Proiect biologie electricitate în organismele vii. Fenomene electrice în natură. De ce se ridică părul oamenilor electrizați?

La sfârșitul secolului al XVIII-lea, celebrii oameni de știință Galvani și Volta au descoperit electricitatea la animale. Primele animale pe care oamenii de știință au experimentat pentru a confirma descoperirea lor au fost broaștele.Electricitatea generează celulele nervoase, musculare și glandulare ale tuturor ființelor vii, dar această abilitate este cel mai dezvoltată la pești.

În prezent se știe că din 20 de mii de specii moderne de pești, aproximativ 300 sunt capabile să creeze și să utilizeze câmpuri bioelectrice.
Pe baza naturii descărcărilor generate, astfel de pești sunt împărțiți în foarte electrici și slab electrici. Primele includ anghile electrice sud-americane de apă dulce, somn electric african și raze electrice marine. Acești pești generează descărcări foarte puternice: anghile, de exemplu, cu o tensiune de până la 600 de volți, somn - 350. Tensiunea curentă a razelor mari de mare este scăzută, deoarece apa de mare este un bun conductor, dar puterea curentă a descărcărilor lor. , de exemplu, raza Torpedo, ajunge uneori la 60 de amperi.

Peștii de al doilea tip, de exemplu, Mormyrus, Gnatonemus, Gymnarchus și alți reprezentanți ai balenelor cu cioc, nu emit descărcări separate. Ei trimit o serie de semnale (impulsuri) aproape continue și ritmice de înaltă frecvență în apă, creând un câmp electric în jurul corpului lor. Configurația acestui câmp apare sub forma așa-numitelor linii de forță. Dacă un obiect care diferă în conductivitate electrică față de apă intră într-un câmp electric, configurația câmpului se schimbă: obiectele cu conductivitate mai mare concentrează crinii de putere în jurul lor, iar cele cu conductivitate mai mică îi dispersează. Peștii percep aceste modificări folosind receptori electrici, localizați la majoritatea peștilor din zona capului, și determină locația obiectului. Astfel, acești pești efectuează o locație electrică adevărată.

Peștii cu cioc trăiesc în Africa, în râurile noroioase cu mișcare lentă, precum și în lacuri și mlaștini, aproape toți vânează în principal noaptea. Unii dintre ei au o vedere slabă, motiv pentru care, în procesul de evoluție îndelungată, acești pești au dezvoltat o metodă atât de perfectă pentru detectarea hranei, a dușmanilor și a diferitelor obiecte la distanță.

Tehnicile folosite de peștii electrici atunci când prinde prada și se apără împotriva inamicilor sugerează oamenilor soluții tehnice atunci când dezvoltă instalații pentru pescuitul electric și respingerea peștilor. Modelarea sistemelor electrice de localizare a peștilor deschide perspective excepționale. În tehnologia modernă de localizare subacvatică, nu există sisteme de căutare și detecție care să funcționeze în același mod ca electrolocatoarele create în atelierul naturii. Oamenii de știință din multe țări lucrează din greu pentru a crea astfel de echipamente.

În natura vie există multe procese asociate fenomenelor electrice. Să ne uităm la unele dintre ele.

Multe flori si frunze au capacitatea de a se inchide si deschide in functie de ora si zi. Acest lucru este cauzat de semnale electrice care reprezintă un potențial de acțiune. Frunzele pot fi forțate să se închidă folosind stimuli electrici externi. În plus, multe plante suferă de curenți de deteriorare. Secțiunile de frunze și tulpini sunt întotdeauna încărcate negativ față de țesutul normal.

Dacă luați o lămâie sau un măr și îl tăiați, apoi aplicați doi electrozi pe coajă, aceștia nu vor detecta o diferență de potențial. Dacă un electrod este aplicat pe coajă și celălalt în interiorul pulpei, va apărea o diferență de potențial, iar galvanometrul va observa apariția curentului.

Modificarea potențialului unor țesuturi vegetale în momentul distrugerii lor a fost studiată de omul de știință indian Bose. În special, a conectat părțile exterioare și interioare ale bobului de mazăre cu un galvanometru. A încălzit mazărea la o temperatură de până la 60 C și a fost înregistrat un potențial electric de 0,5 V. Același om de știință a examinat un tampon de mimoză, pe care l-a iritat cu impulsuri scurte de curent.

