنفس الكفاءة تقريبًا ، باستثناء الغاز الطبيعي ، الذي شهد تحسينات مؤخرًا في الكفاءة في السنوات الأخيرة مع إضافة محطات الدورة المركبة. (خط كفاءة الفحم متطابق تقريبًا مع الطاقة النووية ، ويتم ابتلاعه باللون الأرجواني).

الخطوة الثانية: نقل الكهرباء # 8211 النقل والتوزيع

معظمنا لا يعيش بجوار محطة توليد الكهرباء. لذلك علينا بطريقة ما أن نوفر الكهرباء لمنازلنا. هذا يبدو وكأنه وظيفة لخطوط الطاقة.

أولاً ، تنتقل الكهرباء عبر خطوط نقل طويلة المدى وعالية الجهد ، غالبًا أميال وأميال عبر البلاد. يمكن أن يصل الجهد في هذه الخطوط إلى مئات الآلاف من الفولتات. أنت لا تريد العبث بهذه السطور.

لماذا كل هذا الجهد؟ للإجابة على هذا السؤال ، نحتاج إلى مراجعة بعض فيزياء المدارس الثانوية ، وهي قانون أوم. يصف قانون أوم كيفية ارتباط كمية الطاقة في الكهرباء وخصائصها - الجهد والتيار والمقاومة -. يتلخص الأمر في هذا: مقياس الخسائر مع مربع لتيار السلك. يعني هذا العامل المربع أن قفزة صغيرة في التيار يمكن أن تسبب ارتفاعًا كبيرًا في الخسائر. يتيح لنا الحفاظ على ارتفاع الجهد الحفاظ على التيار ، والخسائر منخفضة. (للمهووسين بالتاريخ: هذا هو سبب فوز شركة AC بمعركة التيارات. شكرًا ، جورج وستنجهاوس.)

الأردن ويرفس بروك / داخل الطاقة

إن ترهل خطوط الكهرباء هو في الواقع العامل المحدد في تصميمها. يتعين على المهندسين التأكد من عدم اقترابهم كثيرًا من الأشجار والمباني.

عندما تضيع الكهرباء ، أين تذهب؟ يسخن. تصطدم الإلكترونات التي تتحرك ذهابًا وإيابًا ببعضها البعض ، وتؤدي هذه الاصطدامات إلى تدفئة خطوط الكهرباء والهواء المحيط بها.

يمكنك في الواقع سماع تلك الخسائر: هذا الصوت الطقطقة عندما تقف تحت برج الإرسال يفقد الكهرباء. يمكنك أن ترى الخسائر أيضًا: لاحظ كيف تتدلى خطوط الكهرباء في المنتصف؟ بعض من هذا هو الجاذبية. لكن الباقي خسائر كهربائية. الحرارة ، مثل تلك الناتجة عن فقدان الكهرباء ، تجعل خطوط الطاقة المعدنية تتوسع. عندما يفعلون ذلك ، فإنها تتدلى. تكون خطوط الطاقة أكثر ترهلًا وتسريبًا في الأيام الحارة.

خطوط النقل ذات الجهد العالي كبيرة وطويلة ومكلفة ومن المحتمل أن تكون خطرة ، لذلك لا نستخدمها إلا عندما تحتاج الكهرباء للسفر لمسافات طويلة. في المحطات الفرعية القريبة من منطقتك ، يتم نقل الكهرباء إلى خطوط كهرباء أصغر ذات جهد منخفض - من النوع الموجود على أعمدة خشبية. الآن نحن نتحدث عن عشرات الآلاف من الفولتات. بعد ذلك ، تقوم المحولات (الأشياء التي تأخذ شكل العلبة الموجودة على تلك الأعمدة) بتخفيض الجهد إلى 120 فولت ، لجعله آمنًا لدخول منزلك.

