Sähköiset ilmiöt luonnossa. Sähköä elävien organismien kanssa Jännite elävässä luonnossa

Muinaisista ajoista lähtien ihmiset ovat tienneet, että on olemassa "sähkökaloja", kuten ankerias tai rausku, jotka aiheuttavat kondensaattorin purkauksen kaltaista purkausta. Niinpä Bolognan yliopiston anatomian professori Luigi Galvani (1737-1798) päätti selvittää, oliko muilla eläimillä tämä kyky. Vuonna 1780 hän leikkasi kuolleen sammakon ja ripusti sammakon jalan parvekkeelle kuivumaan kuparilangalle. Tuuli heilutti tassua, ja Galvani huomasi, että kun se kosketti rautakaitetta, se supistui, aivan kuin elävä olento. Tästä Galvani teki virheellisen (kuten myöhemmin kävi ilmi) johtopäätöksen, että eläinten lihakset ja hermot tuottavat sähköä.

Tämä johtopäätös oli väärä sammakon tapauksessa. Samaan aikaan kaloja, jotka tuottavat sähköä, ja huomattavia määriä, on olemassa ja ne ovat melko yleisiä. Tässä on mitä tiedemies, tämän alan asiantuntija N.I. Tarasov kirjoittaa tästä.

Lämpimillä ja trooppisilla merillä, Afrikan joissa ja Etelä-Amerikka On olemassa useita kymmeniä kalalajeja, jotka pystyvät ajoittain tai jatkuvasti lähettämään vaihtelevan voimakkuuden sähköpurkauksia. Nämä kalat käyttävät sähkövirtaansa paitsi puolustukseen ja hyökkäykseen, myös signaloimaan toisilleen ja havaitsemaan esteet (paikat) etukäteen. Sähköelimiä löytyy vain kaloista. Jos muilla eläimillä olisi niitä, tiedemiehet olisivat tienneet tämän kauan sitten.

Sähkökaloja on ollut maapallolla miljoonia vuosia. Heidän jäännöksensä löydettiin hyvin muinaisista maankuoren kerroksista. Muinaisissa kreikkalaisissa maljakoissa on kuvia sähköisestä stingraysta - torpedosta.

Muinaisten kreikkalaisten ja roomalaisten kirjailijoiden ja luonnontieteilijöiden kirjoituksissa on monia viittauksia siihen ihmeelliseen, käsittämättömään voimaan, jolla torpedo on varustettu. Lääkärit Antiikin Rooma He pitivät näitä rauskuja kotona suurissa akvaarioissa. He yrittivät käyttää torpedoja sairauksien hoitoon: potilaat pakotettiin koskettamaan rauskua, ja potilaat näyttivät toipuvan sähköiskuista.

Nykyäänkin rannikolla Välimeri ja Iberian niemimaan Atlantin rannikolla, vanhukset vaeltavat joskus matalassa vedessä toivoen parantuvan reumatismista tai kihdistä "parantavalla" sähkötorpedolla.

Kojelaudan sähkö tuotetaan erityisissä elimissä - "sähköakuissa". Ne sijaitsevat pään ja rintaevät ja koostuvat sadoista kuusikulmaisista hyytelömäisen aineen pylväistä. Pylväät on erotettu toisistaan tiheillä väliseinillä, joihin hermot lähestyvät. Pylväiden yläosat ja pohjat ovat kosketuksissa selän ja vatsan ihon kanssa. Sähköelimiin johtavat hermot ovat pitkälle kehittyneitä ja niissä on noin puoli miljoonaa päätä "paristojen" sisällä.
Muutamassa kymmenessä sekunnissa torpedo lähettää satoja ja tuhansia lyhyitä purkauksia, jotka virtaavat vatsasta selkään. U jännite eri tyyppejä rinteet vaihtelevat 80 - 300 V virralla 7 - 8 A.

Meriemme vesissä asuu joitakin rauskulajeja - raya tai, kuten me niitä kutsumme, merikettuja. Näiden rauskujen sähköelinten vaikutus on paljon heikompi kuin torpedon. Voidaan olettaa, että rai:n heikot, mutta hyvin kehittyneet sähköelimet palvelevat niitä kommunikoimaan keskenään ja toimimaan langattomana lennättimenä.

Äskettäin tutkijat havaitsivat, että afrikkalainen makean veden kala Gymnarhus lähettää jatkuvasti heikkoja, mutta toistuvia sähkösignaaleja koko elämänsä ajan. Niiden avulla gymnarhu näyttää tutkivan tilaa ympärillään. Se ui itsevarmasti mutaisessa vedessä, levien ja kivien seassa koskettamatta kehollaan esteitä. Sama kyky on sähköankeriaan "pienvirtaisilla" sukulaisilla - eteläamerikkalaisella voimistelijalla ja afrikkalaisella Mormyrops-kalalla.

