В конце XVIII века знаменитые ученые Гальвани и Вольта обнаружили электричество у животных. Первыми животными, на которых ученые делали опыт, чтобы подтвердить свое открытие, были лягушки. Электричество генерирует нервные, мышечные и железистые клетки всех живых существ, однако наиболее развита эта способность у рыб.
В настоящее время известно, что из 20 тыс. современных видов рыб около 300 способны создавать и использовать биоэлектрические поля.
По характеру генерируемых разрядов такие рыбы делятся на сильноэлектрические и слабоэлектрические. К первым относятся пресноводные южноамериканские электрические угри, африканские электрические сомы и морские электрические скаты. Эти рыбы генерируют очень мощные разряды: угри, например, напряжением до 600 вольт, сомы - 350. Напряжение тока крупных морских скатов невысоко, поскольку морская вода является хорошим проводником, но сила тока их разрядов, например ската Торпедо, достигает иногда 60 ампер.
Рыбы второго типа, например, мормирус, гнатонемус, гимнарх и другие представители отряда клюворылообразных не излучают отдельных разрядов. Они посылают в воду серии почти непрерывных и ритмичных сигналов (импульсов) высокой частоты, создавая вокруг своего тела электрическое поле. Конфигурация этого поля проявляется в виде так называемых силовых линий. Если в электрическое поле попадает объект, отличающийся по своей электропроводности от воды, конфигурация поля изменяется: предметы с большей проводимостью сгущают вокруг себя силовые лилии, а с меньшей - рассредоточивают. Рыбы воспринимают эти изменения с помощью электрических рецепторов, расположенных у большинства рыб в области головы, и определяют местонахождение объекта. Таким образом эти рыбы осуществляют подлинную электрическую локацию.
Клюворылообразные рыбы живут в Африке, в медленно текущих илистых мутных водах рек, а также в озерах и болотах, почти все они охотятся преимущественно ночью. Некоторые из них обладают плохим зрением, поэтому в процессе длительной эволюции и выработался у этих рыб такой совершенный способ для обнаружения на расстоянии пищи, врагов, различных предметов.
Приемы, используемые электрическими рыбами при ловле добычи и обороне от врагов, подсказывают человеку технические решения при разработке установок для электролова и отпугивания рыб. Исключительные перспективы открывает моделирование электрических систем локации рыб. В современной подводной локационной технике пока не существует систем поиска и обнаружения, которые работали бы по образцу и подобию электролокаторов, созданных в мастерской природы. Учеными многих стран ведется упорная работа по созданию подобной аппаратуры.
Слайд 2
История открытия электрического явления
Впервые на электрический заряд обратил внимание Фалес Милетский за 600 лет до н.э. Он обнаружил, что янтарь, потертый о шерсть, приобретет свойства притягивать легкие предметы: пушинки, кусочки бумаги. Позже считалось, что таким свойством обладает только янтарь. В середине XVII века Отто фон Гарике разработал электрическую машину трения. Кроме того, им было обнаружено свойство электрического отталкивания однополярно заряженных предметов, а в 1729 году английский ученый Стивен Грей обнаружил разделение тел на проводники электрического тока и изоляторы. Вскоре его коллега Роберт Симмер, наблюдая за электризацией своих шелковых чулок, пришел к выводу, что электрические явления обусловлены разделением на положительный и отрицательный заряд тел. Тела при трении друг о друга вызывают электризацию этих тел, то есть электризация – это накопление на теле заряда одного типа, причем заряды одного знака отталкиваются, а заряды разного знака притягиваются друг к другу и компенсируются при соединении, делая тело нейтральным (незаряженным). В 1729 году Шарль Дюфе установил, что существует два рода зарядов. Опыты, проведенные Дюфе, говорили, что один из зарядов образуется при трении стекла о шелк, а другой – при трении смолы о шерсть. Понятие о положительном и отрицательном заряде ввел немецкий естествоиспытатель Георг Кристоф. Первым количественным исследователем был закон взаимодействия зарядов, экспериментально установленный в 1785 году Шарлем Кулоном с помощью разработанных им чувствительных крутильных весов.
Слайд 3
Почему у наэлектризованных людей волосы поднимаются вверх?