بشكل عام ، تعني خطوط الكهرباء الأصغر خسائر نسبية أكبر. لذا ، على الرغم من أن الكهرباء قد تنتقل إلى مسافة أبعد بكثير على خطوط نقل عالية الجهد - عشرات أو مئات الأميال - فإن الخسائر منخفضة ، حوالي 2٪. وعلى الرغم من أن الكهرباء الخاصة بك قد تقطع بضعة أميال أو أقل على خطوط التوزيع ذات الجهد المنخفض ، إلا أن الخسائر عالية ، حوالي أربعة بالمائة.

فقدان الطاقة في النقل والتوزيع: حوالي 6٪ - 2٪ في النقل و 4٪ في التوزيع - أو 69 تريليون Btus في الولايات المتحدة في 2013

يوضح هذا الرسم البياني متوسط ​​النسبة المئوية للكهرباء المفقودة أثناء النقل والتوزيع ، حسب الولاية ، من عام 1990 إلى عام 2013. باستثناء ولاية أيداهو ، فإن الولايات التي تعاني من أقل الخسائر هي جميعها ريفية ، والولايات ذات أعلى الخسائر كلها مكتظة بالسكان.

حقيقة ممتعة: تميل خسائر النقل والتوزيع إلى الانخفاض في الولايات الريفية مثل وايومنغ ونورث داكوتا. لماذا ا؟ الدول الأقل كثافة سكانية بها خطوط نقل عالية الجهد ومنخفضة الخسارة وعدد أقل من خطوط توزيع الجهد المنخفض وعالية الخسارة. استكشف خسائر النقل والتوزيع في حالتك على الرسم التفاعلي الخاص بنا.

تختلف خسائر النقل والتوزيع من بلد إلى آخر أيضًا. بعض البلدان ، مثل الهند ، لديها خسائر تصل إلى 30 في المائة. في كثير من الأحيان ، يرجع ذلك إلى لصوص الكهرباء.

الخطوة الثالثة: استخدام الكهرباء داخل منزلك

شركات المرافق تقيس بدقة الخسائر من محطة الطاقة إلى العداد الخاص بك. عليهم أن يفعلوا ذلك ، لأن كل جزء يخسرونه يأكل في صافي أرباحهم. ولكن بمجرد شرائك الكهرباء ودخولها إلى منزلك ، فإننا نفقد مسار الخسائر.

إن منزلك والأسلاك الموجودة داخل جدرانك هي نوع من الصندوق الأسود ، وتحديد مقدار الكهرباء المفقودة - الكهرباء التي دفعت ثمنها بالفعل - أمر صعب. إذا كنت ترغب في معرفة مقدار الكهرباء المفقودة في منزلك ، فستحتاج إما إلى تقديرها باستخدام مخطط دائرة لمنزلك أو قياسه عن طريق وضع عدادات على جميع أجهزتك. هل أنت مجنون الطاقة تحاول هذا؟ أخبرنا ، يسعدنا أن نسمع منك!

الطاقة المفقودة في الأسلاك داخل جدرانك: لا نعرف! يمكن أن يكون ضئيلاً ، أو قد يكون نسبة قليلة أخرى.

مستقبل خسائر النقل والتوزيع

يعمل مهندسو الشبكات على تقنيات مثل المواد فائقة التوصيل التي يمكن أن تقلل بشكل أساسي خسائر نقل وتوزيع الكهرباء إلى الصفر. ولكن في الوقت الحالي ، فإن تكلفة هذه التقنيات أعلى بكثير من الأموال التي تخسرها شركات المرافق من خلال خطوط الكهرباء الحالية الساخنة والمتسربة.

الحل الأكثر اقتصادا لتقليل خسائر النقل والتوزيع هو تغيير كيفية ووقت استخدام الطاقة. الخسائر ليست كمية ثابتة. يتغيرون في كل لحظة بناءً على أشياء مثل الطقس واستهلاك الطاقة. عندما يكون الطلب مرتفعًا ، كما هو الحال عندما نعمل جميعًا على تشغيل أجهزة التكييف في أيام الصيف الحارة ، تكون الخسائر أعلى. عندما يكون الطلب منخفضًا ، كما هو الحال في منتصف الليل ، تكون الخسائر أقل. تقوم المرافق بتجربة طرق توزيع استخدام الكهرباء بشكل متساوٍ لتقليل الخسائر.

