Wie viel Salzsaft braucht mein bioelektrischer Impulsfeldmagnet?

Ich mache einen Organismus, der sein eigenes Magnetfeld erzeugt – genauer gesagt ein Magnetfeld, das wiederholt ein- und ausschaltet. Der Organismus verwendet das Magnetfeld, um mit anderen derartigen Organismen zu kommunizieren; warum dies so ist, liegt nicht im Rahmen dieser Frage.

Dieses Magnetfeld wird von einem Organ innerhalb des Organismus erzeugt. Dieses Organ besteht aus Hunderten von Unterorganen. Jedes dieser Unterorgane besteht aus drei separaten Teilen.

Der erste Teil ist ein mit Kochsalzlösung gefülltes Rohr von etwa 1,5 Metern Länge. Seine Länge ist später relevant.

Der zweite Teil ist ein Stapel von Elektrozyten , wie sie in elektrischen fischbiologischen Voltasäulen vorkommen . An jedem mit Kochsalzlösung gefüllten Röhrchen ist 1 solcher Elektrozytenstapel angebracht.

Der dritte Teil ist der ziemlich ehrfürchtig klingende Medullar Command Nucleus . Es ist eine Ansammlung von Nervenzellen, die die Funktion der Elektrozyten steuert. Medulläre Befehlskerne sind ein weiterer Körperteil, der nur bei elektrischen Fischen vorkommt – zumindest im wirklichen Leben. Jeder Elektrozytenstapel hat 1 solchen medullären Befehlskern, der daran befestigt ist.

Jeder medulläre Befehlskern ist empfänglich für eine einzige Art von Neurotransmittern – die Chemikalien, die Synapsen funktionieren lassen. Während die medullären Befehlskerne in elektrischen Fischen Acetylcholin als auslösenden Neurotransmitter verwenden, verwendet jeder dieser medullären Befehlskerne einen anderen. Zum Beispiel wird ein Suborgan einen Dopamin -aktivierten medullären Befehlskern haben, ein Suborgan wird einen Histamin -aktivierten medullären Befehlskern haben, ein Suborgan wird einen Serotonin -aktivierten medullären Befehlskern haben und so weiter und so weiter her.

Immer wenn einer dieser medullären Befehlskerne durch ihren entsprechenden Neurotransmitter ausgelöst wird, teilen sie dem Elektrozyten mit, an dem sie befestigt sind, dass sie das Kochsalzröhrchen, an dem der Elektrozyt ebenfalls befestigt ist, zappen sollen. Wenn sie unter Strom gesetzt wird, erzeugt die Salzröhre ein Magnetfeld, da das Fließen von Elektrizität durch einen Leiter ein Magnetfeld erzeugt . Mit anderen Worten, das Salzrohr ist ein Elektromagnet.

Die medullären Befehlskerne schalten sich kurz nach der Aktivierung ab. Dann werden sie durch einen anderen Neurotransmitter reaktiviert. Dann schalten sie wieder ab. Dann werden sie wieder aktiviert. Dies wiederholt sich ad infinitum . Das bedeutet, dass das Röhrchen mit Kochsalzlösung magnetisch ist und dann nicht magnetisch und dann magnetisch und dann wieder nicht magnetisch, bis ins Unendliche . Es ist im Wesentlichen ein sehr schwacher (ich strebe eine Stärke von etwa 30 Mikrotesla anstelle von 100 Tesla) Impulsfeldmagneten an .

Jeder medulläre Befehlskern weist seine Elektrozyten an, Impulse mit einer anderen Frequenz auszusenden. Dopamin könnte durch einen 1- Hertz- Impuls dargestellt werden, Serotonin durch einen 2-Hertz-Impuls und so weiter und so weiter. Das bedeutet, dass unterschiedliche magnetische Frequenzen unterschiedliche Neurotransmitter darstellen.