Волосы электризуются одноименным зарядом. Как известно, одноименные заряды отталкиваются, поэтому волосы, подобно листочкам бумажного султана, расходятся во все стороны. Если любое проводящее тело, в том числе и человеческое, изолировать от земли, то его можно зарядить до большого потенциала. Так, с помощью электростатической машины тело человека можно зарядить до потенциала в десятки тысяч вольт.
Слайд 4
Оказывает ли электрический заряд, размещенный в таком случае на теле человека, влияние на нервную систему?
Человеческое тело - проводник электричества. Если его изолировать от земли и зарядить, то заряд располагается исключительно по поверхности тела, поэтому заряжение до сравнительно высокого потенциала не влияет на нервную систему, так как нервные волокна находятся под кожей. Влияние электрического заряда на нервную систему сказывается в момент разряда, при котором происходит перераспределение зарядов на теле. Это перераспределение представляет собой кратковременный электрический ток, проходящий не по поверхности, а внутри организма.
Слайд 5
Почему птицы безнаказанно садятся на провода высоковольтной передачи?
Тело сидящей на проводе птицы представляет собою ответвление цепи, включенное параллельно участку проводника между лапками птицы. При параллельном соединении двух участков цепи величина токов в них обратно пропорциональна сопротивлению. Сопротивление тела птицы огромно по сравнению с сопротивлением небольшой длины проводника, поэтому величина тока в теле птицы ничтожна и безвредна. Следует добавить еще, что разность потенциалов на участке между ногами птицы мала.
Слайд 6
Рыбы и электричество.
Рыбы используют разряды: чтобы освещать свой путь; для защиты, нападения и оглушения жертвы; - передают сигналы друг другу и обнаруживают заблаговременно препятствия
Слайд 7
Самыми известными электрическими рыбами являются электрический угорь, электрический скат и электрический сом. У этих рыб имеются специальные органы для накопления электрической энергии. Небольшие напряжения, возникающие в обычных мышечных волокнах, суммируются здесь благодаря последовательному включению множества отдельных элементов, которые нервами, как проводниками, соединены в длинные батареи.
Слайд 8
Скаты.
«Эта рыба заставляет цепенеть животных, которых она хочет поймать, пересиливая их силой удара, живущего у нее в теле». Аристотель
Слайд 9
Сом.
Электрические органы расположены почти по всей длине тела рыбы, дают разряды напряжением до 360 В.
Слайд 10
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ УГОРЬ
Самые мощные электрические органы у угрей, обитающих в реках тропической Америки. Их разряды достигают напряжения 650 В.
Слайд 11
Гром одно из грозных явлений.
Гром и молния – это одно из грозных, но величественных явлений, с которыми человек был еще готов с древности. Разбушевавшаяся стихия. Обрушивалась на него в виде ослепляющий гигантских молний, грозных громовых ударов, ливня и града. В страхе перед грозой люди обожествляли её, считая орудием богов.
Слайд 12
Молния
Чаще всего мы наблюдаем молнию, напоминающую извилистую реку с притоками. Такие молнии называют линейными, их длина при разряде между облаками достигает более 20км. Молнии других видов можно увидеть значительно реже. Электрический разряд в атмосфере в виде линейной молнии представляет собой электрический ток. Причем сила тока меняется за 0,2 – 0,3 секунды. Примерно 65% всех молний. Которые наблюдаются у нас имеют значение силы тока 10000 А, но редко достигают и 230 000 А. Канал молнии, через который протекает ток, сильно разогревается и ярко светит. Температура канала достигает десятков тысяч градусов, давление повышается, воздух расширяется проходит как бы взрыв раскаленных газов. Это мы воспринимаем как гром. Удар молнии в наземный предмет может вызвать пожар.
Слайд 13
При ударе молнии, например в дерево. Оно нагревается, влага из него испаряется, а давление образовавшегося пара и нагревшихся газов приводят к разрушениям. Для защиты зданий от грозовых разрядов применяют молниеотводы, которые представляют собой металлический стержень, возвышающийся над защищаемым объектом.
Слайд 14
Молния.
В лиственных деревьях ток проходит внутри ствола по сердцевине, где много сока, который под действием тока закипает и пары разрывают дерево.
