Сколько солевого сока нужно моему биоэлектрическому магниту импульсного поля?

Я создаю организм, который генерирует свое собственное магнитное поле, в частности, магнитное поле, которое периодически включается и выключается. Указанный организм использует указанное магнитное поле для связи с другими подобными организмами; почему это так, не входит в рамки этого вопроса.

Это магнитное поле генерируется органом внутри указанного организма. Указанный орган состоит из сотен суборганов. Каждый из этих суборганов состоит из трех отдельных частей.

Первая часть представляет собой наполненную физиологическим раствором трубку длиной примерно 1,5 метра. Его длина актуальна позже.

Вторая часть представляет собой стопку электроцитов , как в электрических рыбо -биологических вольтовых столбах . К каждой пробирке, наполненной физиологическим раствором, прикреплен один такой стек электроцитов.

Третья часть — довольно устрашающе звучащее медуллярное командное ядро . Это группа нервных клеток, которая контролирует функцию электроцитов. Медуллярные командные ядра — еще одна часть тела, уникальная для электрических рыб — по крайней мере, в реальной жизни. К каждой стопке электроцитов прикреплено 1 такое мозговое командное ядро.

Каждое командное ядро ​​продолговатого мозга восприимчиво к одному типу нейротрансмиттера — химическим веществам, которые заставляют синапсы функционировать. В то время как мозговые командные ядра электрических рыб используют ацетилхолин в качестве триггерного нейротрансмиттера, каждое из этих мозговых командных ядер использует разные. Например, один суборган будет иметь мозговое командное ядро, активируемое дофамином , один суборган будет иметь мозговое командное ядро, активируемое гистамином , один суборган будет иметь мозговое командное ядро, активируемое серотонином , и так далее и тому подобное. вперед.

Всякий раз, когда одно из этих медуллярных командных ядер активируется соответствующим нейротрансмиттером, они сообщают электроциту, к которому они прикреплены, отключить трубку с солевым раствором, к которой также прикреплен указанный электроцит. При наэлектризовании солевая трубка создает магнитное поле, так как электричество, проходящее через проводник, создает магнитное поле . Другими словами, солевая трубка представляет собой электромагнит.

Мозговые командные ядра отключаются вскоре после активации. Затем они реактивируются другим нейротрансмиттером. Потом они снова отключились. Затем они реактивируются. Это повторяется до бесконечности . Это означает, что пробирка с физиологическим раствором является магнитной, а затем немагнитной, затем магнитной, а затем снова немагнитной, и так до бесконечности . По сути, это очень слабый (я беру силу примерно 30 микротесла , а не 100 тесла) импульсный магнит .

Каждое командное ядро ​​продолговатого мозга приказывает своим электроцитам посылать импульсы с разной частотой. Дофамин может быть представлен импульсом в 1 герц , серотонин — пульсом в 2 герца и так далее и тому подобное. Это означает, что разные магнитные частоты представляют разные нейротрансмиттеры.

Это предназначено для межиндивидуального, встроенного устройства связи. Я все еще работаю над механизмом «получения», но это не входит в рамки этого вопроса.

См. ниже визуальное представление одной из этих структур с солевыми трубками.

ИТСАНИМАГЕЛОЛ

Теперь представьте сотни этих элементов, объединенных вместе; в конечном счете, именно так выглядит орган, который я делаю. Ниже приведено приблизительное представление о том, что я имею в виду:

mygodANOTHERIMAGE

ЭТО ПРОСТО НЕ ОСТАНАВЛИВАЕТСЯ

Вопрос: я хочу, чтобы каждая из соляных трубок (помните: длиной 1,5 метра) в этом органе создавала магнитное поле в 30 мкТ на расстоянии 10 метров от трубки. Каковы оптимальные размеры каждой трубки с физиологическим раствором для минимизации энергопотребления и сколько энергии необходимо через них пропустить, чтобы получить нужный мне ток?

Вопрос, вдохновленный ответом Join JBH на Codidact на один из моих предыдущих вопросов .

Это классный технический вопрос, но мне кажется, что вы вышли за рамки миростроительства, потому что больше не просите ответа, который приостанавливает недоверие. Теперь вы пытаетесь сделать что-то частично основанное на вымысле, на самом деле, а это не совсем то, чем мы занимаемся . Мой инженерный опыт говорит о том, что на этот вопрос нет другого ответа, кроме как «на самом деле вы не можете этого сделать». Честно говоря, ваш вопрос является основой отличного научного объяснения. Я бы бежал с ним и махал рукой вульгарным жестом любому, кто жалуется.
Значение 30 микротесла соответствует магнитному полю Земли (25-65 мкТл) en.wikipedia.org/wiki/Earth%27s_ Magnetic_field
@ Goodies Верно, но этого достаточно, чтобы заметно отличаться от него.
@KEY_ABRADE да, когда поле можно использовать для связи, будет какая-то модуляция ... но мне интересно, как избавиться от проблемы с диапазоном, если вам нужна эта сила, см. Мой ответ.