Tyynenmeren trooppisten vesien itäosassa asuu värjäytyvä säde. Se on eräänlainen väliasema torpedon ja piikkien rinteiden välillä. Stingray ruokinta pieniä äyriäisiä ja poistaa ne helposti ilman sähkövirtaa. Hänen sähköpurkauksensa eivät voi tappaa ketään ja todennäköisesti palvelevat häntä vain petoeläinten torjunnassa.

Sähköisiä elimiä ei ole vain rauskuilla. Afrikkalaisen jokimonni, Malapterurus, runko on kääritty turkin tavoin hyytelömäiseen kerrokseen, johon muodostuu sähkövirta. Sähköelimet muodostavat noin neljänneksen koko monni painosta. Tämän kalan purkausjännite saavuttaa 360 V; se on vaarallista ihmisille ja tietysti kohtalokasta kaloille.

Intiassa, Tyynellämerellä ja Atlantin valtameret, Välimerellä ja Mustallamerellä elävät pieniä kaloja, jotka näyttävät gobiesilta - stargazers. Yleensä ne makaavat rannikon pohjalla ja odottavat ylhäältä uivaa saalista. Siksi heidän silmänsä, jotka sijaitsevat pään yläpuolella, katsovat ylöspäin. Tästä heidän nimensä tulee. Joillakin tähtihätälajeilla on sähköelimet, jotka sijaitsevat silmäkuopan sisällä ja jotka todennäköisesti palvelevat vain merkinantoa.

Sähköankerias elää Etelä-Amerikan trooppisissa joissa. Tämä on harmaansininen käärmemäinen kala, jonka pituus on enintään 3 m. Pää ja vatsaosa muodostavat vain 1/5 sen kehosta ja monimutkaiset sähköelimet sijaitsevat 4/5 kehosta molemmilla puolilla. Ne koostuvat 6 000 - 7 000 levystä, jotka on erotettu toisistaan ohuella kuorella ja eristetty hyytelömäisen aineen välikkeillä. Levyt muodostavat eräänlaisen akun, joka purkaa hännän päähän. Ankeriaan virtaus riittää tappamaan kalan tai sammakon vedessä. Myös joessa uimaisilla on huono aika: ankeriaan sähköelin tuottaa useiden satojen volttien jännitteen. Erityisen voimakkaan virtajännitteen ankerias tuottaa, kun se taipuu kaaressa niin, että uhri on hännän ja pään välissä: saadaan suljettu sähkörengas.

Ankeriaan sähköpurkaus houkuttelee muita lähistöllä olevia ankeriaat. Tätä aknen ominaisuutta voidaan käyttää myös keinotekoisesti. Purkamalla veteen mitä tahansa sähkönlähdettä pystyttiin houkuttelemaan koko ankeriaslauma, tarvittiin vain valita sopiva jännite ja purkaustaajuus.

On arvioitu, että 10 000 ankeriasta voisivat käyttää sähköjunaa muutamassa minuutissa. Mutta sen jälkeen juna seisoi useita päiviä, kunnes ankeriaat saivat takaisin sähköenergiansa

"Sähkö elävissä organismeissa"

Mikä se on, kuka sen löysi, mitä on sähkö?

Thales of Miletus kiinnitti ensimmäisenä huomion sähkövaraukseen. Hän suoritti kokeen, hieroi meripihkaa villalla, niin yksinkertaisten liikkeiden jälkeen meripihka alkoi houkutella puoleensa. pieniä esineitä. Tämä ominaisuus on vähemmän kuin sähkövaraukset ja enemmän kuin magnetismi. Mutta vuonna 1600 Gilbert teki eron näiden kahden ilmiön välillä.

Vuosina 1747 - 53 B. Franklin hahmotteli ensimmäisen johdonmukaisen teorian sähköilmiöistä, vahvisti lopulta salaman sähköisen luonteen ja keksi salamanvarren.

1700-luvun toisella puoliskolla. sähköisten ja magneettisten ilmiöiden kvantitatiivinen tutkimus alkoi. Ensimmäiset mittauslaitteet ilmestyivät - sähköskoopit erilaisia malleja, elektrometrit. G. Cavendish (1773) ja C. Coulomb (1785) loivat kokeellisesti paikallaan olevien pistesähkövarausten vuorovaikutuslain (Cavendishin teokset julkaistiin vasta 1879). Tämä sähköstaattisen peruslaki (Coulombin laki) mahdollisti ensimmäistä kertaa menetelmän luomisen sähkövarausten mittaamiseksi niiden välisten vuorovaikutusvoimien avulla.