Посмотреть все слайды
Тема моей работы: Живое электричество
Целью работы было: выявление способов получения электроэнергии из растений и экспериментальное подтверждение некоторых из них.
Мы поставили перед собой следующие задачи:
Для достижения поставленных задач использовали следующие методы исследования: анализ литературы, экспериментальный метод, метод сравнения.
Прежде чем электрический ток попадет к нам в дом, он пройдет большой путь от места получения тока до места его потребления. Ток вырабатывается на электростанциях. Электростанция - электрическая станция, совокупность установок, оборудования и аппаратуры, используемых непосредственно для производства электрической энергии, а также необходимые для этого сооружения и здания, расположенные на определённой территории.
«РАБОТА ЖИВОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО»
Министерство образования, науки и молодежи Республики Крым
Крымский конкурс исследовательских работ и проектов школьников 5-8 классов «Шаг в науку»
Тема: Живое электричество
Работу выполнила:
Асанова Эвелина Асановна
ученица 5 класса
Научный руководитель:
Аблялимова Лиля Ленуровна,
учитель биологии и химии
МБОУ «Веселовская средняя школа»
с. Веселовка – 2017
1.Введение……………………………………………………………..…3
2.Источники электрического тока…………………………..…….……4
2.1. Нетрадиционные источники энергии………………………….…..4
2.2. «Живые» источники электрического тока………………………...4
2.3. Фрукты и овощи как источники электрического тока…………...5
3. Практическая часть……………………………..………….…………6
4. Заключение……………………………………………….………..…..8
Список источников литературы………………………………………….9
ВВЕДЕНИЕ
Электричество и растения – что может быть общего у них? Однако еще в середине XVIII века естествоиспытатели поняли: эти два понятия объединяет какая-то внутренняя связь.
Люди столкнулись с «живым» электричеством еще на заре цивилизации: им была известна способность некоторых рыб с помощью какой-то внутренней силы поражать добычу. Об этом свидетельствуют наскальные рисунки и начертания некоторых египетских иероглифов, изображающих электрического сома. И не его одного выделяли тогда по этому признаку. Римские врачи умудрялись использовать «удары» скатов для лечения нервных болезней. Очень много сделано учёными в изучении удивительного взаимодействия электричества и живого, но многое пока ещё скрывает от нас природа.
Впервые на электрический заряд обратил внимание Фалес Милетский за 600 лет до н.э. Он обнаружил, что янтарь, потертый о шерсть, приобретет свойства притягивать легкие предметы: пушинки, кусочки бумаги. Позже считалось, что таким свойством обладает только янтарь. Первый химический источник электрического тока был изобретен случайно, в конце XVII века итальянским ученым Луиджи Гальвани. На самом деле целью изысканий Гальвани был совсем не поиск новых источников энергии, а исследование реакции подопытных животных на разные внешние воздействия. В частности, явление возникновения и протекания тока было обнаружено при присоединении полосок из двух разных металлов к мышце лягушачьей лапки. Теоретическое объяснение наблюдаемому процессу Гальвани дал неверное. Будучи врачом, а не физиком, он видел причину в так называемом «животном электричестве». Свою теорию Гальвани подтверждал ссылкой на известные случаи разрядов, которые способны производить некоторые живые существа, например «электрические рыбы».
В 1729 году Шарль Дюфе установил, что существует два рода зарядов. Опыты, проведенные Дюфе, говорили, что один из зарядов образуется при трении стекла о шелк, а другой – при трении смолы о шерсть. Понятие о положительном и отрицательном заряде ввел немецкий естествоиспытатель Георг Кристоф. Первым количественным исследователем был закон взаимодействия зарядов, экспериментально установленный в 1785 году Шарлем Кулоном с помощью разработанных им чувствительных крутильных весов.
ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА
Прежде чем электрический ток попадет к нам в дом, он пройдет большой путь от места получения тока до места его потребления. Ток вырабатывается на электростанциях. Электростанция - электрическая станция, совокупность установок, оборудования и аппаратуры, используемых непосредственно для производства электрической энергии, а также необходимые для этого сооружения и здания, расположенные на определённой территории. В зависимости от источника энергии различают тепловые электростанции (ТЭС), гидроэлектрические станции (ГЭС), гидроаккумулирующие электростанции, атомные электростанции (АЭС).
НЕТРАДИЦИОННЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ
Кроме традиционных источников тока существует множество нетрадиционных источников. Электричество, по сути, можно практически получать из всего, что угодно. Нетрадиционные источники электрической энергии, где невосполнимые энергоресурсы практически не тратятся: ветроэнергетика, приливная энергетика, солнечная энергетика.
Есть и другие предметы, которые на первый взгляд не имеют никакого отношения к электричеству, однако могут служить источником тока.
«ЖИВЫЕ» ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА
В природе есть животные, которых мы называем «живыми электростанциями». Животные очень чувствительны к электрическому току. Даже незначительной силы ток для многих из них смертелен. Лошади погибают даже от сравнительно слабого напряжения в 50-60 вольт. А есть животные, которые не только обладают высокой устойчивостью к электрическому току, но и сами вырабатывают ток в своём теле. Это рыбы - электрические угри, скаты, и сомы. Настоящие живые электростанции!
Источником тока служат особые электрические органы, расположенные двумя парами под кожей вдоль тела - под хвостовым плавником и на верхней части хвоста и спины. По внешнему виду такие органы представляют продолговатое тельце, состоящее из красновато-желтого студенистого вещества, разделённого на несколько тысяч плоских пластинок, ячеек-клеток, продольными и поперечными перегородками. Что-то вроде батареи. От спинного мозга к электрическому органу подходит более 200 нервных волокон, ответвления от которых идут к коже спины и хвоста. Прикосновение к спине или хвосту этой рыбы вызывает сильный разряд, который может мгновенно убить мелких животных и оглушить крупных животных и человека. Тем более, что в воде ток передаётся лучше. Оглушённые угрями крупные животные нередко тонут в воде.
Электрические органы – средство не только для защиты от врагов, но и для добычи пищи. Охотятся электрические угри ночью. Приблизившись к добыче, произвольно делает разряд своих «батарей», и всё живое – рыбы, лягушки, крабы - парализуются. Действие разряда передаётся на расстояние в 3-6 метров. Ему остаётся только заглотать оглушённую добычу. Израсходовав запас электрической энергии, рыба долгое время отдыхает и пополняет её, «заряжает» свои «батареи».
2.3. ФРУКТЫ И ОВОЩИ КАК ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА
Изучив литературу, я узнала, что электроэнергию можно получить из некоторых фруктов и овощей. Электрический ток можно получить из лимона, яблок и, самое интересное, из обычного картофеля – сырого и вареного. Такие необычные батареи способны работать несколько дней и даже недель, а вырабатываемое ими электричество в 5-50 раз дешевле получаемого от традиционных батареек и, по меньшей мере, вшестеро экономичнее керосиновой лампы при использовании для освещения.
Индийские ученые решили использовать фрукты, овощи и отходы от них для питания несложной бытовой техники. Батарейки содержат внутри пасту из переработанных бананов, апельсиновых корок и других овощей или фруктов, в которой размещены электроды из цинка и меди. Новинка рассчитана, прежде всего, на жителей сельских районов, которые могут сами заготавливать фруктово-овощные ингредиенты для подзарядки необычных батареек.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Срезы листьев, стебля всегда заряжены отрицательно по отношению к нормальной ткани. Если взять лимон или яблоко и разрезать, а потом приложить к кожуре два электрода, то они не выявят разницы потенциалов. Если же один электрод приложить к кожуре, а другой к внутренней части мякоти, то появится разность потенциалов, и гальванометр отметит появление силы тока.
Я решила проверить на опыте и доказать, что в овощах и фруктах есть электричество. Для исследований мною были выбраны следующие фрукты и овощи: лимон, яблоко, банан, мандарин, картофель. Отмечала показания гальванометра и, действительно, в каждом случае получала ток.
В результате проделанной работы:
1. Я изучила и проанализировала научную и учебную литературу об источниках электрического тока.
2.Познакомилась с ходом работы по получению электрического тока из растений.
3. Доказала, что в плодах различных фруктов и овощей есть электричество и получила необычные источники тока.
Конечно, электрическая энергия растений и животных, в настоящее время не могут заменить полноценные мощные источники энергии. Однако и недооценивать их не стоит.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Для достижения цели моей работы решены все поставленные задачи исследования.
