پیامی با موضوع برق زنده. کار تحقیقاتی "الکتریسیته در موجودات زنده". استفاده در تحقیقات علمی

"الکتریسیته در موجودات زنده"

چیست، چه کسی آن را کشف کرد، برق چیست؟

تالس از Miletus اولین کسی بود که توجه را به بار الکتریکی جلب کرد. او آزمایشی انجام داد، کهربا را با پشم مالید، پس از چنین حرکات ساده، کهربا شروع به جذب اجسام کوچک کرد. این خاصیت کمتر شبیه بارهای الکتریکی و بیشتر شبیه مغناطیس است. اما در سال 1600، گیلبرت بین این دو پدیده تمایز قائل شد.

در سال 1747 - 53 ب. فرانکلین اولین نظریه ثابت پدیده های الکتریکی را بیان کرد، سرانجام ماهیت الکتریکی صاعقه را مشخص کرد و یک میله صاعقه را اختراع کرد.

در نیمه دوم قرن هجدهم. مطالعه کمی پدیده های الکتریکی و مغناطیسی آغاز شد. اولین ابزار اندازه گیری ظاهر شد - الکتروسکوپ با طرح های مختلف، الکترومتر. G. Cavendish (1773) و C. Coulomb (1785) به طور تجربی قانون برهمکنش بارهای الکتریکی نقطه ثابت را ایجاد کردند (آثار کاوندیش فقط در سال 1879 منتشر شد). این قانون اساسی الکترواستاتیک (قانون کولمب) برای اولین بار امکان ایجاد روشی برای اندازه گیری بارهای الکتریکی توسط نیروهای برهمکنش بین آنها را فراهم کرد.

مرحله بعدی در توسعه علم E. با کشف در پایان قرن 18 همراه است. ال.گالوانی "الکتریسیته حیوانی"

دانشمند اصلی در مطالعه الکتریسیته و بارهای الکتریکی، مایکل فارادی است. او از طریق آزمایشات ثابت کرد که تأثیر بارها و جریان های الکتریکی به روش تولید آنها بستگی ندارد. همچنین در سال 1831، فارادی القای الکترومغناطیسی را کشف کرد - تحریک یک جریان الکتریکی در یک مدار واقع در یک میدان مغناطیسی متناوب. در سال 1833 - 34 فارادی قوانین الکترولیز را ایجاد کرد. این آثار او سرآغاز الکتروشیمی بود.

بنابراین، برق چیست؟ الکتریسیته مجموعه ای از پدیده هاست که در اثر وجود، حرکت و برهم کنش اجسام یا ذرات باردار الکتریکی ایجاد می شود. پدیده الکتریسیته را تقریباً در همه جا می توان یافت.

به عنوان مثال، اگر یک شانه پلاستیکی را محکم به موهای خود بمالید، تکه های کاغذ شروع به چسبیدن به آن می کنند. و اگر بادکنکی را روی آستین خود بمالید به دیوار می چسبد. وقتی کهربا، پلاستیک و تعدادی مواد دیگر مالش می‌شوند، بار الکتریکی در آنها ایجاد می‌شود. خود کلمه "الکتریک" از کلمه لاتین electrum به معنای "کهربا" گرفته شده است.

برق از کجا می آید؟

تمام اجسام اطراف ما حاوی میلیون ها بار الکتریکی هستند که از ذرات واقع در داخل اتم ها تشکیل شده است - اساس همه مواد. هسته اکثر اتم ها شامل دو نوع ذره است: نوترون و پروتون. نوترون ها بار الکتریکی ندارند، در حالی که پروتون ها حامل بار مثبت هستند. ذره دیگری که به دور هسته می چرخد الکترون ها هستند که بار منفی دارند. به طور معمول، هر اتم تعداد پروتون ها و الکترون های یکسانی دارد که بارهای مساوی اما متضاد آنها یکدیگر را خنثی می کنند. در نتیجه هیچ باری احساس نمی کنیم و ماده بدون بار در نظر گرفته می شود. با این حال، اگر به نحوی این تعادل را به هم بزنیم، این جسم دارای بار کلی مثبت یا منفی خواهد بود، بسته به اینکه کدام ذرات بیشتر در آن باقی می مانند - پروتون یا الکترون.

بارهای الکتریکی بر یکدیگر تأثیر می گذارند. یک بار مثبت و منفی یکدیگر را جذب می کنند و دو بار منفی یا دو بار مثبت یکدیگر را دفع می کنند. اگر یک نخ ماهیگیری با بار منفی را به یک جسم بیاورید، بارهای منفی جسم به انتهای دیگر آن حرکت می کند و بارهای مثبت، برعکس، به خط ماهیگیری نزدیک می شوند. بارهای مثبت و منفی نخ ماهیگیری و جسم یکدیگر را جذب می کنند و جسم به نخ ماهیگیری می چسبد. این فرآیند القای الکترواستاتیک نامیده می شود و گفته می شود که جسم تحت میدان الکترواستاتیک خط ماهیگیری قرار می گیرد.

آن چیست، چه کسی کشف کرد موجودات زنده چیست؟

موجودات زنده موضوع اصلی مطالعه در زیست شناسی هستند. موجودات زنده نه تنها در دنیای موجود جای می گیرند، بلکه با استفاده از موانع خاص خود را از آن جدا می کنند. محیطی که موجودات زنده در آن شکل گرفته اند، مجموعه ای از پدیده های جهان فیزیکی است که با ویژگی ها و موقعیت زمین و خورشید مشخص می شود.

برای سهولت در نظر گرفتن، همه موجودات به گروه ها و دسته های مختلف تقسیم می شوند که یک سیستم بیولوژیکی طبقه بندی آنها را تشکیل می دهد. کلی ترین تقسیم بندی آنها به هسته ای و غیر هسته ای است. بر اساس تعداد سلول های تشکیل دهنده بدن، آنها را به تک سلولی و چند سلولی تقسیم می کنند. مستعمرات ارگانیسم های تک سلولی جایگاه ویژه ای را بین آنها اشغال می کنند.

برای همه موجودات زنده، به عنوان مثال. گیاهان و جانوران تحت تأثیر عوامل محیطی غیر زنده (عوامل طبیعت بی جان) به ویژه دما، نور و رطوبت هستند. بسته به تأثیر عوامل طبیعت بی جان، گیاهان و حیوانات به گروه های مختلفی تقسیم می شوند و با تأثیر این عوامل غیر زنده سازگاری پیدا می کنند.

همانطور که قبلاً گفته شد، موجودات زنده در تعداد زیادی توزیع شده اند. امروز ما به موجودات زنده نگاه خواهیم کرد و آنها را به خون گرم و خونسرد تقسیم می کنیم:

با دمای ثابت بدن (خونگرم)؛

با دمای بدن ناپایدار (خونسرد).

موجودات با دمای بدن ناپایدار (ماهی، دوزیستان، خزندگان). موجودات با دمای ثابت بدن (پرندگان، پستانداران).

چه ارتباطی بین فیزیک و موجودات زنده وجود دارد؟

درک ماهیت حیات، منشأ و تکامل آن، کل آینده بشریت روی زمین را به عنوان یک گونه زنده تعیین می کند. البته اکنون حجم عظیمی از مواد انباشته شده است، به طور دقیق مورد مطالعه قرار می گیرد، به ویژه در زمینه زیست شناسی مولکولی و ژنتیک، طرح ها یا مدل هایی از توسعه وجود دارد، حتی شبیه سازی عملی انسان نیز وجود دارد.

علاوه بر این، زیست شناسی بسیاری از جزئیات جالب و مهم را در مورد موجودات زنده گزارش می کند، در حالی که چیزی اساسی را از دست می دهد. به گفته ارسطو، خود کلمه "فیزیک" به معنای "فیزیک" - طبیعت است. در واقع، تمام ماده جهان، و بنابراین خود ما، از اتم ها و مولکول ها تشکیل شده است، که قوانین کمی و به طور کلی درست رفتار آنها قبلاً به دست آمده است، از جمله در سطح کوانتومی مولکولی.

علاوه بر این، فیزیک عامل مهمی در توسعه کلی مطالعه موجودات زنده به طور کلی بوده و هست. از این نظر، فیزیک به عنوان یک پدیده فرهنگی، و نه فقط به عنوان یک حوزه دانش، نزدیک ترین درک اجتماعی فرهنگی را به زیست شناسی ایجاد می کند. احتمالاً این شناخت فیزیکی است که سبک های تفکر را منعکس می کند. جنبه‌های منطقی و روش‌شناختی دانش و خود علم طبیعی، همانطور که مشخص است، تقریباً به طور کامل مبتنی بر تجربه علوم فیزیکی است.