Seuraava vaihe E.:n tieteen kehityksessä liittyy löytöyn 1700-luvun lopulla. L. Galvani "eläinsähkö"

Päätutkija sähkön ja sähkövarausten tutkimuksessa on Michael Faraday. Hän osoitti kokein, että sähkövarausten ja virtojen vaikutukset eivät riipu niiden valmistustavasta. Myös vuonna 1831 Faraday löysi sähkömagneettisen induktion - sähkövirran virityksen piirissä, joka sijaitsee vaihtomagneettikentässä. Vuonna 1833 - 34 Faraday vahvisti elektrolyysin lait; Nämä hänen teoksensa merkitsivät sähkökemian alkua.

Joten mitä on sähkö? Sähkö on joukko ilmiöitä, jotka aiheutuvat sähköisesti varautuneiden kappaleiden tai hiukkasten olemassaolosta, liikkeestä ja vuorovaikutuksesta. Sähköilmiö löytyy melkein kaikkialta.

Jos esimerkiksi hierot muovikampa kovaa hiuksiasi vasten, paperinpalaset alkavat tarttua siihen. Ja jos hieroi sitä hihaasi ilmapallo, niin se tarttuu seinään. Kun meripihkaa, muovia ja monia muita materiaaleja hierotaan, niihin syntyy sähkövaraus. Itse sana "sähkö" tulee latinan sanasta electrum, joka tarkoittaa "meripihkaa".

Mistä sähkö tulee?

Kaikki ympärillämme olevat esineet sisältävät miljoonia sähkövarauksia, jotka koostuvat atomien sisällä olevista hiukkasista - kaiken aineen perustasta. Useimpien atomien ydin sisältää kahden tyyppisiä hiukkasia: neutroneja ja protoneja. Neutroneilla ei ole sähkövaraus, kun taas protoneilla on positiivinen varaus. Toinen ytimen ympärillä pyörivä hiukkanen on elektronit, joilla on negatiivinen varaus. Tyypillisesti jokaisessa atomissa on sama määrä protoneja ja elektroneja, joiden samat mutta vastakkaiset varaukset kumoavat toisensa. Tämän seurauksena emme tunne mitään varausta, ja ainetta pidetään varautumattomana. Jos kuitenkin jotenkin häiritsemme tätä tasapainoa, tällä esineellä on yleinen positiivinen tai negatiivinen varaus riippuen siitä, mitkä hiukkaset jäävät siihen enemmän - protonit vai elektronit.

Sähkövaraukset vaikuttavat toisiinsa. Positiivinen ja negatiivinen varaus vetävät toisiaan puoleensa, ja kaksi negatiivista tai kaksi positiivista varausta hylkivät toisiaan. Jos tuot negatiivisesti varautuneen siiman esineeseen, kohteen negatiiviset varaukset siirtyvät sen toiseen päähän ja positiiviset varaukset päinvastoin siirtyvät lähemmäs siimaa. Siiman ja esineen positiiviset ja negatiiviset varaukset houkuttelevat toisiaan, ja esine tarttuu siimaan. Tätä prosessia kutsutaan sähköstaattiseksi induktioksi, ja kohteen sanotaan olevan alttiina siiman sähköstaattiselle kentällä.

Mikä se on, kuka keksi mitä elävät organismit ovat?

Elävät organismit ovat biologian pääasiallinen tutkimuskohde. Elävät organismit eivät vain sovi olemassa olevaa maailmaa, mutta myös eristäytyivät siitä erityisillä esteillä. Ympäristö, jossa elävät organismit muodostuivat, on tapahtumien tila-ajallinen jatkumo, eli joukko ilmiöitä fyysistä maailmaa, joka määräytyy Maan ja Auringon ominaisuuksien ja sijainnin mukaan.

Harkinnan helpottamiseksi kaikki organismit on jaettu mukaan eri ryhmiä ja luokat, jotka muodostavat niiden biologisen luokitusjärjestelmän. Niiden yleisin jako on ydin- ja ei-ydinvoimaan. Kehon muodostavien solujen lukumäärän perusteella ne jaetaan yksisoluisiin ja monisoluisiin. Erityinen paikka niiden välissä on yksisoluisten organismien pesäkkeitä.

Kaikille eläville organismeille, ts. kasveihin ja eläimiin vaikuttavat abioottiset ympäristötekijät (tekijät eloton luonto), erityisesti lämpötila, valo ja kosteus. Elottoman luonnon tekijöiden vaikutuksesta riippuen kasvit ja eläimet jaetaan eri ryhmiin ja ne kehittävät sopeutumista näiden abioottisten tekijöiden vaikutuksiin.