Când a fost stimulat, a apărut un potențial de acțiune. Reacția mimozei nu a fost instantanee, ci a întârziat cu 0,1 s. În plus, un alt tip de excitație, așa-numita undă lentă, care apare atunci când este deteriorată, se răspândește pe căile mimozei. Acest val trece de-a lungul mugurilor, ajungând la tulpină, determinând să apară un potențial de acțiune, transmis de-a lungul tulpinii și ducând la coborârea frunzelor din apropiere. Mimoza reacționează prin mișcarea frunzei la iritația tamponului cu un curent de 0,5 μA. Sensibilitatea limbii umane este de 10 ori mai mică.

Fenomene nu mai puțin interesante legate de electricitate pot fi întâlnite la pești. Grecii antici se fereau să nu se întâlnească cu pești în apă, ceea ce a făcut ca animalele și oamenii să înghețe. Acest pește era o raie electrică și numele său era o torpilă.

Rolul electricității este diferit în viața diferiților pești. Unii dintre ei folosesc organe speciale pentru a crea descărcări electrice puternice în apă. De exemplu, o anghilă de apă dulce creează o tensiune atât de puternică încât poate respinge un atac inamic sau poate paraliza victima. Organele electrice ale peștilor sunt formate din mușchi care și-au pierdut capacitatea de a se contracta. Țesutul muscular servește ca conductor, iar țesutul conjunctiv servește ca izolator. Nervii din măduva spinării merg la organ. Dar, în general, este o structură fină cu elemente alternative. Anghila are de la 6.000 la 10.000 de elemente conectate în serie pentru a forma o coloană și aproximativ 70 de coloane în fiecare organ, situate de-a lungul corpului.

La mulți pești (imnarh, cuțit de pește, gnatonemus), capul este încărcat pozitiv, iar coada este încărcată negativ, dar la somnul electric, dimpotrivă, coada este încărcată pozitiv, iar capul este încărcat negativ. Peștii își folosesc proprietățile electrice atât pentru atac, cât și pentru apărare, precum și pentru a găsi prada, a naviga în ape tulburi și a identifica adversarii periculoși.

Există și pești slab electrici. Nu au organe electrice. Aceștia sunt pești obișnuiți: carasul, crapul, peștii, etc. Ei simt câmpul electric și emit un semnal electric slab.

În primul rând, biologii au descoperit comportamentul ciudat al unui mic pește de apă dulce - somnul american. A simțit un băț de metal apropiindu-se de el în apă la o distanță de câțiva milimetri. Omul de știință englez Hans Lissmann a închis obiecte metalice în parafină sau cochilii de sticlă și le-a coborât în apă, dar nu a reușit să înșele somnul de la Nil și gimnarchiul. Peștele simțea metal. Într-adevăr, s-a dovedit că peștii au organe speciale care percep puterea slabă a câmpului electric.

Testând sensibilitatea electroreceptorilor la pești, oamenii de știință au efectuat un experiment. Au acoperit acvariul cu pește cu o cârpă sau hârtie întunecată și au mutat un mic magnet în apropiere prin aer. Peștele a simțit câmpul magnetic. Apoi, cercetătorii și-au mutat pur și simplu mâinile lângă acvariu. Și ea a reacționat chiar și la cel mai slab câmp bioelectric creat de o mână umană.

Peștii înregistrează câmpul electric nu mai rău, și uneori chiar mai bine, decât cele mai sensibile instrumente din lume și observă cea mai mică modificare a intensității acestuia. Peștii, după cum se dovedește, nu sunt doar „galvanometre” plutitoare, ci și „generatoare electrice” plutitoare. Ei emit un curent electric în apă și creează un câmp electric în jurul lor, care este mult mai puternic decât cel care apare în jurul celulelor vii obișnuite.

Cu ajutorul semnalelor electrice, peștii pot chiar „vorbi” într-un mod special. Anghilele, de exemplu, când văd mâncare, încep să genereze impulsuri curente de o anumită frecvență, atrăgându-și astfel semenii. Și dacă doi pești sunt plasați într-un acvariu, frecvența descărcărilor lor electrice crește imediat.

Rivalii din Pești determină puterea adversarului lor după puterea semnalelor pe care le emit. Alte animale nu au astfel de sentimente. De ce doar peștii sunt înzestrați cu această proprietate?

Peștii trăiesc în apă. Apa de mare este un conductor excelent. Undele electrice se propagă în ea, fără atenuare, pe mii de kilometri. În plus, peștii au caracteristici fiziologice ale structurii musculare, care de-a lungul timpului au devenit „generatori vii”.