بنابراین، وظیفه دانش علمی موجودات زنده ممکن است اثبات امکان استفاده از مدل ها و ایده های فیزیکی برای تعیین توسعه طبیعت و جامعه، همچنین بر اساس قوانین فیزیکی و تجزیه و تحلیل علمی دانش به دست آمده در مورد مکانیسم فرآیندها باشد. در یک موجود زنده همانطور که M.V 25 سال پیش گفت. ولکنشتاین می‌گوید: «در زیست‌شناسی به‌عنوان علم موجودات زنده، تنها دو راه ممکن است: یا تشخیص غیرممکن زندگی بر اساس فیزیک و شیمی، یا چنین توضیحی ممکن است و باید یافت شود، از جمله بر اساس قوانین کلی که ساختار و ماهیت ماده، جوهر و میدان ها را مشخص می کند."

الکتریسیته در طبقات مختلف موجودات زنده

در پایان قرن هجدهم، دانشمندان معروف گالوانی و ولتا، الکتریسیته را در حیوانات کشف کردند. اولین حیواناتی که دانشمندان برای تایید کشف خود روی آنها آزمایش کردند قورباغه بودند. سلول تحت تأثیر عوامل محیطی مختلف - محرک ها: فیزیکی - مکانیکی، دما، الکتریکی.

معلوم شد که فعالیت الکتریکی یک ویژگی جدایی ناپذیر ماده زنده است. الکتریسیته سلول‌های عصبی، ماهیچه‌ای و غده‌ای همه موجودات زنده را تولید می‌کند، اما این توانایی در ماهی‌ها بیشتر توسعه یافته است. بیایید پدیده الکتریسیته را در موجودات زنده خونگرم در نظر بگیریم.

در حال حاضر مشخص شده است که از 20 هزار گونه ماهی مدرن، حدود 300 گونه قادر به ایجاد و استفاده از میدان های بیوالکتریک هستند. بر اساس ماهیت تخلیه های تولید شده، این گونه ماهی ها به دو دسته بسیار الکتریکی و ضعیف تقسیم می شوند. اولی شامل مارماهی های الکتریکی آب شیرین آمریکای جنوبی، گربه ماهی برقی آفریقایی و پرتوهای الکتریکی دریایی است. این ماهی ها تخلیه های بسیار قدرتمندی تولید می کنند: به عنوان مثال مارماهی ها با ولتاژ تا 600 ولت، گربه ماهی - 350. ولتاژ جریان پرتوهای بزرگ دریا کم است، زیرا آب دریا رسانای خوبی است، اما قدرت جریان تخلیه آنها. به عنوان مثال، شعاع اژدر، گاهی اوقات به 60 آمپر می رسد.

ماهی های نوع دوم، به عنوان مثال، مورمیروس و سایر نمایندگان راسته نهنگ منقاری، ترشحات جداگانه ای را منتشر نمی کنند. آنها یک سری سیگنال های تقریباً پیوسته و ریتمیک (پالس) با فرکانس بالا را به داخل آب می فرستند، این میدان به اصطلاح به صورت خطوط نیرو خود را نشان می دهد. اگر جسمی که از نظر رسانایی الکتریکی با آب متفاوت است وارد میدان الکتریکی شود، پیکربندی میدان تغییر می‌کند: اجسام با رسانایی بیشتر نیلوفرهای نیرو را در اطراف خود متمرکز می‌کنند و آنهایی که رسانایی کمتری دارند آنها را پراکنده می‌کنند. ماهی ها این تغییرات را با استفاده از گیرنده های الکتریکی که در بیشتر ماهی ها در ناحیه سر قرار دارند درک می کنند و محل جسم را تعیین می کنند. بنابراین، این ماهی ها مکان الکتریکی واقعی را انجام می دهند.

تقریباً همه آنها عمدتاً در شب شکار می کنند. برخی از آنها بینایی ضعیفی دارند، به همین دلیل است که در روند تکامل طولانی، این ماهی ها چنین روش عالی برای تشخیص غذا، دشمنان و اشیاء مختلف در فاصله ایجاد کرده اند.

تکنیک‌هایی که ماهی‌های برقی هنگام شکار طعمه و دفاع در برابر دشمنان استفاده می‌کنند، راه‌حل‌های فنی را به انسان در هنگام توسعه تأسیسات برای صید الکتریکی و دفع ماهی پیشنهاد می‌کنند. مدل‌سازی سیستم‌های مکان‌یابی ماهی‌های الکتریکی، چشم‌اندازهای استثنایی را باز می‌کند. در فناوری مدرن مکان یابی زیر آب، هیچ سیستم جستجو و تشخیصی وجود ندارد که به همان روش الکترومکانیتورهای ایجاد شده در کارگاه طبیعت کار کند. دانشمندان بسیاری از کشورها برای ایجاد چنین تجهیزاتی سخت کار می کنند.

آمفیبیدها

برای مطالعه جریان الکتریسیته در دوزیستان، آزمایش گالوانی را در نظر می گیریم. او در آزمایشات خود از پاهای عقب قورباغه ای که به ستون فقرات متصل است استفاده کرد. در حالی که این مواد را روی قلاب مسی از نرده آهنی بالکن آویزان می کرد، متوجه شد که وقتی اندام قورباغه در باد تکان می خورد، با هر لمس نرده، ماهیچه های آن منقبض می شود. بر این اساس، گالوانی به این نتیجه رسید که انقباض پاها ناشی از «الکتریسیته حیوانی» است که از نخاع قورباغه سرچشمه می گیرد و از طریق هادی های فلزی (قلاب و نرده بالکن) به عضلات اندام منتقل می شود. فیزیکدان الکساندر ولتا با این موضع گالوانی در مورد "الکتریسیته حیوانی" مخالفت کرد. در سال 1792، ولتا آزمایش‌های گالوانی را تکرار کرد و ثابت کرد که این پدیده‌ها را نمی‌توان «الکتریسیته حیوانی» در نظر گرفت. در آزمایش گالوانی، منبع فعلی نخاع قورباغه نبود، بلکه مداری بود که از فلزات غیرمشابه - مس و آهن تشکیل شده بود. حق با ولتا بود. اولین آزمایش گالوانی وجود "الکتریسیته حیوانی" را ثابت نکرد، اما این مطالعات توجه دانشمندان را به مطالعه پدیده های الکتریکی در موجودات زنده جلب کرد. در پاسخ به اعتراض ولتا، گالوانی آزمایش دوم را این بار بدون مشارکت فلزات انجام داد. او انتهای عصب سیاتیک را با قلاب شیشه ای روی عضله اندام قورباغه پرتاب کرد - و همزمان انقباض عضله نیز مشاهده شد. رسانایی یونی در یک موجود زنده نیز رخ می دهد.

تشکیل و جداسازی یون ها در ماده زنده با وجود آب در سیستم پروتئینی تسهیل می شود. ثابت دی الکتریک سیستم پروتئین به آن بستگی دارد.

حامل های بار در این مورد یون های هیدروژن - پروتون ها هستند. فقط در یک موجود زنده همه انواع رسانایی به طور همزمان تحقق می یابد.

رابطه بین رسانایی های مختلف بسته به مقدار آب در سیستم پروتئین تغییر می کند. امروزه مردم هنوز تمام خواص رسانایی الکتریکی پیچیده مواد زنده را نمی دانند. اما آنچه واضح است این است که آن خصوصیات اساساً متفاوت که فقط ذاتی موجودات زنده است به آنها بستگی دارد.

سلول تحت تأثیر عوامل محیطی مختلف - محرک ها: فیزیکی - مکانیکی، دما، الکتریکی است.

ارسال کار خوب خود در پایگاه دانش ساده است. از فرم زیر استفاده کنید

دانشجویان، دانشجویان تحصیلات تکمیلی، دانشمندان جوانی که از دانش پایه در تحصیل و کار خود استفاده می کنند از شما بسیار سپاسگزار خواهند بود.

ارسال شده در http://www.allbest.ru/

1. برق

2. تاریخچه

4. الکتریسیته در طبیعت

1. برق

الکتریسیته مجموعه ای از پدیده هایی است که در اثر وجود، برهم کنش و حرکت بارهای الکتریکی ایجاد می شود. این اصطلاح توسط طبیعت شناس انگلیسی ویلیام گیلبرت در مقاله خود "درباره آهنربا، اجسام مغناطیسی و آهنربای بزرگ - زمین" (1600) معرفی شد که عملکرد قطب نما مغناطیسی را توضیح می دهد و برخی آزمایش ها را با اجسام برق دار توصیف می کند. او متوجه شد که مواد دیگر نیز دارای خاصیت الکتریسیته شدن هستند.

2. تاریخچه

برق یکی از اولین مواردی بود که توجه تالس فیلسوف یونانی را در قرن هفتم قبل از میلاد به خود جلب کرد. e.، چه کسی کشف کرد که کهربا (یونانی باستان؟ lekfspn: الکترون) که با پشم مالیده شده است، خاصیت جذب اجسام سبک را به دست می آورد. با این حال، برای مدت طولانی، دانش در مورد برق از این ایده فراتر نمی رفت. در سال 1600، اصطلاح خود الکتریسیته ("کهربا") ظاهر شد، و در سال 1663، Otto von Guericke، استاد شهر ماگدبورگ، یک ماشین الکترواستاتیک به شکل یک توپ گوگردی نصب شده بر روی یک میله فلزی ایجاد کرد که امکان مشاهده نه تنها اثر را فراهم کرد. جاذبه، بلکه اثر دافعه. در سال 1729، استفان گری انگلیسی آزمایشاتی را در مورد انتقال الکتریسیته از راه دور انجام داد و متوجه شد که همه مواد به طور یکسان برق را منتقل نمی کنند. در سال 1733 شارل دوفای فرانسوی وجود دو نوع الکتریسیته شیشه و رزین را ایجاد کرد که با مالیدن شیشه بر روی ابریشم و رزین روی پشم آشکار شد. در سال 1745، پیتر ون موشنبروک هلندی اولین خازن الکتریکی را ایجاد کرد - شیشه لیدن.