Kuten jo mainittiin, elävät organismit jakautuvat suuri määrä. Tänään tarkastelemme eläviä organismeja jakamalla ne lämminverisiin ja kylmäverisiin:

jolla on vakio ruumiinlämpö (lämpimäinen);

epävakaa ruumiinlämpö (kylmäverinen).

Organismit, joiden ruumiinlämpö on epävakaa (kalat, sammakkoeläimet, matelijat). Organismit, joiden ruumiinlämpö on vakio (linnut, nisäkkäät).

Mikä on fysiikan ja elävien organismien välinen yhteys?

Elämän olemuksen, sen alkuperän ja kehityksen ymmärtäminen määrittää koko ihmiskunnan tulevaisuuden maan päällä elävänä lajina. Tietenkin nyt on kertynyt valtava määrä materiaalia, sitä tutkitaan huolellisesti, erityisesti molekyylibiologian ja genetiikan alalla, on olemassa suunnitelmia tai kehitysmalleja, on jopa käytännöllistä ihmisen kloonausta.

Lisäksi biologia raportoi monia mielenkiintoisia ja tärkeitä yksityiskohtia elävistä organismeista, vaikka niistä puuttuu jotain olennaista. Itse sana "fysiikka" tarkoittaa Aristoteleen mukaan "physis" - luontoa. Todellakin, kaikki maailmankaikkeuden aine, ja siksi me itse, koostuu atomeista ja molekyyleistä, joille on jo saatu kvantitatiiviset ja yleisesti oikeat lait niiden käyttäytymisestä, myös kvanttimolekyylitasolla.

Lisäksi fysiikka oli ja pysyy tärkeä tekijä yleistä kehitystä elävien organismien tutkimus yleensä. Tässä mielessä fysiikka kulttuurisena ilmiönä, ei vain tiedon kenttänä, luo biologiaa lähinnä olevan sosiokulttuurisen ymmärryksen. Se on luultavasti fyysinen kognitio, joka heijastaa ajattelutyylejä. Tiedon loogiset ja metodologiset näkökohdat ja luonnontiede, kuten tiedetään, perustuvat lähes kokonaan fysiikan tieteiden kokemukseen.

Siksi tehtävä tieteellinen tietämys eläminen on kenties sitä, että perustellaan mahdollisuus käyttää fyysisiä malleja ja ideoita luonnon ja yhteiskunnan kehityksen määrittämiseen, myös fysikaalisten lakien ja elävän organismin prosessien mekanismista saadun tiedon tieteellisen analyysin perusteella. Kuten M.V. sanoi 25 vuotta sitten. Wolkensteinin mukaan "biologiassa elävien asioiden tieteenä on vain kaksi tapaa: joko tunnistaa elämän mahdoton selitys fysiikan ja kemian perusteella tai sellainen selitys on mahdollinen ja se on löydettävä, mukaan lukien yleiset lait, jotka kuvaavat aineen, aineen ja kenttien rakennetta ja luonnetta."

Sähkö eri luokissa elävissä organismeissa

1700-luvun lopulla kuuluisat tiedemiehet Galvani ja Volta löysivät sähkön eläimistä. Ensimmäiset eläimet, joilla tutkijat tekivät kokeita löytönsä vahvistamiseksi, olivat sammakot. Erilaiset tekijät vaikuttavat soluun ulkoinen ympäristö- ärsyttävät aineet: fyysiset - mekaaniset, lämpötilat, sähköiset;

Sähköaktiivisuus osoittautui elävän aineen olennaiseksi ominaisuudeksi. Sähkö tuottaa kaikkien elävien olentojen hermo-, lihas- ja rauhassolut, mutta tämä kyky on kehittynein kaloissa. Tarkastellaanpa sähköilmiötä lämminverisissä elävissä organismeissa.

Tällä hetkellä tiedetään, että 20 tuhannesta. nykyaikaiset lajit Noin 300 kalaa pystyy luomaan ja käyttämään biosähkökenttiä. Syntyneiden päästöjen luonteen perusteella tällaiset kalat jaetaan erittäin sähköisiin ja heikosti sähköisiin. Edellisiin kuuluvat makeanveden eteläamerikkalaiset sähköankeriaat, afrikkalaiset sähkömonnit ja meren sähkösäskut. Nämä kalat tuottavat erittäin voimakkaita purkauksia: esimerkiksi ankeriaat, joiden jännite on jopa 600 volttia, monni - 350. rauskut ei korkea, koska merivettä on hyvä johdin, mutta niiden purkausten virranvoimakkuus, esimerkiksi Torpedo-ramppi, saavuttaa joskus 60 ampeeria.