Анализ научной и учебной литературы позволил сделать вывод о том, что вокруг нас очень много предметов, которые могут служить источниками электрического тока.
В ходе работы рассмотрены способы получения электрического тока. Я узнала много интересного о традиционных источниках тока - различного рода электростанциях.
С помощью опыта показала, что можно получить электроэнергию из некоторых плодов, конечно, это небольшой ток, но сам факт его наличия дает надежду, что в последующем такие источники можно будет использовать в своих целях (зарядить мобильный телефон и др.). Такие батареи могут использовать жители сельских районов страны, которые могут сами заготавливать фруктово-овощные ингредиенты для подзарядки биобатареек. Использованный состав батареек не загрязняет окружающую среду, как гальванические (химические) элементы, и не требует отдельной утилизации в отведенных местах.
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ ЛИТЕРАТУРЫ
Гордеев А.М., Шешнев В.Б. Электричество в жизни растений. Издательство: Наука - 1991г.
Журнал «Наука и жизнь», №10, 2004г.
Журнал. «Галилео» Наука опытным путем. № 3/ 2011 г. «Лимонная батарейка».
Журнал «Юный эрудит» № 10 / 2009 г. «Энергия из ничего».
Гальванический элемент - статья из Большой советской энциклопедии.
В. Лаврус «Батарейки и аккумуляторы».
Просмотр содержимого документа
«ТЕЗИСЫ»
Тема: Живое электричество
Научный руководитель: Аблялимова Лиля Ленуровна, учитель биологии и химии МБОУ «Веселовская средняя школа»
Актуальность выбранной темы: в настоящее время в России наметилась тенденция роста цен на энергоносители, в том числе и на электроэнергию. Поэтому вопрос поиска дешёвых источников энергии имеет важное значение. Перед человечеством стоит задача освоения экологически чистых, возобновляемых, нетрадиционных источников энергии.
Цель работы: выявление способов получения электроэнергии из растений и экспериментальное подтверждение некоторых из них.
Изучить и проанализировать научную и учебную литературу об источниках электрического тока.
Ознакомиться с ходом работы по получению электрического тока из растений.
Доказать, что в растениях есть электричество.
Сформулировать направления полезного использования получившихся результатов.
Методы исследования: анализ литературы, экспериментальный метод, метод сравнения.
Просмотр содержимого презентации
«ПРЕЗЕНТАЦИЯ»
Живое электричество Работу выполнила: Асанова Эвелина, ученица 5 класса МБОУ «Веселовская средняя школа»
Актуальность работы:
В настоящее время в России наметилась тенденция роста цен на энергоносители, в том числе и на электроэнергию. Поэтому вопрос поиска дешёвых источников энергии имеет важное значение.
Перед человечеством стоит задача освоения экологически чистых, возобновляемых, нетрадиционных источников энергии.
Цель работы:
Выявление способов получения электроэнергии из растений и экспериментальное подтверждение некоторых из них.
- Изучить и проанализировать научную и учебную литературу об источниках электрического тока.
- Ознакомиться с ходом работы по получению электрического тока из растений.
- Доказать, что в растениях есть электричество.
- Сформулировать направления полезного использования получившихся результатов.
- Анализ литературы
- Экспериментальный метод
- Метод сравнения
Введение
Наша работа посвящена необычным источникам энергии.
В окружающем нас мире очень важную роль играют химические источники тока. Они используются в мобильных телефонах и космических кораблях, в крылатых ракетах и ноутбуках, в автомобилях, фонариках и обыкновенных игрушках. Мы каждый день сталкиваемся с батарейками, аккумуляторами, топливными элементами.
Современная жизнь просто немыслима без электричества - только представьте существование человечества без современной бытовой техники, аудио- и видеоаппаратуры, вечера со свечой и лучиной.
Живые электростанции
Самые сильные разряды производит южно американский электрический угорь. Они достигают 500-600 вольт. Такое напряжение способно свалить с ног лошадь. Угорь создает особенно сильное напряжение тока, когда изогнется дугой так, что жертва находится между его хвостом и головой: получается замкнутое электрическое кольцо .