اولین تئوری الکتریسیته توسط بی. فرانکلین آمریکایی ایجاد شد که الکتریسیته را به عنوان یک «مایع غیر مادی»، یک سیال می‌بیند («آزمایش‌ها و مشاهدات در مورد الکتریسیته»، 1747). او همچنین مفهوم بار مثبت و منفی را معرفی می کند، صاعقه گیر را اختراع می کند و به کمک آن، الکتریکی بودن صاعقه را اثبات می کند. مطالعه الکتریسیته پس از کشف قانون کولمب در سال 1785 به یک علم دقیق تبدیل شد.

علاوه بر این، در سال 1791، گالوانی ایتالیایی "رساله ای در مورد نیروهای الکتریسیته در حرکت عضلانی" منتشر کرد که در آن وجود جریان الکتریکی در ماهیچه های حیوانات را توصیف می کند. ایتالیایی دیگر، ولتا، در سال 1800، اولین منبع جریان مستقیم را اختراع کرد - یک سلول گالوانیکی، که ستونی از دایره های روی و نقره بود که توسط کاغذ خیس شده در آب نمک از هم جدا شده بود. در سال 1802، واسیلی پتروف یک قوس ولتایی را کشف کرد.

مایکل فارادی - بنیانگذار دکترین میدان الکترومغناطیسی

در سال 1820، فیزیکدان دانمارکی Oersted به طور تجربی برهمکنش الکترومغناطیسی را کشف کرد. با بستن و باز کردن یک مدار با جریان، ارتعاشات یک سوزن قطب نما را دید که در نزدیکی هادی قرار دارد. آمپر فیزیکدان فرانسوی در سال 1821 ثابت کرد که ارتباط بین الکتریسیته و مغناطیس فقط در مورد جریان الکتریکی مشاهده می شود و در مورد الکتریسیته ساکن وجود ندارد. آثار ژول، لنز و اهم درک الکتریسیته را گسترش می دهند. گاوس قضیه اساسی نظریه میدان های الکترواستاتیکی را فرموله می کند (1830).

بر اساس تحقیقات ارستد و آمپر، فارادی در سال 1831 پدیده القای الکترومغناطیسی را کشف کرد و بر اساس آن اولین مولد برق جهان را ایجاد کرد که یک هسته مغناطیسی را به یک سیم پیچ فشار می داد و وقوع جریان را در پیچ های سیم پیچ ثبت می کرد. فارادی با کشف القای الکترومغناطیسی (1831) و قوانین الکترولیز (1834)، مفهوم میدان های الکتریکی و مغناطیسی را معرفی می کند. تجزیه و تحلیل پدیده الکترولیز فارادی را به این ایده سوق داد که حامل نیروهای الکتریکی هیچ مایع الکتریکی نیست، بلکه اتم ها - ذرات ماده هستند. او ادعا می‌کند: «اتم‌های ماده به نوعی دارای نیروهای الکتریکی هستند. مطالعات فارادی در مورد الکترولیز نقش اساسی در توسعه تئوری الکترونیک ایفا کرد. فارادی همچنین اولین موتور الکتریکی جهان را ایجاد کرد - سیمی با جریانی که به دور آهنربا می چرخد. اوج تحقیقات الکترومغناطیس توسعه نظریه پدیده های الکترومغناطیسی توسط فیزیکدان انگلیسی D. C. Maxwell بود. او در سال 1873 معادلاتی را استخراج کرد که ویژگی های الکتریکی و مغناطیسی میدان را به هم مرتبط می کند.

در سال 1880، پیر کوری پیزوالکتریک را کشف کرد. در همان سال، D. A. Lachinov شرایط انتقال برق را در فواصل طولانی نشان داد. هرتز به طور تجربی امواج الکترومغناطیسی را ثبت می کند (1888).

در سال 1897، جوزف تامسون حامل مادی الکتریسیته - الکترون را کشف کرد که بعدها توسط ارنست رادرفورد مشخص شد که جایگاه آن در ساختار اتم مشخص شد.

در قرن بیستم، نظریه الکترودینامیک کوانتومی ایجاد شد. در سال 1967 گام دیگری به سمت مطالعه برق برداشته شد. S. Weinberg، A. Salam و S. Glashow یک نظریه واحد از برهمکنش های الکتروضعیف ایجاد کردند.

بار الکتریکی ویژگی اجسام است (که از نظر کمی با کمیت فیزیکی به همین نام مشخص می شود) که اول از همه در توانایی ایجاد میدان الکتریکی در اطراف خود و از طریق آن تأثیرگذاری بر بارهای دیگر (یعنی داشتن بار الکتریکی) آشکار می شود. ) بدن. بارهای الکتریکی به دو دسته مثبت و منفی تقسیم می شوند (انتخاب اینکه کدام بار مثبت و کدام بار منفی در علم کاملاً دلخواه در نظر گرفته می شود، اما این انتخاب قبلاً از نظر تاریخی انجام شده است و اکنون - هرچند به صورت مشروط - برای هر بار علامت بسیار خاصی تعیین شده است. ) . اجسامی که دارای باری از همان علامت هستند دفع می کنند و آنهایی که بار مخالف دارند جذب می شوند. هنگامی که اجسام باردار حرکت می کنند (اعم از اجسام ماکروسکوپی و ذرات باردار میکروسکوپی حامل جریان الکتریکی در هادی ها)، میدان مغناطیسی ایجاد می شود و بنابراین، پدیده هایی رخ می دهد که برقراری رابطه بین الکتریسیته و مغناطیس (الکترومغناطیس) را ممکن می سازد (اورستد، فارادی، ماکسول). ). در ساختار ماده، بار الکتریکی به عنوان خاصیت اجسام به ذرات باردار اولیه باز می گردد، مثلاً یک الکترون دارای بار منفی و یک پروتون و پوزیترون دارای بار مثبت است.

کلی ترین علم بنیادی که به بارهای الکتریکی، برهمکنش آنها و میدان های تولید شده توسط آنها و عمل بر آنها می پردازد (یعنی تقریباً به طور کامل مبحث الکتریسیته را پوشش می دهد، به استثنای جزئیاتی مانند خواص الکتریکی مواد خاص، مانند به عنوان رسانایی الکتریکی (و غیره) -- این الکترودینامیک است. خواص کوانتومی میدان های الکترومغناطیسی، ذرات باردار (و غیره) عمیق ترین توسط الکترودینامیک کوانتومی مورد مطالعه قرار می گیرند، اگرچه برخی از آنها را می توان با تئوری های کوانتومی ساده تر توضیح داد.

4. الکتریسیته در طبیعت

تجلی قابل توجه الکتریسیته در طبیعت رعد و برق است که ماهیت الکتریکی آن در قرن 18 تأسیس شد. صاعقه مدت هاست که باعث آتش سوزی جنگل ها شده است. طبق یک نسخه، رعد و برق بود که منجر به سنتز اولیه اسیدهای آمینه و پیدایش حیات روی زمین شد (آزمایش میلر-اوری و نظریه اوپارین-هالدان).

برای فرآیندهای سیستم عصبی انسان ها و حیوانات، وابستگی عملکرد غشای سلولی برای یون های سدیم به پتانسیل محیط درون سلولی بسیار مهم است. پس از افزایش ولتاژ در غشای سلولی، کانال سدیم برای مدت زمان 0.1 - 1.0 میلی ثانیه باز می شود که منجر به افزایش ناگهانی ولتاژ می شود، سپس اختلاف پتانسیل روی غشاء به مقدار اولیه خود باز می گردد. فرآیند توصیف شده به طور خلاصه یک تکانه عصبی نامیده می شود. در سیستم عصبی حیوانات و انسان ها، اطلاعات از یک سلول به سلول دیگر توسط تکانه های عصبی تحریک به مدت حدود 1 میلی ثانیه منتقل می شود. فیبر عصبی یک استوانه پر از الکترولیت است. سیگنال تحریک بدون کاهش دامنه به دلیل اثر افزایش کوتاه مدت در نفوذپذیری غشاء به یون های سدیم منتقل می شود.