ينطبق نفس المبدأ على منزلك ، والذي هو أساسًا شبكتك الشخصية. يمكنك تقليل الخسائر في منزلك عن طريق توزيع استهلاكك من الكهرباء بالتساوي على مدار اليوم ، بدلاً من تشغيل جميع أجهزتك مرة واحدة.

  • توليد الكهرباء ، فقدنا 22 كوادريليون وحدة حرارية بريطانية من الفحم والغاز الطبيعي ومحطات الطاقة النووية والبترولية في عام 2013 في الولايات المتحدة - وهذا أكثر من الطاقة في كل البنزين الذي نستخدمه في عام معين.
  • لقد خسرنا نقل الكهرباء من المصانع إلى المنازل والشركات على شبكة النقل والتوزيع 69 تريليون وحدة حرارية بريطانية في عام 2013 - يتعلق الأمر بكمية الطاقة التي يستخدمها الأمريكيون في تجفيف ملابسنا كل عام.

هل لديك فكرة عن موضوع للطاقة يمكن أن يكون ممتعًا في الفصل الدراسي؟ قم بإرساله أدناه.

سلسلة ذات صلة

موارد المعلم
أسئلة IE

الطاقة موضوع واسع ومربك. في هذه السلسلة ، يعمل مراسلو الطاقة الداخلية على إزالة الغموض الذي يسيطر على الكثير من محادثات الطاقة ، من خلال الإجابة على أسئلتك ، وكذلك الأسئلة التي نواجهها في هذا المجال. ما & # 039s حكة رأس الطاقة الخاصة بك؟ أرسله على ask.insideenergy.org ، أو أرسله إلينا عبر البريد الإلكتروني على [email protected] ، أو أرسله على تويتر إلىInsideEnergyNow باستخدام الهاشتاج #MyEnergyQuestion.

حول جوردان ويرفس بروك

جوردان ويرفس بروك كان أول صحفي بيانات لشركة Inside Energy & # 039s ، ومقره في كولورادو. تعيش الآن في جزر سان خوان ، لكنها لا تزال تساعدنا. عندما لا تتجادل في البيانات ، فإنها تستمتع بالركض صعودًا وهبوطًا في الجبال ، والعبث ، ولعب ألعاب الطاولة ، وتخمير البيرة.


كيف ينتقل الدافع العصبي عبر المشبك؟

ينتقل الدافع العصبي عبر المشبك من عصبون ما قبل المشبك إلى عصب ما بعد التشابك العصبي من خلال استخدام انتشار الناقل العصبي. لشرح ذلك بمزيد من التفصيل ، دعنا نأخذ مثالًا لمشبك كوليني ، وهو المشبك الذي يستخدم الناقل العصبي أستيل كولين. يمكن تلخيص الانتقال عبر المشبك الكوليني في 10 خطوات: 1. أولاً ، يصل جهد الفعل (التغيير في الجهد الكهربائي) إلى العصب قبل المشبكي. 2. هذا يغير الجهد في العصبون مما يؤدي إلى فتح قنوات الكالسيوم ذات الجهد الكهربائي على العصبون قبل المشبكي. 3. ثم تنتشر أيونات الكالسيوم في الخلايا العصبية قبل المشبكي. 4. زيادة تركيز الكالسيوم في العصبون يسبب حويصلات متشابكة ، تحتوي على الناقل العصبي أستيل كولين ، للتحرك نحو الغشاء الموجود على العصبون قبل التشابك العصبي. 5. تندمج الحويصلات في الغشاء ويتم إطلاق الناقل العصبي في الفجوة بين العصبين (المعروفين بالشق المشبكي). 6. ثم ينتشر الناقل العصبي أستيل كولين عبر الشق المشبكي باتجاه غشاء الخلايا العصبية ما بعد المشبكي. 7. هنا ، ثم يرتبط الناقل العصبي أستيل كولين بالمستقبلات التكميلية على غشاء العصبون ما بعد المشبكي. 8. تؤدي الزيادة في تركيز الناقل العصبي إلى فتح قنوات الصوديوم ذات البوابات (الكيميائية) في غشاء العصبون بعد التشابك ، مما يسمح للصوديوم بالانتشار في الخلايا العصبية ما بعد المشبكي. 9. زيادة تركيز أيونات الصوديوم الآن في الخلايا العصبية ما بعد المشبكي يزيل استقطاب غشاء العصبون مسبباً EPSPs (إمكانات مثيرة بعد التشابك). 10. إذا وصلت EPSPs إلى عتبة معينة ، فسيتم بدء جهد فعل في الخلايا العصبية بعد التشابك العصبي ويتم نقل الدافع بنجاح من خلية عصبية إلى أخرى! إذا كنت تستطيع تذكر هذه الخطوات العشر ، فيمكنك أن تشرح بدقة انتقال النبضات العصبية عبر المشبك. لمساعدتك على تذكر هذه الخطوات ، حاول إنشاء ملصق يوضح العملية بصريًا ، أو ربما حاول إنشاء ذاكري.