Capacitatea peștilor de a acumula energie electrică îi face bateriile ideale. Dacă ar fi posibil să înțelegem mai în detaliu detaliile funcționării lor, ar fi o revoluție în tehnologie în ceea ce privește crearea bateriilor. Electrolocalizarea și comunicarea subacvatică a peștilor au permis dezvoltarea unui sistem de comunicare fără fir între o navă de pescuit și un traul.

Ar fi potrivit să încheiem cu o declarație care a fost scrisă lângă un acvariu obișnuit de sticlă cu o raie electrică, prezentată la expoziția Societății Regale Engleze din 1960. În acvariu au fost coborâți doi electrozi, la care a fost conectat un voltmetru. Când peștele era în repaus, voltmetrul arăta 0 V, când peștele se mișca - 400 V. Omul încă nu poate dezlega natura acestui fenomen electric, observat cu mult înainte de organizarea Societății Regale din Anglia. Misterul fenomenelor electrice din natura vie încă excită mințile oamenilor de știință și necesită o soluție.

Slide 2

Istoria descoperirii fenomenelor electrice

Thales din Milet a fost primul care a atras atenția asupra încărcării electrice la 600 de ani î.Hr. El a descoperit că chihlimbarul, frecat cu lână, va dobândi proprietățile de a atrage obiecte ușoare: puf, bucăți de hârtie. Mai târziu s-a crezut că numai chihlimbarul avea această proprietate. La mijlocul secolului al XVII-lea, Otto von Garicke a dezvoltat o mașină electrică de frecare. În plus, a descoperit proprietatea de repulsie electrică a obiectelor încărcate unipolar, iar în 1729 omul de știință englez Stephen Gray a descoperit împărțirea corpurilor în conductori de curent electric și izolatori. Curând, colegul său Robert Simmer, observând electrificarea ciorapilor săi de mătase, a ajuns la concluzia că fenomenele electrice sunt cauzate de separarea corpurilor în sarcini pozitive și negative. Când corpurile se freacă unele de altele, ele provoacă electrificarea acestor corpuri, adică electrificarea este acumularea unei sarcini de același tip pe un corp, iar sarcinile de același semn se resping, iar sarcinile cu semne diferite se atrag reciproc și sunt compensat la conectare, făcând corpul neutru (neîncărcat). În 1729, Charles Dufay a descoperit că există două tipuri de acuzații. Experimentele efectuate de Du Fay au spus că una dintre sarcini este formată prin frecarea sticlei pe mătase, iar cealaltă prin frecarea rășinii pe lână. Conceptul de sarcină pozitivă și negativă a fost introdus de naturalistul german Georg Christoph. Primul cercetător cantitativ a fost legea interacțiunii sarcinilor, stabilită experimental în 1785 de Charles Coulomb folosind balanța sensibilă de torsiune pe care a dezvoltat-o.

Slide 3

De ce se ridică părul oamenilor electrizați?

Părul este electrizat cu aceeași încărcătură. După cum știți, asemenea încărcături se resping unele pe altele, așa că părul, ca frunzele unui penaj de hârtie, diverge în toate direcțiile. Dacă orice corp conducător, inclusiv un corp uman, este izolat de sol, atunci acesta poate fi încărcat la un potențial ridicat. Astfel, cu ajutorul unei mașini electrostatice, corpul uman poate fi încărcat la un potențial de zeci de mii de volți.

Slide 4

Are o sarcină electrică plasată pe corpul uman în acest caz un efect asupra sistemului nervos?

Corpul uman este un conductor de electricitate. Dacă este izolat de sol și încărcat, atunci încărcarea este situată exclusiv pe suprafața corpului, astfel încât încărcarea la un potențial relativ ridicat nu afectează sistemul nervos, deoarece fibrele nervoase sunt situate sub piele. Influența unei sarcini electrice asupra sistemului nervos se resimte în momentul descărcării, timp în care se produce o redistribuire a sarcinilor asupra organismului. Această redistribuire este un curent electric de scurtă durată care trece nu de-a lungul suprafeței, ci în interiorul corpului.

Slide 5

De ce păsările aterizează pe firele de transmisie de înaltă tensiune cu impunitate?