بسیاری از ماهی ها برای محافظت از خود و جستجوی طعمه در زیر آب از برق استفاده می کنند. تخلیه ولتاژ مارماهی الکتریکی آمریکای جنوبی می تواند به ولتاژ 500 ولت برسد. قدرت تخلیه رمپ الکتریکی می تواند به 0.5 کیلو وات برسد. کوسه ها، لامپرها و برخی گربه ماهی ها از برق برای جستجوی طعمه استفاده می کنند. اندام الکتریکی ماهی در فرکانس چند صد هرتز کار می کند و ولتاژ چند ولتی ایجاد می کند. میدان الکتریکی توسط گیرنده های الکتریکی حس می شود. اجسام در آب میدان الکتریکی را منحرف می کنند. با استفاده از این انحرافات، ماهی ها می توانند به راحتی در آب گل آلود حرکت کنند.

5. تصویر برق در فرهنگ

در اساطیر، خدایان قادر به پرتاب صاعقه هستند: یونانیان زئوس، مشتری، ولگنچه از پانتئون ماری دارند، آگنی خدای هندوها است که یکی از اشکال آن رعد و برق است، پرون خدای رعد و برق در پانتئون روسیه باستان است. ثور خدای رعد و برق و طوفان در اساطیر آلمانی-اسکاندیناویایی است.

یکی از اولین کسانی که سعی کرد تصویر الکتریسیته را درک کند، مری شلی در درام «فرانکنشتاین، یا پرومتئوس مدرن» بود، جایی که به عنوان نیرویی ظاهر می شود که با آن می توان اجساد را احیا کرد. در کارتون دیزنی Black Cloak ضدقهرمان مگاولت است که فرمان الکتریسیته را می دهد و در انیمیشن ها و بازی های ژاپنی پوکمون های برقی (مشهورترین آنها پیکاچو است).

6. تولید و استفاده عملی

فارادی برق طبیعت شارژ

تولید و انتقال

آزمایش‌های اولیه دوران باستان، مانند آزمایش‌های تالس با چوب‌های کهربا، در واقع اولین تلاش‌ها برای مطالعه مسائل مربوط به تولید انرژی الکتریکی بود. این روش در حال حاضر به عنوان اثر تریبوالکتریک شناخته می شود و اگرچه می تواند اجسام سبک را جذب کند و جرقه ایجاد کند، اما اساساً بسیار بی اثر است. یک منبع کاربردی برق تنها در قرن 18 ظاهر شد، زمانی که اولین دستگاه برای تولید آن اختراع شد - یک قطب ولتایی. این و نسخه مدرن آن، باتری الکتریکی، منابع شیمیایی جریان الکتریکی هستند: عملکرد آنها بر اساس تعامل مواد در الکترولیت است. باتری در صورت نیاز برق را تامین می کند و یک منبع انرژی همه کاره و پرکاربرد است که برای استفاده در محیط ها و موقعیت های مختلف مناسب است، اما منبع انرژی آن محدود است و پس از اتمام، باتری نیاز به تعویض یا شارژ مجدد دارد. برای برآوردن نیازهای مهمتر در حجم بیشتر، انرژی الکتریکی باید به طور مداوم تولید و از طریق خطوط برق منتقل شود.

به طور معمول، ژنراتورهای الکترومکانیکی برای تولید آن استفاده می‌شوند که یا توسط احتراق سوخت‌های فسیلی، یا با استفاده از انرژی حاصل از واکنش‌های هسته‌ای، یا با نیروی جریان هوا یا آب هدایت می‌شوند. توربین بخار مدرن که توسط چارلز پارسونز در سال 1884 اختراع شد، در حال حاضر تقریباً 80 درصد برق جهان را با استفاده از نوعی منبع گرمایش تولید می کند. این دستگاه ها دیگر شبیه ژنراتور دیسک تک قطبی فارادی نیست که توسط او در سال 1831 ایجاد شد، اما هنوز هم بر اساس اصل القای الکترومغناطیسی کشف شده توسط او - وقوع جریان الکتریکی در یک مدار بسته زمانی که شار مغناطیسی عبوری از آن تغییر می کند. در اواخر قرن نوزدهم، ترانسفورماتور اختراع شد که اجازه می‌داد الکتریسیته با ولتاژهای بالاتر و جریان‌های پایین‌تر انتقال یابد. به نوبه خود، کارایی انتقال انرژی امکان تولید برق در نیروگاه های متمرکز را به نفع دومی و سپس هدایت آن در فواصل نسبتاً طولانی به مصرف کنندگان نهایی را ممکن ساخت.

تولید برق از انرژی جنبشی باد در بسیاری از کشورهای جهان رواج یافته است.

از آنجایی که ذخیره برق در مقادیری که در مقیاس ملی کافی باشد دشوار است، حفظ تعادل ضروری است: دقیقاً به اندازه مصرف برق توسط کاربران تولید شود. برای انجام این کار، شرکت های برق باید بار را به دقت پیش بینی کنند و به طور مداوم فرآیند تولید را با نیروگاه های خود هماهنگ کنند. در عین حال، مقدار مشخصی از ظرفیت ذخیره می شود تا در صورت بروز مشکلات یا تلفات انرژی، شبکه برق محافظت شود.

با پیشرفت مدرنیزاسیون و توسعه اقتصاد یک ایالت خاص، تقاضا برای برق به سرعت افزایش می یابد. به ویژه، برای ایالات متحده این رقم در یک سوم اول قرن بیستم 12 درصد رشد در سال بود، و در حال حاضر پیشرفت های مشابهی در اقتصادهایی به سرعت در حال توسعه مانند چین و هند مشاهده می شود. از نظر تاریخی، رشد تقاضا برای برق از شاخص های مشابه برای سایر انواع منابع انرژی پیشی گرفته است. همچنین باید توجه داشت که نگرانی ها در مورد اثرات زیست محیطی تولید برق منجر به تمرکز بر تولید برق از طریق منابع تجدیدپذیر - به ویژه بادی و برق آبی شده است.

کاربرد

لامپ برقی

استفاده از الکتریسیته وسیله نسبتاً مناسبی برای انتقال انرژی فراهم می‌کند و به همین دلیل برای طیف قابل توجهی از کاربردهای عملی سازگار شده است. یکی از اولین کاربردهای رایج الکتریسیته روشنایی بود. شرایط برای این کار پس از اختراع لامپ رشته ای در دهه 1870 ایجاد شد. اگرچه برق‌رسانی خطرات خود را داشت، اما جایگزینی آتش‌سوزی‌های روباز با روشنایی الکتریکی تعداد آتش‌سوزی‌ها در خانه‌ها و محل‌های کار را تا حد زیادی کاهش داده است.

به طور کلی، از قرن 19، برق به بخشی جدایی ناپذیر از زندگی تمدن مدرن تبدیل شده است. الکتریسیته نه تنها برای روشنایی، بلکه برای انتقال اطلاعات (تلگراف، تلفن، رادیو، تلویزیون) و همچنین برای تنظیم مکانیسم در حرکت (موتور الکتریکی) استفاده می شود که به طور فعال در حمل و نقل (تراموا، مترو، واگن برقی، برق) استفاده می شود. قطار) و در لوازم خانگی (اتو، غذاساز، ماشین لباسشویی، ماشین ظرفشویی).

به منظور تولید برق، نیروگاه های مجهز به ژنراتور برق ایجاد شده و باتری ها و باتری های الکتریکی برای ذخیره آن ایجاد شده است.

امروزه از برق برای تولید مواد (الکترولیز)، پردازش آنها (جوشکاری، حفاری، برش)، کشتن مجرمان (صندلی برقی) و ایجاد موسیقی (گیتار برقی) استفاده می شود.

قانون ژول-لنز در مورد اثر حرارتی جریان الکتریکی، امکان گرمایش الکتریکی محل را تعیین می کند. اگرچه این روش کاملاً همه کاره است و درجه خاصی از کنترل را فراهم می کند، اما می توان آن را به عنوان منابع فشرده غیر ضروری در نظر گرفت - به دلیل این واقعیت که تولید برق مورد استفاده در آن قبلاً به تولید گرما در نیروگاه نیاز داشت. برخی از کشورها، مانند دانمارک، حتی قوانینی را تصویب کرده اند که استفاده از گرمایش الکتریکی در خانه های جدید را محدود یا به طور کامل ممنوع می کند. در عین حال، الکتریسیته یک منبع عملی انرژی برای سرمایش است و یکی از زمینه های تقاضا برای برق که به سرعت در حال رشد است، تهویه مطبوع است.

کتابشناسی - فهرست کتب

1. Borgman I.I. - "برق"

2. Matveev A. N. - "الکتریسیته و مغناطیس"

3. Paul R.V. - "دکترین الکتریسیته"

4. Tamm I. E. - "مبانی نظریه الکتریسیته"

5. فرانکلین V. - "آزمایش ها و مشاهدات در مورد الکتریسیته"

ارسال شده در Allbest.ru

...

اسناد مشابه

الکتریسیته مجموعه ای از پدیده هایی است که در اثر وجود، برهم کنش و حرکت بارهای الکتریکی ایجاد می شود. کشف الکتریسیته: آثار و نظریه‌های طبیعت‌شناسان فرانکلین، گالوانی، ولتا، آمپر، کولمب، ارستد، فارادی، گیلبرت.