Dies soll ein interindividuelles, eingebautes Kommunikationsgerät sein. Ich arbeite immer noch am "Empfangs" -Mechanismus, aber das liegt nicht im Rahmen dieser Frage.

Unten finden Sie eine visuelle Darstellung einer dieser Salzrohrstrukturen.

ITSANIMAGELOL

Stellen Sie sich nun Hunderte dieser Elemente zusammen gebündelt vor; so sieht letztendlich die Orgel aus, die ich baue. Siehe unten für eine ungefähre Vorstellung davon, was ich meine:

mygodANDERESBILD

ES HÖRT EINFACH NICHT AUF

Die Frage: Ich möchte, dass jede der (zur Erinnerung: 1,5 Meter langen) Salzröhren in diesem Organ ein 30-Mikrotesla-Magnetfeld in einer Entfernung von 10 Metern von der Röhre erzeugt. Was sind die optimalen Abmessungen der einzelnen Kochsalzlösungsrohre, um den Stromverbrauch zu minimieren, und wie viel Strom muss durch sie geleitet werden, um den gewünschten Strom zu erhalten?

Frage inspiriert von Join JBH auf Codidacts Antwort auf eine meiner vorherigen Fragen .

Dies ist eine coole technische Frage, aber ich glaube, Sie sind über das Weltenbauen hinausgegangen, weil Sie nicht länger nach einer Antwort auf Aussetzung des Unglaubens fragen. Jetzt versuchen Sie, etwas, das teilweise auf Fiktion basiert, real zu machen – und das ist nicht wirklich das, was wir tun . Mein technischer Hintergrund deutet darauf hin, dass es auf diese Frage keine andere Antwort gibt als „das geht eigentlich nicht“. Um ehrlich zu sein, Ihr Q ist die Grundlage einer großartigen Scifi-Erklärung. Ich würde damit rennen und jedem, der sich beschwert, mit einer vulgären Handbewegung winken.
Ein Wert von 30 Mikrotesla liegt in der Größenordnung des Erdmagnetfeldes (25-65uT) en.wikipedia.org/wiki/Earth%27s_magnetic_field
@Goodies Richtig, aber es reicht aus, um sich deutlich davon zu unterscheiden.
@KEY_ABRADE Ja, wenn das Feld für die Kommunikation verwendet werden kann, würde es eine Art Modulation geben. Aber ich frage mich, wie ich das Reichweitenproblem beseitigen kann, wenn Sie diese Stärke brauchen, siehe meine Antwort.

Antworten (2)

Problem: Ein Salzwasserrohr ist ein Einwegleiter.

Sie fordern ein Magnetfeld von 30-60 Mikrotesla . Ich frage mich, ob dies überhaupt mit einem Bündel gerader (?) Salzwasserrohre möglich ist! Jedes Rohr ist ein einzelner Leiter, Ihr Magnet hat keine Wicklungen um einen Kern, wie Elektromagnete in Maschinen. Wenn Sie einen einzelnen Leiter wie ein Salzwasserrohr verwenden, existiert das Magnetfeld in einem Zylinder um Ihren Leiter herum. Wie Sie sagten, wird Elektrizität Magnetismus hervorrufen, aber Sie verlangen eine relevante und nachweisbare Menge an Magnetismus.

https://en.wikipedia.org/wiki/File:Electromagnetism.svg

Der erforderliche Abstand von 10 Metern ist selbst für Elektromagnete enorm !

Die Magnetfeldstärke ist umgekehrt proportional zum Quadrat der Entfernung.

Die benötigte Feldstärke entspricht etwa dem Magnetfeld der Erde.

Stellen Sie sich einen 1,5 Meter langen Elektromagneten vor. Welcher Durchmesser, wie viele "Windungen" und welcher Strom sind erforderlich, um einen Kompass in 10 Metern Entfernung zu beeinflussen? Sie bräuchten etwas in der Größenordnung des Erdmagnetfelds, um die Nadel zu bewegen.