Живые электростанции
Скаты являются живыми электростанциями, вырабатывающими напряжение около 50-60 вольт и дающими разрядный ток 10 ампер.
Все рыбы, дающие электрические разряды, используют для этого специальные электрические органы.
Кое – что об электрических рыбах
Рыбы используют разряды:
- чтобы освещать свой путь;
- для защиты, нападения и оглушения жертвы;
- передают сигналы друг другу и обнаруживают заранее препятствия.
Нетрадиционные источники тока
Кроме традиционных источников тока существует множество нетрадиционных. Оказывается, электричество можно практически получать из всего, что угодно.
Эксперимент:
Электроэнергию можно получить из некоторых фруктов и овощей. Электрический ток можно получить из лимона, яблок и самое интересное, из обычного картофеля. Я провела опыты с этими плодами и действительно получила ток.
- В результате проделанной работы:
- 1. Я изучила и проанализировала научную и учебную литературу об источниках электрического тока.
- 2.Познакомилась с ходом работы по получению электрического тока из растений.
- 3. Доказала, что в плодах различных фруктов и овощей есть электричество и получила необычные источники тока.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ:
Для достижения цели моей работы решены все поставленные задачи исследования. Анализ научной и учебной литературы позволил сделать вывод о том, что вокруг нас очень много предметов, которые могут служить источниками электрического тока.
В ходе работы рассмотрены способы получения электрического тока. Я узнала много интересного о традиционных источниках тока - различного рода электростанциях.
С помощью опытов показала, что можно получить электроэнергию из некоторых плодов, конечно, это небольшой ток, но сам факт его наличия дает надежду, что в последующем такие источники можно будет использовать в своих целях (зарядить мобильный телефон и др.). Такие батареи могут использовать жители сельских районов страны, которые могут сами заготавливать фруктово-овощные ингредиенты для подзарядки биобатареек. Использованный состав батареек не загрязняет окружающую среду, как гальванические (химические) элементы, и не требует отдельной утилизации в отведенных местах.
Мы пользуемся им ежедневно. Оно является частью нашей повседневной жизни, а очень часто природа этого явления неизвестна нам. Речь идет об электричестве.
Мало кому известно, что этот термин появился без малого 500 лет назад. Английский физик Уильям Гильберт исследовал электрические явления и заметил, что многие предметы, подобно янтарю, после натирания притягивают к себе более мелкие частицы. Поэтому в честь ископаемой смолы он назвал это явление электричеством (от. лат. Electricus – янтарный). К слову сказать, задолго до Гильберта такие же свойства янтаря заметил древнегреческий философ Фалес и описал их. Но право называться первооткрывателем все же досталось Уильяму Гильберту, потому что в науке есть традиция – кто первый начал изучать, тот и является автором.
Люди которые приручили электричество
Однако дальше описаний и примитивных исследований дело не пошло. Только в XVII–XVIII веках вопрос об электричестве получил существенное освещение в научной литературе. Среди тех, кто после У. Гильберта занимался изучением этого явления, можно назвать Бенджамина Франклина, который известен не только своей политической карьерой, но и исследованиями атмосферного электричества.
Именем французского физика Шарля Кулона названа единица измерения электрического заряда и закон взаимодействия электрических зарядов. Не меньший вклад внесли и Луиджи Гальвани, Алессандро Вольт, Майкл Фарадей и Андре Ампер. Все эти фамилии известны еще со школы. В области электричества проводил свои исследования и наш соотечественник – Василий Петров, который в начале XIX века открыл вольтову дугу.
«Вольтова дуга»
Можно сказать, что, начиная с этого времени, электричество перестает быть происками природных сил и постепенно начинает входить в жизнь людей, хотя и по сей день остаются тайны в этом явлении.
Однозначно можно сказать: если бы электрические явления не существовали в природе, то не исключено, что до сих пор не было бы открыто ничего подобного. В древние времена они пугали неокрепший ум человека, но со временем он попытался приручить электричество. Результаты этих действий таковы, что уже нельзя представить жизнь без него.
Человечество смогло «приручить» электричество
Как проявляется электричество в природе?