ارائه، اضافه شده در 2014/01/29

ماهیت رعد و برق و روش های اندازه گیری آن وقوع الکتریسیته ساکن به دلیل تجمع بارهای ساکن. رعد و برق توپ یک تخلیه گاز کروی است که هنگام برخورد صاعقه معمولی رخ می دهد. تجلی پدیده های الکتریکی در طبیعت زنده.

چکیده، اضافه شده در 2009/10/20

بررسی پدیده های بیوالکتریک، کشف الکتروژنز. توسعه ایده در مورد ماهیت "الکتریسیته حیوانی". مکانیسم های پدیده های بیوالکتریک. نظریه یون غشا برنشتاین. ایده های مدرن در مورد ماهیت پدیده های بیوالکتریک.

چکیده، اضافه شده در 2012/04/20

تاریخچه کشف و تحقیق الکتریسیته. پیدایش و تجلی بار الکتریکی در طبیعت. هزینه های جابجایی ولتاژ و جریان الکتریکی. استفاده از الکتریسیته ناشی از اصطکاک یا الکتریسیته ساکن.

چکیده، اضافه شده در 2008/05/08

فعالیت علمی M. Faraday - بنیانگذار دکترین میدان الکترومغناطیسی. تشخیص عمل شیمیایی جریان الکتریکی، رابطه بین الکتریسیته و مغناطیس، مغناطیس و نور. کشف پدیده القای الکترومغناطیسی.

ارائه، اضافه شده در 04/06/2010

مراحل توسعه علم برق. نظریه های پدیده های الکتریکی. فیزیک و موجودات زنده، ارتباط آنها. الکتریسیته در طبقات مختلف موجودات زنده بررسی جریان الکتریسیته در دوزیستان، آزمایشات گالوانی، الکساندر ولتا.

چکیده، اضافه شده در 2010/12/20

فعل و انفعالات اساسی در طبیعت، ویژگی های مقایسه ای آنها: گرانشی، الکترومغناطیسی. الکترواستاتیک شاخه ای از مطالعه الکتریسیته است که در آن فعل و انفعالات و خواص سیستم های بار بررسی می شود. تدوین قانون کولن

ارائه، اضافه شده در 2015/08/22

ماهیت و اساس فیزیکی پدیده الکتریسیته الکترواستاتیک، مراحل تحقیق آن. نقش بنجامین فرانکلین و کولمب در توسعه این حوزه از دانش. قانون و فرمول چارلز آگوستین دو کولن، راه های توسعه و اثبات آن.

ارائه، اضافه شده در 11/29/2010

میدان الکتریکی گرداب شکل انتگرالی معادلات ماکسول. نظریه یکپارچه پدیده های الکتریکی و مغناطیسی. مفهوم جریان جابجایی فرض ماکسول، بیان کننده قانون ایجاد میدان های الکتریکی با عمل بارها در رسانه های دلخواه.

ارائه، اضافه شده در 2013/09/24

تعاملات اساسی در طبیعت برهمکنش بارهای الکتریکی خواص بار الکتریکی قانون پایستگی بار الکتریکی تدوین قانون کولن شکل برداری و معنای فیزیکی قانون کولن. اصل برهم نهی

"الکتریسیته در موجودات زنده"

چیست، چه کسی آن را کشف کرد، برق چیست؟

تالس از میلتوس اولین کسی بود که توجه را به بار الکتریکی جلب کرد. او آزمایشی انجام داد، کهربا را با پشم مالید، پس از چنین حرکات ساده، کهربا شروع به جذب اجسام کوچک کرد. این خاصیت کمتر شبیه بارهای الکتریکی و بیشتر شبیه مغناطیس است. اما در سال 1600، گیلبرت بین این دو پدیده تمایز قائل شد.

در سال 1747 - 53 ب. فرانکلین اولین نظریه ثابت پدیده های الکتریکی را بیان کرد، سرانجام ماهیت الکتریکی صاعقه را مشخص کرد و صاعقه گیر را اختراع کرد.

در نیمه دوم قرن 18، مطالعه کمی پدیده های الکتریکی و مغناطیسی آغاز شد. اولین ابزار اندازه گیری ظاهر شد - الکتروسکوپ با طرح های مختلف، الکترومتر. G. Cavendish (1773) و C. Coulomb (1785) به طور تجربی قانون برهمکنش بارهای الکتریکی نقطه ثابت را ایجاد کردند (آثار کاوندیش فقط در سال 1879 منتشر شد). این قانون اساسی الکترواستاتیک (قانون کولمب) برای اولین بار امکان ایجاد روشی برای اندازه گیری بارهای الکتریکی بر اساس نیروهای برهمکنش بین آنها را فراهم کرد.

مرحله بعدی در توسعه علم E. با کشف در پایان قرن 18 همراه است. ال.گالوانی "الکتریسیته حیوانی"

دانشمند اصلی در مطالعه الکتریسیته و بارهای الکتریکی، مایکل فارادی است. او با کمک آزمایش ها ثابت کرد که تأثیر بارها و جریان های الکتریکی به روش تولید آنها بستگی ندارد. همچنین در سال 1831، فارادی القای الکترومغناطیسی را کشف کرد - تحریک یک جریان الکتریکی در یک مدار واقع در یک میدان مغناطیسی متناوب. در سال 1833 - 34 فارادی قوانین الکترولیز را ایجاد کرد. این آثار آغاز الکتروشیمی بود.

برق از کجا می آید؟

تمام اجسام اطراف ما حاوی میلیون ها بار الکتریکی هستند که از ذرات واقع در داخل اتم ها تشکیل شده است - اساس همه مواد. هسته اکثر اتم ها شامل دو نوع ذره است: نوترون و پروتون. نوترون ها بار الکتریکی ندارند، در حالی که پروتون ها حامل بار مثبت هستند. ذره دیگری که به دور هسته می چرخد الکترون ها هستند که بار منفی دارند. به طور معمول، هر اتم تعداد پروتون ها و الکترون های یکسانی دارد که بارهای مساوی اما متضاد آنها یکدیگر را خنثی می کنند. در نتیجه ما هیچ باری احساس نمی کنیم و ماده بدون بار در نظر گرفته می شود، اما اگر به نحوی این تعادل را به هم بزنیم، بسته به اینکه کدام ذرات بیشتر در آن باقی بمانند، این جسم یک بار کلی مثبت یا منفی خواهد داشت. الکترون ها

بارهای الکتریکی بر یکدیگر تأثیر می گذارند. بارهای مثبت و منفی یکدیگر را جذب می کنند و دو بار منفی یا دو بار مثبت یکدیگر را دفع می کنند. اگر یک نخ ماهیگیری با بار منفی را به یک جسم بیاورید، بارهای منفی جسم به انتهای دیگر آن حرکت می کند و بارهای مثبت، برعکس، به خط ماهیگیری نزدیک می شوند. بارهای مثبت و منفی نخ ماهیگیری و جسم یکدیگر را جذب می کنند و جسم به نخ ماهیگیری می چسبد. این فرآیند القای الکترواستاتیک نامیده می شود و گفته می شود که جسم در میدان الکترواستاتیک خط ماهیگیری می افتد.

چیست، چه کسی آن را کشف کرد، موجودات زنده چیست؟

برای همه موجودات زنده، به عنوان مثال. گیاهان و جانوران تحت تأثیر عوامل محیطی غیر زنده (عوامل طبیعت غیر زنده) به ویژه دما، نور و رطوبت هستند. بسته به تأثیر عوامل طبیعت بی جان، گیاهان و حیوانات به گروه های مختلفی تقسیم می شوند و با تأثیر این عوامل غیر زنده سازگاری پیدا می کنند.

همانطور که قبلا ذکر شد، موجودات زنده در تعداد زیادی توزیع شده اند. امروز ما به موجودات زنده نگاه خواهیم کرد و آنها را به خون گرم و خونسرد تقسیم می کنیم:

با دمای ثابت بدن (خونگرم)؛

با دمای بدن ناپایدار (خونسرد).

موجودات با دمای بدن ناپایدار (ماهی، دوزیستان، خزندگان). موجودات با دمای ثابت بدن (پرندگان، پستانداران).

چه ارتباطی بین فیزیک و موجودات زنده وجود دارد؟

علاوه بر این، فیزیک عامل مهمی در توسعه کلی مطالعه موجودات زنده به طور کلی بوده و هست. از این نظر، فیزیک به عنوان یک پدیده فرهنگی و نه فقط به عنوان یک حوزه دانش، نزدیک ترین درک اجتماعی فرهنگی را به زیست شناسی ایجاد می کند، احتمالاً در شناخت فیزیکی است که سبک های تفکر منعکس می شود. جنبه های منطقی و روش شناختی شناخت و طبیعی. همانطور که مشخص است، خود علم تقریباً به طور کامل مبتنی بر تجربه علوم فیزیکی است.