Toisen tyypin kalat, esimerkiksi Mormyrus ja muut nokkavalasluokan edustajat, eivät päästä erillisiä päästöjä. Ne lähettävät veteen sarjan lähes jatkuvia ja rytmisiä korkeataajuisia signaaleja (pulsseja), tämä kenttä ilmenee ns. sähkölinjat. Jos sisään sähkökenttä esine, joka poikkeaa sähkönjohtavuudeltaan vedestä, kentän konfiguraatio muuttuu: suuremman johtavuuden omaavat esineet keskittyvät ympärilleen voimaliljoja ja heikomman johtavuuden omaavat hajottavat niitä. Kalat havaitsevat nämä muutokset sähköreseptoreiden avulla, jotka sijaitsevat useimmissa kaloissa pään alueella, ja määrittävät kohteen sijainnin. Siten nämä kalat suorittavat todellisen sähköisen sijainnin.

Lähes kaikki heistä metsästävät pääasiassa yöllä. Joillakin niistä on huono näkö, minkä vuoksi nämä kalat ovat pitkän evoluution aikana kehittäneet niin täydellisen menetelmän ruoan, vihollisten ja erilaisten esineiden havaitsemiseen kaukaa.

Sähkökalojen saaliinpyynnissä ja vihollisilta puolustautumisessa käyttämät tekniikat ehdottavat teknisiä ratkaisuja ihmisille kehitettäessä sähkökalastus- ja kalojen karkotuslaitteistoja. Sähköisten kalanpaikannusjärjestelmien mallintaminen avaa poikkeuksellisia mahdollisuuksia. Nykyaikaisessa vedenalaisessa paikannustekniikassa ei ole etsintä- ja tunnistusjärjestelmiä, jotka toimisivat samalla tavalla kuin luonnonpajassa luodut sähkölokaattorit. Monien maiden tutkijat tekevät lujasti töitä tällaisten laitteiden luomiseksi.

AMFIBIIDIT

Tarkastellaan sähkön virtausta sammakkoeläimissä otamme Galvanin kokeen. Kokeissaan hän käytti selkärankaan yhdistettyjä sammakon takajalkoja. Riputtamalla näitä valmisteita parvekkeen rautakaiteen kuparikoukkuun hän huomasi, että kun sammakon raajat heiluivat tuulessa, niiden lihakset supistuivat jokaisella kaiteen kosketuksella. Tämän perusteella Galvani tuli siihen tulokseen, että jalkojen nykiminen johtui sammakon selkäytimestä peräisin olevasta "eläinsähköstä", joka siirtyy metallijohtimien (koukun ja parvekkeen kaiteen) kautta raajojen lihaksiin. Fyysikko Alexander Volta vastusti Galvanin kantaa "eläinsähköstä". Vuonna 1792 Volta toisti Galvanin kokeet ja totesi, että näitä ilmiöitä ei voida pitää "eläinsähkönä". Galvanin kokeessa virran lähde ei ollut sammakon selkäydin, vaan virtapiiri, joka muodostui erilaisista metalleista - kuparista ja raudasta. Volta oli oikeassa. Galvanin ensimmäinen koe ei osoittanut "eläinsähkön" olemassaoloa, mutta nämä tutkimukset kiinnittivät tutkijoiden huomion elävien organismien sähköilmiöiden tutkimukseen. Vastauksena Voltan vastalauseeseen Galvani suoritti toisen kokeen, tällä kertaa ilman metallien osallistumista. Hän heitti iskiashermon pään lasikoukulla sammakon raajan lihakseen - ja samalla havaittiin myös lihaksen supistuminen. Ionijohtuminen tapahtuu myös elävässä organismissa.

Ionien muodostumista ja erottumista elävässä aineessa helpottaa veden läsnäolo proteiinijärjestelmässä. Proteiinijärjestelmän dielektrisyysvakio riippuu siitä.

Varauksen kantajat ovat tässä tapauksessa vetyioneja - protoneja. Vain elävässä organismissa kaikki johtavuustyypit toteutuvat samanaikaisesti.

Erilaisten johtavuuksien välinen suhde muuttuu proteiinijärjestelmän vesimäärän mukaan. Nykyään ihmiset eivät vielä tiedä kaikkia elävän aineen monimutkaisen sähkönjohtavuuden ominaisuuksia. Mutta on selvää, että juuri heistä riippuvat ne olennaisesti erilaiset ominaisuudet, jotka ovat luontaisia vain eläville olennoille.

Soluun vaikuttavat erilaiset ympäristötekijät - ärsykkeet: fyysiset - mekaaniset, lämpötilat, sähköiset.