ناقل الحركة الهيدروليكي

النقل الهيدروليكي هو طريقة نقل تستخدم السائل كوسيط عمل لنقل الطاقة والتحكم.

  • من وجهة النظر الهيكلية ، يتم ضغط طاقة الخرج لكل وحدة وزن وقوة الإخراج لكل وحدة حجم بقوة في الأنواع الأربعة لأنماط النقل ، ولها نسبة قصور لحظة كبيرة. يكون حجم ناقل الحركة الهيدروليكي صغيرًا عند نقل نفس الطاقة. وزن خفيف ، خمول منخفض ، هيكل مدمج وتصميم مرن.
  • من وجهة نظر الأداء ، يمكن ضبط السرعة وعزم الدوران والطاقة بدون خطوات ، والاستجابة السريعة ، والتبديل السريع والتغيير ، ونطاق سرعة واسع ، ونطاق سرعة يصل إلى 100: 1 إلى 2000: 1 حركة سريعة ، والتحكم والتعديل بسيط نسبيًا ، العملية مريحة وموفرة لليد العاملة ، ومن الملائم التعاون مع التحكم الكهربائي والاتصال بوحدة المعالجة المركزية (الكمبيوتر) لتسهيل التشغيل الآلي.
  • من وجهة نظر الاستخدام والصيانة ، تتميز المكونات بخصائص تشحيم ذاتي جيدة ، ومن السهل تحقيق الحماية من الحمل الزائد والحفاظ على الضغط ، كما أن المكونات الآمنة والموثوقة يسهل تحقيق التسلسل والتوحيد القياسي والتعميم.
  • جميع المعدات مع التكنولوجيا الهيدروليكية آمنة وموثوق بها.
  • الاقتصاد: مرونة وتنوع التكنولوجيا الهيدروليكية قوية جدًا ، مما يزيد من مرونة الإنتاج المرن ، ويسهل تغيير وتعديل عملية الإنتاج. المكونات الهيدروليكية غير مكلفة نسبيًا للتصنيع ولديها قدرة عالية على التكيف.
  • يشكل الجمع السهل بين التكنولوجيا الهيدروليكية والتقنيات الجديدة مثل التحكم في الحواسيب الصغيرة تكامل "آلة - كهربائية - هيدروليكية - ضوء" ، والذي أصبح اتجاه التطور العالمي ويسهل تحقيق الرقمنة.

كل شيء له جانبان ، وهناك مزايا وعيوب. المحركات الهيدروليكية ليست استثناء:


شاهد الفيديو: Urinary System, Part 1: Crash Course Au0026P #38 (كانون الثاني 2022).