بنابراین، وظیفه دانش علمی موجودات زنده ممکن است اثبات امکان استفاده از مدل ها و ایده های فیزیکی برای تعیین توسعه طبیعت و جامعه، همچنین بر اساس قوانین فیزیکی و تجزیه و تحلیل علمی دانش به دست آمده در مورد مکانیسم فرآیندها باشد. در یک موجود زنده همانطور که M.V. Volkenshtein 25 سال پیش گفت: "در زیست شناسی به عنوان علم موجودات زنده، تنها دو راه ممکن است: یا تشخیص غیرممکن بودن توضیح زندگی بر اساس فیزیک و شیمی، یا چنین توضیحی ممکن است و باید پیدا شود. از جمله بر اساس قوانین کلی که ساختار و ماهیت ماده، جوهر و میدان را مشخص می کند.»

الکتریسیته در طبقات مختلف موجودات زنده

در پایان قرن هجدهم دانشمندان معروف گالوانی و ولتا الکتریسیته را در حیوانات کشف کردند.اولین حیواناتی که دانشمندان برای تایید کشف خود روی آنها آزمایش کردند قورباغه ها بودند. سلول تحت تأثیر عوامل محیطی مختلف - محرک ها: فیزیکی - مکانیکی، دما، الکتریکی.

در حال حاضر مشخص شده است که از 20 هزار گونه ماهی مدرن، حدود 300 گونه قادر به ایجاد و استفاده از میدان های بیوالکتریک هستند. بر اساس ماهیت تخلیه های تولید شده، این گونه ماهی ها به دو دسته شدید الکتریکی و ضعیف تقسیم می شوند. اولی شامل مارماهی های الکتریکی آب شیرین آمریکای جنوبی، گربه ماهی برقی آفریقایی و پرتوهای الکتریکی دریایی است. این ماهی ها تخلیه های بسیار قدرتمندی تولید می کنند: به عنوان مثال مارماهی ها با ولتاژ تا 600 ولت، گربه ماهی - 350. ولتاژ جریان پرتوهای بزرگ دریا کم است، زیرا آب دریا رسانای خوبی است، اما قدرت جریان تخلیه آنها. به عنوان مثال، شعاع اژدر، گاهی اوقات به 60 آمپر می رسد.

ماهی های نوع دوم، به عنوان مثال، مورمیروس و سایر نمایندگان راسته پوزه های منقاری، ترشحات جداگانه ای منتشر نمی کنند. آنها یک سری سیگنال های تقریباً پیوسته و ریتمیک (پالس) با فرکانس بالا را به داخل آب می فرستند، این میدان به اصطلاح به صورت خطوط نیرو خود را نشان می دهد. اگر جسمی که از نظر رسانایی الکتریکی با آب متفاوت است وارد میدان الکتریکی شود، پیکربندی میدان تغییر می‌کند: اجسام با رسانایی بالاتر، نیلوفرهای نیرو را در اطراف خود متمرکز می‌کنند و آن‌هایی که رسانایی کمتری دارند آنها را پراکنده می‌کنند. ماهی ها این تغییرات را با کمک گیرنده های الکتریکی که در بیشتر ماهی ها در ناحیه سر قرار دارند درک می کنند و محل جسم را تعیین می کنند. بنابراین، این ماهی ها مکان الکتریکی واقعی را انجام می دهند.

آمفیبیدها

برای مطالعه جریان الکتریسیته در دوزیستان، آزمایش گالوانی را در نظر می گیریم. او در آزمایشات خود از پاهای عقب قورباغه ای که به ستون فقرات متصل است استفاده کرد. او با آویزان کردن این مواد به قلاب مسی به نرده آهنی بالکن، متوجه شد که وقتی اندام قورباغه در باد تکان می‌خورد، ماهیچه‌های آن‌ها با هر تماس با نرده منقبض می‌شود. بر این اساس، گالوانی به این نتیجه رسید که انقباض پاها ناشی از «الکتریسیته حیوانی» است که از نخاع قورباغه سرچشمه می‌گیرد و از طریق هادی‌های فلزی (قلاب و نرده‌های بالکن) به ماهیچه‌های اندام منتقل می‌شود. فیزیکدان الکساندر ولتا علیه این موضع گالوانی در مورد "الکتریسیته حیوانی" صحبت کرد. در سال 1792، ولتا آزمایش‌های گالوانی را تکرار کرد و ثابت کرد که این پدیده‌ها را نمی‌توان «الکتریسیته حیوانی» در نظر گرفت. در آزمایش گالوانی، منبع فعلی نخاع قورباغه نبود، بلکه مداری بود که از فلزات غیرمشابه - مس و آهن تشکیل شده بود. حق با ولتا بود. اولین آزمایش گالوانی وجود "الکتریسیته حیوانی" را ثابت نکرد، اما این مطالعات توجه دانشمندان را به مطالعه پدیده های الکتریکی در موجودات زنده جلب کرد. در پاسخ به اعتراض ولتا، گالوانی آزمایش دوم را این بار بدون مشارکت فلزات انجام داد. انتهای عصب سیاتیک را با قلاب شیشه ای روی عضله اندام قورباغه انداخت - و همزمان انقباض عضله نیز مشاهده شد. رسانایی یونی در یک موجود زنده نیز رخ می دهد.

رابطه بین رسانایی های مختلف بسته به میزان آب موجود در سیستم پروتئینی تغییر می کند.امروزه مردم هنوز از تمام خواص رسانایی الکتریکی پیچیده مواد زنده اطلاعی ندارند. اما آنچه واضح است این است که آن خصوصیات اساساً متفاوت که فقط ذاتی موجودات زنده است به آنها بستگی دارد.

سلول تحت تأثیر عوامل محیطی مختلف - محرک ها: فیزیکی - مکانیکی، دما، الکتریکی است.

موضوع کار من: برق زندگی

هدف از این کار شناسایی راه های به دست آوردن برق از گیاهان و تایید تجربی برخی از آنها بود.

ما وظایف زیر را برای خود تعیین کرده ایم:

برای دستیابی به اهداف از روش های تحقیق زیر استفاده شد: تحلیل ادبیات، روش تجربی، روش مقایسه.

قبل از اینکه جریان الکتریکی به خانه ما برسد، از محل دریافت جریان تا محل مصرف آن مسافت زیادی را طی می کند. جریان در نیروگاه ها تولید می شود. نیروگاه - یک ایستگاه الکتریکی، مجموعه ای از تأسیسات، تجهیزات و دستگاه هایی که مستقیماً برای تولید انرژی الکتریکی استفاده می شود و همچنین سازه ها و ساختمان های لازم برای این کار که در یک قلمرو خاص قرار دارد.

"برق زنده کار کنید"

وزارت آموزش، علوم و جوانان جمهوری کریمه

مسابقه کریمه آثار و پروژه های تحقیقاتی برای دانش آموزان کلاس 5-8 "گام به علم"

موضوع: برق زندگی

کار انجام شده:

آسانووا اولینا آسانونا

دانش آموز کلاس پنجم

مشاور علمی:

آبلیالیمووا لیلیا لنوروونا،

معلم زیست شناسی و شیمی

MBOU "مدرسه متوسطه Veselovskaya"

با. Veselovka - 2017

1. مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

2. منابع جریان الکتریکی…………………………………………4

2.1. منابع انرژی غیر سنتی………………………………..4

2.2. منابع «زنده» جریان الکتریسیته………………………….4

2.3. میوه ها و سبزیجات به عنوان منابع جریان الکتریکی ……………….5

3. بخش عملی………………………………………………………6

4. نتیجه گیری………………………………………………………………………………..8

فهرست منابع……………………………………………………………………………………………………………………………………

معرفی

برق و نیروگاه - چه چیزی می توانند مشترک باشند؟ با این حال، در اواسط قرن 18، دانشمندان علوم طبیعی فهمیدند: این دو مفهوم با نوعی ارتباط داخلی متحد می شوند.

مردم در طلوع تمدن با برق "زنده" مواجه شدند: آنها توانایی برخی از ماهی ها را برای ضربه زدن به طعمه با کمک نوعی نیروی داخلی می دانستند. این را نقاشی‌های غار و برخی هیروگلیف‌های مصری نشان می‌دهند که گربه‌ماهی الکتریکی را نشان می‌دهند. و او تنها کسی نبود که بر این اساس در آن زمان مشخص شد. پزشکان رومی موفق شدند از "اعتصابات" نیش ها برای درمان بیماری های عصبی استفاده کنند. دانشمندان در مطالعه برهم کنش شگفت انگیز برق و موجودات زنده کارهای زیادی انجام داده اند، اما طبیعت هنوز چیزهای زیادی را از ما پنهان می کند.

تالس از میلتوس اولین کسی بود که 600 سال قبل از میلاد توجه را به بار الکتریکی جلب کرد. او کشف کرد که کهربا، که با پشم مالیده شود، خواص جذب اجسام سبک را به دست می آورد: کرک، تکه های کاغذ. بعدها اعتقاد بر این بود که فقط کهربا این خاصیت را دارد. اولین منبع شیمیایی جریان الکتریکی به طور تصادفی در پایان قرن هفدهم توسط دانشمند ایتالیایی لوئیجی گالوانی اختراع شد. در واقع، هدف از تحقیقات گالوانی به هیچ وجه جستجوی منابع جدید انرژی نبود، بلکه مطالعه واکنش حیوانات آزمایشی به تأثیرات مختلف خارجی بود. به طور خاص، پدیده تولید و جریان جریان زمانی کشف شد که نوارهایی از دو فلز مختلف به ماهیچه پای قورباغه متصل شد. گالوانی توضیح نظری نادرستی برای فرآیند مشاهده شده ارائه کرد. او که پزشک بود، نه فیزیکدان، دلیل آن را در به اصطلاح «الکتریسیته حیوانی» می دید. گالوانی نظریه خود را با اشاره به موارد شناخته شده تخلیه هایی که برخی از موجودات زنده، به عنوان مثال، «ماهی برقی» قادر به تولید آن هستند، تأیید کرد.