Естественно, когда разговор заходит о природном электричестве, то сразу же вспоминаются молнии. Впервые их изучением занялся упомянутый выше американский политик. К слову сказать, в науке бытует версия, что молнии оказали существенное влияние на развитие жизни на Земле, так как биологами установлен факт: для синтеза аминокислот нужно электричество.
Молния — мощный разряд электричества
Всем знакомо ощущение, когда при прикосновении к кому-то или чему-либо возникает электрический разряд, доставляющий небольшие неудобства. Это проявление наличия электрических токов в человеческом организме. Между прочим, нервная система функционирует за счет электрических импульсов, которые поступают от раздраженного участка в мозг.
Внутри нейронов мозга сигналы передаются электрическим путем
Но не только человек генерирует в себе электрические токи. Многие обитатели морей и океанов способны вырабатывать электричество. Например, электрический угорь способен создать напряжение до 500 вольт, а мощность заряда ската достигает 0,5 киловатт. К тому же отдельные виды рыб используют электрическое поле, которое создают вокруг себя, с помощью чего легко ориентируются в мутной воде и на глубине, куда не проникает солнечный свет.
Электрический угорь реки Амазонки
Электричество на службе человека
Все это стало предпосылками для применения электричества в бытовых и промышленных целях человека. Уже с XIX века оно стало входить в постоянное применение и, в первую очередь, для освещения помещений. Благодаря ему, появилась возможность создать оборудование для передачи информации на огромные расстояния при помощи радио, телевидения и телеграфа.
Электричество для передачи информации
Сейчас сложно представить жизнь без электрического тока, ведь все привычные приборы работают исключительно от него. Видимо, это послужило толчком для создания накопителей электрической энергии (батареек) и электрогенераторов для тех мест, куда высоковольтные столбы пока не добрались.
Ко всему прочему, электричество является двигателем науки. Многие приборы, которые используются учеными для изучения окружающего мира, тоже работают от него. Постепенно электроэнергия завоевывает космос. Мощные батареи стоят на космических кораблях, а на планете возводятся солнечные батареи и устанавливаются ветряки, которые получают энергию от природы.
Электричество двигатель науки
И все же это явление до сих пор покрыто тайной и мраком для многих людей. Даже, несмотря на школьное образование, некоторые признаются в том, что не до конца понимают принципы работы электричества. Также есть и те, кто путается в терминах. Они не всегда способны объяснить, в чем разница между напряжением, мощностью и сопротивлением.
В живой природе существует немало процессов, связанных с электрическими явлениями. Рассмотрим некоторые из них.
Многие цветы и листья имеют способность закрываться и раскрываться в зависимости от времени и суток. Это обусловлено электрическими сигналами, представляющими собой потенциал действия. Можно заставить листья закрываться с помощью внешних электрических раздражителей. Кроме то го, у многих растений возникают токи повреждений. Срезы листьев, стебля всегда заряжены отрицательно по отношению к нормальной ткани.
Если взять лимон или яблоко и разрезать, а потом приложить к кожуре два электрода, то они не выявят разницы потенциалов. Если же один электрод приложить к кожуре, а другой к внутренней части мякоти, то появится разность потенциалов, и гальванометр отметит появление силы тока.
Изменение потенциала некоторых растительных тканей в момент их разрушения исследовал индийский ученый Бос. В частности, он соединил внешнюю и внутреннюю часть горошины гальванометром. Горошину он нагревал до температуры до 60С, при этом был зарегистрирован электрический потенциал в 0,5 В. Этим же ученым была исследована подушечка мимозы, которую он раздражал короткими импульса ми тока.
При раздражении возникал потенциал действия. Реакция мимозы была не мгновенной, а с запаздыванием на 0,1 с. Кроме того, в проводящих путях мимозы распространялся другой тип возбуждения, так называемая медленная волна, появляющаяся при повреждениях. Эта волна минует по душечки, достигая стебля, вызывает возникновение потенциала действия, передающегося вдоль стебля и приводящего к опусканию близлежащих листьев. Мимоза реагирует движением листа на раздражение подушечки током 0,5 мкА. Чувствительность языка человека в 10 раз ниже.
Не менее интересные явления, связанные с электричеством, можно обнаружить и у рыб. Древние греки остерегались встречаться в воде с рыбой, которая заставляла цепенеть животных и людей. Эта рыба была электрическим скатом и но сила название торпеда.