Ihmiskunta on yrittänyt selittää loogisesti erilaisia sähköilmiöitä, joista se on havainnut esimerkkejä luonnossa. Joten muinaisina aikoina salamaa pidettiin varma merkki jumalten viha, keskiaikaiset merimiehet vapisivat autuaasti Pyhän Elmon tulipalojen edessä, ja aikalaisemme pelkäävät äärimmäisen kohdata pallosalaman.

Kaikki nämä ovat sähköisiä ilmiöitä. Luonnossa kaikki, myös sinä ja minä, kantaa sisällään. Jos lähelle tulee esineitä, joilla on eri polariteettien suuria varauksia, tapahtuu fyysistä vuorovaikutusta, jonka näkyvä tulos on värillinen, yleensä keltainen tai violetti kylmän plasman virtaus niiden välillä. Sen virtaus pysähtyy heti, kun molempien kehojen varaukset ovat tasapainossa.

Yleisin sähköilmiö luonnossa on salama. Joka sekunti useita satoja niistä osuu maan pintaan. Salama kohdistuu yleensä eristettyihin korkeisiin esineisiin, koska fysikaalisten lakien mukaan vahvan varauksen siirtyminen vaatii lyhimmän etäisyyden ukkospilven ja Maan pinnan välillä. Rakennusten suojaamiseksi salamaniskuilta niiden omistajat asentavat kattoon ukkosenjohtimet, jotka ovat korkeita metallirakenteita, joissa on maadoitus ja jotka salaman osuessa mahdollistavat koko purkauksen purkamisen maaperään.

Toinen sähköilmiö, jonka luonne on hyvin pitkään aikaan jäi epäselväksi. Enimmäkseen merimiehet olivat tekemisissä hänen kanssaan. Valot ilmenivät seuraavasti: kun laiva joutui ukkosmyrskyyn, sen mastojen huiput alkoivat leimahtaa kirkkain liekkein. Ilmiön selitys osoittautui hyvin yksinkertaiseksi - korkealla jännitteellä oli perustavanlaatuinen rooli elektromagneettinen kenttä, joka havaitaan joka kerta ennen ukkosmyrskyn alkamista. Mutta eivät vain merimiehet osaa käsitellä valoja. Myös suurten lentokoneiden lentäjät ovat kokeneet tämän ilmiön lentäessään tulivuorenpurkausten taivaalle heittämien tuhkapilvien läpi. Tulipalot syntyvät tuhkahiukkasten kitkasta ihoa vasten.

Sekä salama että Pyhän Elmon tuli ovat sähköilmiöitä, joita monet ovat nähneet, mutta kaikki eivät ole voineet kohdata niitä. Niiden luonnetta ei ole täysin tutkittu. Tyypillisesti silminnäkijät kuvailevat pallosalamaa kirkkaaksi valovoimaiseksi pallomuodostelmaksi, joka liikkuu kaoottisesti avaruudessa. Kolme vuotta sitten esitettiin teoria, joka asetti kyseenalaiseksi niiden olemassaolon. Jos aiemmin uskottiin, että erilaisia pallo salama- Nämä ovat sähköilmiöitä, teoria ehdotti, että ne eivät ole muuta kuin hallusinaatioita.

On toinen ilmiö, joka on luonteeltaan sähkömagneettinen - revontulet. Se syntyy aurinkotuulen vaikutuksesta revontulien ylempään valoon.Ne näyttävät erivärisiltä välähdyksiltä ja ne tallennetaan yleensä melko korkeilla leveysasteilla. Tietysti on poikkeuksia - jos se on tarpeeksi korkea, lauhkean leveysasteen asukkaat voivat myös nähdä valot taivaalla.

Sähköilmiöt ovat melkoisia mielenkiintoinen kohde tutkimusta fyysikoille kaikkialla planeetalla, koska useimmat niistä vaativat yksityiskohtaisen perustelun ja vakavan tutkimuksen.

1700-luvun lopulla kuuluisat tiedemiehet Galvani ja Volta löysivät sähkön eläimistä. Ensimmäiset eläimet, joilla tutkijat tekivät kokeita löytönsä vahvistamiseksi, olivat sammakot.Sähkö tuottaa kaikkien elävien olentojen hermo-, lihas- ja rauhassolut, mutta tämä kyky on kehittynein kaloissa.

Tällä hetkellä tiedetään, että 20 tuhannesta nykyaikaisesta kalalajista noin 300 pystyy luomaan ja käyttämään biosähkökenttiä.
Syntyneiden päästöjen luonteen perusteella tällaiset kalat jaetaan erittäin sähköisiin ja heikosti sähköisiin. Edellisiin kuuluvat makeanveden eteläamerikkalaiset sähköankeriaat, afrikkalaiset sähkömonnit ja meren sähkösäskut. Nämä kalat tuottavat erittäin voimakkaita päästöjä: esimerkiksi ankeriaat, joiden jännite on jopa 600 volttia, monni - 350. Suurten merisäteiden virtajännite on alhainen, koska merivesi on hyvä johde, mutta niiden purkausten virranvoimakkuus Esimerkiksi Torpedo-säde saavuttaa joskus 60 ampeeria.