در سال 1729، چارلز دوفی کشف کرد که دو نوع اتهام وجود دارد. آزمایش‌های انجام‌شده توسط Du Fay نشان می‌دهد که یکی از اتهامات از مالش شیشه بر روی ابریشم و دیگری با مالیدن رزین بر روی پشم ایجاد می‌شود. مفهوم بار مثبت و منفی توسط طبیعت شناس آلمانی گئورگ کریستوف معرفی شد. اولین محقق کمی قانون برهمکنش بارها بود که به طور تجربی در سال 1785 توسط چارلز کولن با استفاده از تعادل پیچشی حساسی که او ایجاد کرد، ایجاد شد.

منابع جریان الکتریکی

منابع انرژی غیر متعارف

علاوه بر منابع فعلی سنتی، منابع غیر سنتی زیادی نیز وجود دارد. در واقع، برق را می توان تقریباً از هر چیزی به دست آورد. منابع غیر سنتی انرژی الکتریکی، که در آن منابع انرژی غیرقابل جایگزین عملاً هدر نمی روند: انرژی باد، انرژی جزر و مد، انرژی خورشیدی.

اشیاء دیگری نیز وجود دارند که در نگاه اول هیچ ربطی به برق ندارند، اما می توانند به عنوان منبع جریان عمل کنند.

منابع "زنده" جریان الکتریکی

در طبیعت حیواناتی وجود دارند که ما آنها را «نیروگاه های زنده» می نامیم. حیوانات به جریان الکتریکی بسیار حساس هستند. حتی یک جریان کوچک برای بسیاری از آنها کشنده است. اسب ها حتی از یک ولتاژ نسبتا ضعیف 50-60 ولت می میرند. و حیواناتی هستند که نه تنها مقاومت بالایی در برابر جریان الکتریکی دارند، بلکه در بدن خود جریان تولید می کنند. این ماهی ها مارماهی برقی، خاری و گربه ماهی هستند. نیروگاه های واقعی زنده!

منبع جریان، اندام های الکتریکی خاصی است که به صورت دو جفت در زیر پوست در امتداد بدن - زیر باله دمی و در قسمت بالای دم و پشت قرار دارند. از نظر ظاهری، چنین اندام هایی یک بدن مستطیل است که از یک ماده ژلاتینی زرد متمایل به قرمز تشکیل شده است که به چندین هزار صفحه مسطح، سلول، پارتیشن های طولی و عرضی تقسیم می شود. چیزی شبیه باتری بیش از 200 رشته عصبی از طناب نخاعی به اندام الکتریکی نزدیک می شوند و شاخه هایی از آن به پوست پشت و دم می روند. دست زدن به پشت یا دم این ماهی ترشحات قدرتمندی تولید می کند که می تواند فورا حیوانات کوچک را بکشد و حیوانات بزرگ و انسان را بیهوش کند. علاوه بر این، جریان در آب بهتر منتقل می شود. حیوانات بزرگی که توسط مارماهی ها بهت زده می شوند اغلب در آب غرق می شوند.

اندام های الکتریکی نه تنها وسیله ای برای محافظت در برابر دشمنان، بلکه برای به دست آوردن غذا نیز هستند. مارماهی های برقی در شب شکار می کنند. با نزدیک شدن به طعمه ، به طور تصادفی "باتری" خود را تخلیه می کند و همه موجودات زنده - ماهی ، قورباغه ، خرچنگ - فلج می شوند. عمل تخلیه در فاصله 3-6 متری منتقل می شود. تنها کاری که او می تواند انجام دهد این است که طعمه حیرت زده را ببلعد. با مصرف انرژی الکتریکی، ماهی برای مدت طولانی استراحت می کند و آن را دوباره پر می کند و "باتری" خود را "شارژ" می کند.

2.3. میوه ها و سبزیجات به عنوان منابع جریان الکتریکی

پس از مطالعه ادبیات، متوجه شدم که می توان برق را از برخی میوه ها و سبزیجات به دست آورد. جریان الکتریکی را می توان از لیمو، سیب و از همه جالبتر از سیب زمینی های معمولی - خام و آب پز - بدست آورد. چنین باتری‌های غیرمعمولی می‌توانند برای چندین روز و حتی هفته‌ها کار کنند و برق تولیدی آن‌ها 5 تا 50 برابر ارزان‌تر از باتری‌های سنتی است و حداقل شش برابر اقتصادی‌تر از یک لامپ نفت‌سفید است که برای روشنایی استفاده می‌شود.

دانشمندان هندی تصمیم گرفته اند از میوه ها، سبزیجات و ضایعات آنها برای برق رسانی به وسایل خانگی ساده استفاده کنند. این باتری ها حاوی خمیری هستند که از موز فرآوری شده، پوست پرتقال و سایر سبزیجات یا میوه ها ساخته شده است که در آن الکترودهای روی و مس قرار داده شده است. محصول جدید عمدتا برای ساکنان مناطق روستایی طراحی شده است که می توانند مواد میوه و سبزیجات خود را برای شارژ باتری های غیرعادی آماده کنند.

بخش عملی

بخش هایی از برگ ها و ساقه ها همیشه نسبت به بافت طبیعی دارای بار منفی هستند. اگر یک لیمو یا یک سیب را بردارید و آن را برش دهید و سپس دو الکترود را روی پوست قرار دهید، تفاوت پتانسیل را تشخیص نمی دهند. اگر یک الکترود روی پوسته و دیگری به داخل خمیر اعمال شود، اختلاف پتانسیل ظاهر می شود و گالوانومتر ظاهر جریان را یادداشت می کند.

تصمیم گرفتم آن را آزمایش کنم و ثابت کنم که در سبزیجات و میوه ها برق وجود دارد. برای تحقیق، میوه ها و سبزیجات زیر را انتخاب کردم: لیمو، سیب، موز، نارنگی، سیب زمینی. او به قرائت های گالوانومتر اشاره کرد و در واقع در هر مورد یک جریان دریافت کرد.

در نتیجه کار انجام شده:

1. ادبیات علمی و آموزشی در مورد منابع جریان الکتریکی را مطالعه و تحلیل کردم.

2. با پیشرفت کار در زمینه اخذ جریان الکتریکی از گیاهان آشنا شدم.

3. او ثابت کرد که در میوه های میوه ها و سبزیجات مختلف برق وجود دارد و منابع جریان غیرعادی به دست آورد.

البته انرژی الکتریکی گیاهان و حیوانات در حال حاضر نمی تواند جایگزین منابع انرژی تمام عیار قدرتمند شود. با این حال، آنها را نباید دست کم گرفت.

نتیجه

برای رسیدن به هدف کارم تمام کارهای پژوهشی حل شده است.

تجزیه و تحلیل ادبیات علمی و آموزشی به این نتیجه رسید که در اطراف ما اشیاء زیادی وجود دارد که می توانند به عنوان منبع جریان الکتریکی عمل کنند.

در طول کار، روش هایی برای تولید جریان الکتریکی در نظر گرفته شد. من چیزهای جالب زیادی در مورد منابع برق سنتی - انواع مختلف نیروگاه ها - یاد گرفتم.

من به کمک تجربه نشان دادم که می توان از برخی میوه ها برق گرفت، البته این جریان کمی است، اما همین وجود آن این امید را ایجاد می کند که در آینده می توان از چنین منابعی برای خود استفاده کرد. اهداف (برای شارژ تلفن همراه و غیره). این باتری ها می توانند برای ساکنان مناطق روستایی کشور استفاده شود که خود می توانند مواد میوه و سبزیجات را برای شارژ باتری های زیستی تهیه کنند. ترکیب باتری استفاده شده مانند سلول های گالوانیکی (شیمیایی) محیط را آلوده نمی کند و نیازی به دفع جداگانه در مناطق تعیین شده ندارد.

فهرست مراجع

گوردیف A.M.، Sheshnev V.B. الکتریسیته در حیات گیاهی ناشر: Nauka - 1991

مجله «علم و زندگی»، شماره 10، 1383.

مجله. "گالیله" علم با آزمایش. شماره 3/ 2011 “لیمو باتری”.

مجله "جوان دانشمند" شماره 10 / 2009 "انرژی از هیچ."

سلول گالوانیکی - مقاله از دایره المعارف بزرگ شوروی.