Ответы (2)

Проблема: трубка с соленой водой является проводником с односторонним движением.

Вы просите магнитное поле в 30-60 мкТл.. Интересно, можно ли это сделать в любом случае с помощью пучка прямых (?) трубок с соленой водой! Каждая трубка представляет собой отдельный проводник, ваш магнит не имеет обмоток вокруг сердечника, как электромагниты в машинах. При использовании единственного проводника, такого как трубка с соленой водой, магнитное поле будет существовать в цилиндре вокруг вашего проводника. Как вы сказали, электричество вызовет магнетизм... но вы просите о релевантном и обнаружимом количестве магнетизма.

https://en.wikipedia.org/wiki/Файл:Электромагнетизм.svg

Требуемое расстояние в 10 метров огромно даже для электромагнитов!

Сила магнитного поля обратно пропорциональна квадрату расстояния.

Требуемая напряженность поля примерно равна магнитному полю Земли.

Представьте себе электромагнит длиной 1,5 метра. Какой диаметр, сколько «обмоток» и какой ток необходим для воздействия на компас на расстоянии 10 метров? вам понадобится что-то порядка магнитного поля Земли, чтобы двигать стрелку.

Для расчетной части попробуйте https://www.accelinstruments.com/Magnetic/Magnetic-field-calculator.html .

.. когда я смотрю на свои результаты, нацеленные на 0,05 мТл, эта вещь будет большой . Вы не получите такого сильного поля, используя одну (гибкую, непрямую ) нить соленой воды!

Единственный организм, который я могу найти, используя активный магнетизм, — это магнитосомные бактерии, они фактически перемещают свое тело, чтобы выровняться с магнитным полем Земли, используя магнитное кристаллическое зерно железа, встроенное в липин https://en.wikipedia.org/wiki/Magnetosome.

@Goodies дает возможность рассчитать поле с использованием концепции солевого сока, и я бы добавил, что продолжительность импульсов должна быть короткой, иначе нагрев может быть проблемой. Также, как было указано, 30 микротесла на один метр довольно много.

Другой способ думать об этой проблеме — попытаться найти альтернативный способ создания магнитного поля. Неодим является одним из самых сильных обычно доступных магнитов, и если вы хотите, чтобы что-то создавало магнитное поле, сравнимое с земным, график ниже показывает, что вы попытаетесь придумать что-то, сравнимое с силой небольшого неодимового магнита.

Одна мысль состоит в том, чтобы ваше существо (вместо того, чтобы пытаться создавать магнитные поля с помощью электрических токов) состояло в том, чтобы заставить организм выравнивать меньшие магниты в своих клетках, возможно, с каждой клеткой или структурой, содержащей небольшой магнит, и контролировать ориентацию магнита. электрическими импульсами. В зависимости от расположения меньших магнитов вы можете контролировать силу магнитного поля. Одним из преимуществ этого является то, что после выравнивания дополнительная энергия не требуется.

Для общения существо также могло менять свою ориентацию. Изменяя его угол по отношению к принимающему существу, они изменяют силу поля. Я думаю, вы можете себе представить, как существо извивается или танцует, чтобы общаться.

Недостатком является то, что существо может изменить свою магнитную сигнатуру, вероятно, потребуется время.

Хорошая статья о магниторецепции у животных

https://physicstoday.scitation.org/doi/pdf/10.1063/1.2897947

Рисунок взят из исследовательского портала DOI:10.1145/2800835.2800938 и показывает силу магнитного поля небольшого неодимового магнита (цилиндр 10x8 мм), измеренную цифровым компасом планшета Google Nexus 7.

Рис. 1. Напряженность магнитного поля небольшого неодимового магнита (цилиндр 10x8 мм), измеренная цифровым компасом планшета Google Nexus 7.

Этот график нуждается в некотором объяснении. Синяя линия показывает размер вашего планшета Google при наличии магнита. Это объединенная сила вашего магнита и магнитного поля Земли. На расстоянии вклад тестового магнита приближается к нулю (не 43uT!!)
Это не очень хорошая статья, я подозреваю, что автор не вычел фоновое поле земли из своих измерений. Но да, поле должно быстро падать и приближаться к нулю с расстоянием.