Toisen tyypin kalat, esimerkiksi Mormyrus, Gnatonemus, Gymnarchus ja muut nokkavalaiden edustajat, eivät päästä erillisiä päästöjä. Ne lähettävät veteen sarjan lähes jatkuvia ja rytmisiä korkeataajuisia signaaleja (pulsseja) luoden sähkökentän kehonsa ympärille. Tämän kentän konfiguraatio näkyy niin kutsuttujen voimalinjojen muodossa. Jos esine, jonka sähkönjohtavuus eroaa vedestä, joutuu sähkökenttään, kentän konfiguraatio muuttuu: suuremman johtavuuden omaavat esineet keskittävät voimaliljat ympärilleen ja heikomman johtavuuden omaavat hajottavat niitä. Kalat havaitsevat nämä muutokset sähköreseptoreiden avulla, jotka sijaitsevat useimmissa kaloissa pään alueella, ja määrittävät kohteen sijainnin. Siten nämä kalat suorittavat todellisen sähköisen sijainnin.

Nokkakalat elävät Afrikassa, hitaasti liikkuvissa mutaisissa joissa sekä järvissä ja soissa, lähes kaikki metsästävät pääasiassa yöllä. Joillakin niistä on huono näkö, minkä vuoksi nämä kalat ovat pitkän evoluution aikana kehittäneet niin täydellisen menetelmän ruoan, vihollisten ja erilaisten esineiden havaitsemiseen kaukaa.

Dia 2

Sähköilmiöiden löytämisen historia

Thales Miletoslainen kiinnitti ensimmäisenä huomion sähkövaraukseen 600 vuotta eKr. Hän havaitsi, että villalla hierottu meripihka saa ominaisuudet houkuttelemaan kevyitä esineitä: nukkaa, paperinpaloja. Myöhemmin uskottiin, että vain meripihkalla oli tämä ominaisuus. 1600-luvun puolivälissä Otto von Garicke kehitti sähkökitkakoneen. Lisäksi hän löysi yksinapaisesti varautuneiden esineiden sähköisen hylkimisen ominaisuuden, ja vuonna 1729 englantilainen tiedemies Stephen Gray löysi kappaleiden jakautumisen sähkövirran johtimiin ja eristimiin. Pian hänen kollegansa Robert Simmer, tarkkaillessaan silkkisukkien sähköistymistä, tuli siihen johtopäätökseen, että sähköilmiöt johtuvat kappaleiden jakautumisesta positiivisiin ja negatiivisiin varauksiin. Kun kappaleet hankaavat toisiaan vasten, ne aiheuttavat näiden kappaleiden sähköistymistä, eli sähköistyminen on samantyyppisen varauksen kerääntymistä kehoon ja samanmerkkiset varaukset hylkivät ja varaukset eri merkki houkuttelevat toisiaan ja kompensoivat kytkeytyessään tehden kehosta neutraalin (lataamattoman). Vuonna 1729 Charles Dufay havaitsi, että on olemassa kahdenlaisia maksuja. Du Fayn tekemät kokeet sanoivat, että yksi panoksista muodostuu hankaamalla lasia silkkiin ja toinen hankaamalla hartsia villaan. Käsite positiivinen ja negatiivinen varaus esitteli saksalainen luonnontieteilijä Georg Christoph. Ensimmäinen kvantitatiivinen tutkija oli varausten vuorovaikutuksen laki, jonka Charles Coulomb vahvisti kokeellisesti vuonna 1785 käyttämällä hänen kehittämäänsä herkkää vääntötasapainoa.

Dia 3

Miksi sähköistettyjen ihmisten hiukset nousevat ylös?

Hiukset sähköistyvät samalla latauksella. Kuten tiedät, kuten lataukset hylkivät toisiaan, niin hiukset, kuten paperipilven lehdet, hajoavat kaikkiin suuntiin. Jos mikä tahansa johtava kappale, mukaan lukien ihmiskeho, on eristetty maasta, se voidaan ladata korkeaan potentiaaliin. Siten ihmiskeho voidaan ladata sähköstaattisen koneen avulla kymmenien tuhansien volttien potentiaaliin.

Dia 4

Vaikuttaako tässä tapauksessa ihmiskehoon kohdistuva sähkövaraus hermosto?