V. Lavrus "باتری ها و باتری ها."

مشاهده محتویات سند
"پایان نامه"

موضوع: برق زندگی

ناظر علمی: لیلیا لنوروونا آبلیالیمووا، معلم زیست شناسی و شیمی، مدرسه متوسطه Veselovskaya

ارتباط موضوع انتخاب شده: در حال حاضر در روسیه روند افزایش قیمت منابع انرژی از جمله برق وجود دارد. بنابراین موضوع یافتن منابع انرژی ارزان قیمت حائز اهمیت است. بشریت با وظیفه توسعه منابع انرژی سازگار با محیط زیست، تجدیدپذیر و غیر سنتی مواجه است.

هدف کار: شناسایی راه های به دست آوردن برق از گیاهان و تایید تجربی برخی از آنها.

مطالعه و تحلیل ادبیات علمی و آموزشی در مورد منابع جریان الکتریکی.

با پیشرفت کار در زمینه دریافت جریان الکتریکی از گیاهان آشنا شوید.

ثابت کنید که گیاهان دارای برق هستند.

دستورالعمل هایی را برای استفاده مفید از نتایج به دست آمده تدوین کنید.

روش تحقیق: تحلیل ادبیات، روش تجربی، روش مقایسه.

مشاهده محتوای ارائه
"ارائه"

زنده برق کار انجام شده: آسانووا اولینا، دانش آموز کلاس پنجم MBOU "مدرسه متوسطه Veselovskaya"

مرتبط بودن کار:

در حال حاضر در روسیه تمایل به افزایش قیمت منابع انرژی از جمله برق وجود دارد. بنابراین موضوع یافتن منابع انرژی ارزان قیمت حائز اهمیت است.

بشریت با وظیفه توسعه منابع انرژی سازگار با محیط زیست، تجدیدپذیر و غیر سنتی مواجه است.

هدف کار:

شناسایی راه های به دست آوردن برق از نیروگاه ها و تایید تجربی برخی از آنها.

مطالعه و تحلیل ادبیات علمی و آموزشی در مورد منابع جریان الکتریکی.
با پیشرفت کار در زمینه دریافت جریان الکتریکی از گیاهان آشنا شوید.
ثابت کنید که گیاهان دارای برق هستند.
دستورالعمل هایی را برای استفاده مفید از نتایج به دست آمده تدوین کنید.

تحلیل ادبیات
روش تجربی
روش مقایسه

معرفی

کار ما به منابع انرژی غیرعادی اختصاص دارد.

منابع جریان شیمیایی نقش بسیار مهمی در دنیای اطراف ما دارند. آنها در تلفن های همراه و سفینه های فضایی، در موشک های کروز و لپ تاپ ها، در اتومبیل ها، چراغ قوه ها و اسباب بازی های معمولی استفاده می شوند. هر روز با باتری ها، باتری ها و سلول های سوختی مواجه می شویم.

زندگی مدرن بدون برق به سادگی غیرقابل تصور است - فقط وجود بشریت را بدون لوازم خانگی مدرن، تجهیزات صوتی و تصویری، یک شب با یک شمع و یک مشعل تصور کنید.

نیروگاه های زنده

قوی ترین تخلیه ها توسط مارماهی الکتریکی آمریکای جنوبی تولید می شود. آنها به 500-600 ولت می رسند. این نوع تنش می تواند اسب را از پا در بیاورد. مارماهی هنگامی که در یک قوس خم می شود به طوری که قربانی بین دم و سر خود قرار می گیرد یک جریان الکتریکی قوی ایجاد می کند: یک حلقه الکتریکی بسته ایجاد می شود. .

نیروگاه های زنده

Stingray ها نیروگاه های زنده هستند که ولتاژی در حدود 50-60 ولت تولید می کنند و جریان تخلیه 10 آمپر را ارائه می دهند.

تمام ماهی هایی که تخلیه الکتریکی تولید می کنند از اندام های الکتریکی مخصوصی برای این کار استفاده می کنند.

چیزی در مورد ماهی برقی

ماهی ها از ترشحات استفاده می کنند:

برای روشن کردن راه شما؛
برای محافظت، حمله و بیهوش کردن قربانی؛
سیگنال ها را به یکدیگر ارسال می کنند و موانع را از قبل تشخیص می دهند.

منابع فعلی غیر سنتی

علاوه بر منابع فعلی سنتی، منابع غیر سنتی بسیاری نیز وجود دارد. به نظر می رسد که برق تقریباً از هر چیزی بدست می آید.

آزمایش:

برق را می توان از برخی میوه ها و سبزیجات به دست آورد. جریان الکتریکی را می توان از لیمو، سیب و جالبتر از همه از سیب زمینی معمولی به دست آورد. من آزمایش هایی با این میوه ها انجام دادم و در واقع یک جریان دریافت کردم.

در نتیجه کار انجام شده:
1. ادبیات علمی و آموزشی در مورد منابع جریان الکتریکی را مطالعه و تحلیل کردم.
2. با پیشرفت کار در زمینه اخذ جریان الکتریکی از گیاهان آشنا شدم.
3. او ثابت کرد که در میوه های میوه ها و سبزیجات مختلف برق وجود دارد و منابع جریان غیرعادی به دست آورد.

نتیجه:

برای رسیدن به هدف کارم تمام کارهای پژوهشی حل شده است. تجزیه و تحلیل ادبیات علمی و آموزشی به این نتیجه رسید که در اطراف ما اشیاء زیادی وجود دارد که می توانند به عنوان منبع جریان الکتریکی عمل کنند.

من از طریق آزمایشات نشان دادم که می توان از برخی میوه ها برق به دست آورد، البته این جریان کمی است، اما وجود آن این امید را ایجاد می کند که در آینده می توان از چنین منابعی برای اهداف خود استفاده کرد. شارژ تلفن همراه و غیره). این باتری ها برای ساکنین روستاهای کشور قابل استفاده است که خودشان می توانند مواد میوه و سبزیجات را برای شارژ باتری های زیستی تهیه کنند. ترکیب باتری استفاده شده مانند سلول های گالوانیکی (شیمیایی) محیط را آلوده نمی کند و نیازی به دفع جداگانه در مناطق تعیین شده ندارد.

در پایان قرن هجدهم، دانشمندان معروف گالوانی و ولتا، الکتریسیته را در حیوانات کشف کردند. اولین حیواناتی که دانشمندان برای تایید کشف خود روی آنها آزمایش کردند قورباغه بودند.الکتریسیته سلول‌های عصبی، ماهیچه‌ای و غده‌ای همه موجودات زنده را تولید می‌کند، اما این توانایی در ماهی‌ها بیشتر توسعه یافته است.

در حال حاضر مشخص شده است که از 20 هزار گونه ماهی مدرن، حدود 300 گونه قادر به ایجاد و استفاده از میدان های بیوالکتریک هستند.
بر اساس ماهیت تخلیه های تولید شده، این گونه ماهی ها به دو دسته بسیار الکتریکی و ضعیف تقسیم می شوند. اولی شامل مارماهی های الکتریکی آب شیرین آمریکای جنوبی، گربه ماهی برقی آفریقایی و پرتوهای الکتریکی دریایی است. این ماهی ها تخلیه های بسیار قدرتمندی تولید می کنند: به عنوان مثال مارماهی ها با ولتاژ تا 600 ولت، گربه ماهی - 350. ولتاژ جریان پرتوهای بزرگ دریا کم است، زیرا آب دریا رسانای خوبی است، اما قدرت جریان تخلیه آنها. به عنوان مثال، شعاع اژدر، گاهی اوقات به 60 آمپر می رسد.

ماهی های نوع دوم، به عنوان مثال، Mormyrus، Gnatonemus، Gymnarchus و سایر نمایندگان راسته نهنگ های منقاری ترشحات جداگانه ای را منتشر نمی کنند. آنها یک سری سیگنال های تقریباً پیوسته و ریتمیک (پالس) با فرکانس بالا را به داخل آب می فرستند و یک میدان الکتریکی در اطراف بدن خود ایجاد می کنند. پیکربندی این میدان در قالب خطوط به اصطلاح نیرو ظاهر می شود. اگر جسمی که از نظر رسانایی الکتریکی با آب متفاوت است وارد میدان الکتریکی شود، پیکربندی میدان تغییر می‌کند: اجسام با رسانایی بیشتر نیلوفرهای نیرو را در اطراف خود متمرکز می‌کنند و آنهایی که رسانایی کمتری دارند آنها را پراکنده می‌کنند. ماهی ها این تغییرات را با استفاده از گیرنده های الکتریکی که در بیشتر ماهی ها در ناحیه سر قرار دارند درک می کنند و محل جسم را تعیین می کنند. بنابراین، این ماهی ها مکان الکتریکی واقعی را انجام می دهند.

ماهی های منقاری در آفریقا، در رودخانه های گل آلود با حرکت آهسته و همچنین در دریاچه ها و مرداب ها زندگی می کنند، تقریباً همه آنها عمدتاً در شب شکار می کنند. برخی از آنها بینایی ضعیفی دارند، به همین دلیل است که در روند تکامل طولانی، این ماهی ها چنین روش عالی برای تشخیص غذا، دشمنان و اشیاء مختلف در فاصله ایجاد کرده اند.