В жизни разных рыб роль электричества различна. Некоторые из них с помощью специальных органов создают в воде мощные электрические разряды. Так, например, пресноводный угорь создает напряжение такой силы, что может отразить нападение противника или парализовать жертву. Электрические органы рыбы состоят из мышц, которые потеряли способность к сокращению. Мышечная ткань служит проводником, а соединительная - изолятором. К органу идут нервы от спинного мозга. А в целом он представляет собой мелкопластинчатую структуру из чередующихся элементов. Угорь имеет от 6000 до 10000 соединенных последователь но элементов, образующих колонку, и около 70 колонок в каждом органе, расположенных вдоль тела.
У многих рыб (гимнарха, рыбыножа, гнатонемуса) голова заряжается положительно, хвост - отрицательно, а вот у электрического сома, наоборот, хвост - положительно, а голова - отрицательно. Свои электрические свойства рыбы используют как для атаки, так и для защиты, а также для того, чтобы отыскивать жертву, ориентироваться в мутной воде, опознавать опасных противников.
Существуют также слабоэлектрические рыбы. Они не имеют каких либо электрических органов. Это обыкновенные рыбы: караси, карпы, пескари и др. Они чувствуют электрическое поле и излучают слабый электрический сигнал.
Сначала биологи обнаружили странное поведение небольшой пресноводной рыбки - американского сомика. Он чувствовал приближение к нему металлической палочки в воде на расстоянии нескольких миллиметров. Английский ученый Ганс Лиссман заключал в парафиновую или стеклянную оболочку металлические предметы, опускал их в воду, но обмануть нильского сомика и гимнархуса ему не удалось. Рыбка чувствовала металл. Действительно, оказалось, что рыбы имеют специальные органы, которые воспринимают слабую напряженность электрического поля.
Проверяя чувствительность электрорецепторов у рыб, ученые проводили опыт. Закрывали аквариум с рыбкой темной тканью или бумагой и водили рядом по воздуху небольшим магнитом. Рыбка чувствовала магнитное поле. Потом исследователи просто водили возле аквариума руками. И она реагировала даже на самое слабое, создаваемое человеческой рукой, биоэлектрическое поле.
Рыбы не хуже, а порой и лучше самых чувствительных в мире приборов регистрируют электрическое поле и замечают малейшее изменение его напряженности. Рыбы, как оказалось, не только плавающие “гальванометры”, но и плавающие “электрогенераторы”. Они излучают в воду электрический ток и создают вокруг себя электрическое поле, значительно большее по силе, чем возникающее вокруг обычных живых клеток.
С помощью электрических сигналов рыбы могут даже особым образом “переговариваться”. Угри, например, при виде пищи начинают генерировать импульсы тока определенной частоты, привлекая тем самым своих собратьев. А если двух рыб поместить в один аквариум, частота их электрических разрядов сразу же увеличивается.
Рыбы соперники определяют силу своего противника по силе излучаемых им сигналов. Другие животные таких чувств не имеют. Почему же только рыбы наделены этим свойством?
Рыбы живут в воде. Морская вода прекрасный проводник. Электрические волны распространяются в ней, не затухая, на тысячи километров. Кроме того, рыбы имеют физиологические особенности строения мышц, которые со временем стали “живыми генераторами”.
Способность рыб аккумулировать электрическую энергию, делает их идеальными аккумуляторами. Если бы удалось подробнее разобраться с деталями их работы, произошел бы переворот в технике, в плане создания аккумуляторов. Электролокация и подводная связь рыб позволила разработать систему для беспроводной связи между рыболовным судном и тралом.
Уместно было бы закончить высказыванием, которое было написано рядом с обычным стеклянным аквариумом с электрическим скатом, представленном на выставке Английского научного Королевского общества в 1960 г. В аквариум были опущены два электрода, к которым был подключен вольтметр. Когда рыба находилась в состоянии покоя, вольтметр показывал 0 В, при движении рыбы - 400 В. Природу этого электрического явления, наблюдаемого задолго до организации Английского Королевского общества, человек разгадать до сих пор не может. Тайна электрических явлений в живой природе и сейчас будоражит умы ученых и требует своего решения.