Ihmiskeho on sähkönjohdin. Jos se on eristetty maasta ja ladattu, varaus sijaitsee yksinomaan kehon pinnalla, joten suhteellisen korkeaan potentiaaliin latautuminen ei vaikuta hermostoon, koska hermosäikeet sijaitsevat ihon alla. Sähkövarauksen vaikutus hermostoon tuntuu purkautumishetkellä, jonka aikana kehossa tapahtuu varausten uudelleenjakautumista. Tämä uudelleenjakauma on lyhytaikainen sähkövirta, joka ei kulje pintaa pitkin, vaan kehon sisällä.

Dia 5

Miksi linnut laskeutuvat rankaisematta korkeajännitteisille siirtojohdoille?

Johdon päällä istuvan linnun runko on piirin haara, joka on kytketty rinnakkain linnun jalkojen välisen johtimen osan kanssa. klo rinnakkaisliitäntä kaksi piirin osaa, niissä olevien virtojen suuruus on kääntäen verrannollinen vastukseen. Linnun kehon vastus on valtava verrattuna lyhyen johtimen resistanssiin, joten virran määrä linnun kehossa on mitätön ja vaaraton. On myös lisättävä, että potentiaaliero linnun jalkojen välisellä alueella on pieni.

Dia 6

Kalaa ja sähköä.

Kalat käyttävät päästöjä: valaisemaan polkuaan; suojella, hyökätä ja tainnuttaa uhria; - lähettää signaaleja toisilleen ja havaita esteet etukäteen

Dia 7

Tunnetuimmat sähkökalat ovat sähköankerias, sähkörausku ja sähkömonni. Näillä kaloilla on erityisiä säilytyselimiä sähköenergiaa. Tavallisissa lihaskuiduissa syntyvät pienet jännitykset on laskettu tähän yhteen, koska monet yksittäiset elementit on liitetty peräkkäin hermoilla, kuten johtimilla, pitkiksi paristoiksi.

Dia 8

Rauskut.

"Tämä kala jäädyttää eläimet, jotka se haluaa saada kiinni, ja voittaa ne sen kehossa elävällä iskun voimalla." Aristoteles

Dia 9

Som.

Sähköelimet sijaitsevat lähes koko kalan vartalon pituudella ja tuottavat jopa 360 V jännitteitä.

Dia 10

SÄHKÖANKERIAS

Joissa elävän ankeriaan tehokkaimmat sähköelimet trooppinen Amerikka. Niiden purkaukset saavuttavat 650 V:n jännitteen.

Dia 11

Ukkonen on yksi vaarallisimmista ilmiöistä.

Ukkonen ja salama ovat yksi uhkaavista mutta majesteettisista ilmiöistä, joihin ihminen on valmistautunut muinaisista ajoista lähtien. Raivoisa elementti. Se osui hänen päälleen sokaisevana jättimäisenä salamana, uhkaavina ukkosen, kaatosateisena ja rakeina. Ukkosmyrskyn pelossa ihmiset julistivat sitä ja pitivät sitä jumalien välineenä.

Dia 12

Salama

Useimmiten havaitsemme salaman, joka muistuttaa kiemurtelevaa jokea sivujokineen. Tällaista salamaa kutsutaan lineaariseksi; kun se puretaan pilvien väliin, niiden pituus on yli 20 km. Muun tyyppisiä salamoita voidaan nähdä paljon harvemmin. Lineaarisen salaman muodossa oleva sähköpurkaus ilmakehässä on sähkövirtaa. Lisäksi virran voimakkuus muuttuu 0,2 - 0,3 sekunnissa. Noin 65 % kaikista salamoista. Havaitsemamme virran arvo on 10 000 A, mutta harvoin 230 000 A. Salamakanava, jonka läpi virta kulkee, tulee erittäin kuumaksi ja loistaa kirkkaasti. Kanavan lämpötila nousee kymmeniin tuhansiin asteisiin, paine nousee, ilma laajenee ja se on kuin kuumien kaasujen räjähdys. Koemme tämän ukkosena. Salaman isku maahan voi aiheuttaa tulipalon.

Dia 13

Kun salama iskee esimerkiksi puuhun. Se lämpenee, kosteus haihtuu siitä ja syntyvän höyryn ja kuumennettujen kaasujen paine johtaa tuhoon. Rakennusten suojaamiseksi salamanpurkauksilta käytetään ukkosenjohtimia, jotka ovat metallisauva, joka nousee suojatun kohteen yläpuolelle.

Dia 14

Salama.

SISÄÄN lehtipuut virta kulkee rungon sisällä ytimen läpi, jossa on paljon mahlaa, joka kiehuu virran vaikutuksesta ja höyryt repivät puun irti.

Näytä kaikki diat