Versuchen Sie für den Berechnungsteil https://www.accelinstruments.com/Magnetic/Magnetic-field-calculator.html

.. Wenn ich mir meine Ergebnisse anschaue, die auf 0,05 mT abzielen, wird dieses Ding groß sein . Mit einem einzigen (flexiblen, nicht geraden ) Salzwasserfaden erhalten Sie kein so starkes Feld !

Der einzige Organismus, den ich mit aktivem Magnetismus finden kann, ist das Magnetosom-Bakterium. Es bewegt seinen Körper tatsächlich, um sich mit dem Magnetfeld der Erde auszurichten, indem es ein magnetisches Eisenkristallkorn verwendet, das in Lipin eingebettet ist https://en.wikipedia.org/wiki/Magnetosome

@Goodies gibt die Möglichkeit, das Feld unter Verwendung des Salzsaftkonzepts zu berechnen, und ich würde hinzufügen, dass die Dauer der Impulse kurz sein müsste, oder das Erhitzen ein Problem sein kann. Wie bereits erwähnt, sind 30 Mikrotesla auf einem Meter ziemlich groß.

Eine andere Art, über das Problem nachzudenken, besteht darin, zu versuchen, einen alternativen Weg zu finden, um das Magnetfeld zu erzeugen. Neodym gehört zu den stärksten allgemein erhältlichen Magneten, und wenn Sie etwas wollen, das ein mit der Erde vergleichbares Magnetfeld erzeugt, zeigt die folgende Grafik, dass Sie versuchen würden, etwas zu finden, das mit der Stärke eines kleinen Neodym-Magneten vergleichbar ist.

Ein Gedanke ist, Ihre Kreatur (anstatt zu versuchen, Magnetfelder mit elektrischen Strömen zu erzeugen) zu haben, den Organismus kleinere Magnete in ihren Zellen ausrichten zu lassen, vielleicht mit jeder Zelle oder Struktur, die einen kleinen Magneten enthält, und die Ausrichtung des Magneten kontrollieren zu lassen durch die elektrischen Impulse. Je nach Anordnung der kleineren Magnete konnte man die Stärke des Magnetfeldes steuern. Ein Vorteil davon ist, dass nach dem Ausrichten keine zusätzliche Energie benötigt wird.

Um zu kommunizieren, könnte die Kreatur auch ihre Orientierung ändern. Indem sie ihren Winkel in Bezug auf die empfangende Kreatur ändern, würden sie die Stärke des Feldes ändern. Ich denke, Sie können sich vorstellen, dass die Kreatur wackelt oder tanzt, um zu kommunizieren.

Der Nachteil ist, dass es wahrscheinlich einige Zeit dauern würde, bis die Kreatur ihre magnetische Signatur ändert.

Eine nette Abhandlung über Magnetorezeption bei Tieren ist

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

Die Abbildung stammt vom Forschungstor DOI:10.1145/2800835.2800938 und zeigt die magnetische Feldstärke eines kleinen Neodym-Magneten (10 x 8 mm Zylinder), gemessen mit dem digitalen Kompass eines Google Nexus 7-Tablets.

Abbildung 1. Magnetfeldstärke eines kleinen Neodym-Magneten (10 x 8 mm Zylinder), gemessen mit dem digitalen Kompass eines Google Nexus 7-Tablets.

Diese Grafik muss erklärt werden. Die blaue Linie gibt die Messung Ihres Google-Tablets an, wenn der Magnet vorhanden ist. Es ist die kombinierte Stärke Ihres Magneten und des Erdmagnetfeldes. Auf Distanz geht der Beitrag des Testmagneten gegen Null (nicht 43uT !!)
Es ist kein sehr gutes Papier, ich vermute, dass der Autor das Hintergrundfeld der Erde nicht von seiner Messung abgezogen hat. Aber ja, das Feld sollte schnell abfallen und sich mit der Entfernung Null nähern.
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