Corpul unei păsări așezat pe un fir este o ramură a unui circuit conectat paralel cu secțiunea conductorului dintre picioarele păsării. Când două secțiuni ale unui circuit sunt conectate în paralel, mărimea curenților din ele este invers proporțională cu rezistența. Rezistența corpului unei păsări este uriașă în comparație cu rezistența unei lungimi scurte de conductor, astfel încât cantitatea de curent din corpul păsării este neglijabilă și inofensivă. De asemenea, trebuie adăugat că diferența de potențial în zona dintre picioarele păsării este mică.

Slide 6

Pește și electricitate.

Peștii folosesc descărcări: pentru a-și lumina calea; pentru a proteja, ataca și asoma victima; - transmiteți semnale unul altuia și detectați obstacolele în avans

Slide 7

Cei mai faimoși pești electrici sunt anghila electrică, raia electrică și somnul electric. Acești pești au organe speciale pentru stocarea energiei electrice. Micile tensiuni care apar în fibrele musculare obișnuite sunt rezumate aici datorită includerii secvențiale a multor elemente individuale, care sunt conectate prin nervi, ca niște conductori, în baterii lungi.

Slide 8

Raze.

„Acest pește îngheață animalele pe care vrea să le prindă, copleșindu-le cu forța loviturii care trăiește în corpul său.” Aristotel

Slide 9

Som.

Organele electrice sunt situate aproape pe toată lungimea corpului peștelui și produc descărcări cu tensiuni de până la 360 V.

Slide 10

ȚIPAR ELECTRIC

Cele mai puternice organe electrice se găsesc în anghilele care trăiesc în râurile din America tropicală. Descărcările lor ajung la o tensiune de 650 V.

Slide 11

Tunetul este unul dintre cele mai periculoase fenomene.

Tunetele și fulgerele sunt unul dintre fenomenele amenințătoare, dar maiestuoase, cu care omul a fost pregătit din cele mai vechi timpuri. Un element furios. A căzut asupra lui sub formă de fulgere uriaș orbitor, tunete amenințătoare, ploaie și grindină. De frica furtunii, oamenii o zeificau, considerandu-l un instrument al zeilor.

Slide 12

Fulger

Cel mai adesea observăm fulgere care seamănă cu un râu întortocheat cu afluenți. Un astfel de fulger se numește liniar; atunci când este descărcat între nori, lungimea lor ajunge la mai mult de 20 km. Fulgerele de alte tipuri pot fi văzute mult mai rar. O descărcare electrică în atmosferă sub formă de fulger liniar este un curent electric. Mai mult, puterea curentului se modifică în 0,2 - 0,3 secunde. Aproximativ 65% din totalul fulgerelor. Care observăm că au o valoare a curentului de 10.000 A, dar rar ajung la 230.000 A. Canalul fulgerului prin care trece curentul devine foarte fierbinte și strălucește puternic. Temperatura canalului atinge zeci de mii de grade, presiunea crește, aerul se extinde și este ca o explozie de gaze fierbinți. Noi percepem asta ca un tunet. O lovitură de fulger asupra unui obiect de la sol poate provoca un incendiu.

Slide 13

Când fulgerul lovește, de exemplu, un copac. Se încălzește, umiditatea se evaporă din ea, iar presiunea aburului rezultat și a gazelor încălzite duc la distrugere. Pentru a proteja clădirile de descărcări de trăsnet, se folosesc paratrăsnet, care sunt o tijă de metal care se ridică deasupra obiectului protejat.

Slide 14

Fulger.

La foioase, curentul trece în interiorul trunchiului prin miez, unde se află multă seva, care fierbe sub influența curentului și vaporii sfâșie pomul.

Vizualizați toate diapozitivele

Trimiteți-vă munca bună în baza de cunoștințe este simplu. Utilizați formularul de mai jos

Studenții, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vor fi foarte recunoscători.

Postat pe http://www.allbest.ru/

1. Electricitate

2. Istorie

4. Electricitate în natură

1. Electricitate

Electricitatea este un ansamblu de fenomene cauzate de existența, interacțiunea și mișcarea sarcinilor electrice. Termenul a fost introdus de naturalistul englez William Gilbert în eseul său „On the Magnet, Magnetic Bodies and the Great Magnet - the Earth” (1600), care explică funcționarea unui compas magnetic și descrie câteva experimente cu corpuri electrificate. El a descoperit că și alte substanțe au proprietatea de a fi electrificate.

2. Istorie

Electricitatea a fost una dintre primele care a atras atenția filozofului grec Thales în secolul al VII-lea î.Hr. e., care a descoperit că chihlimbarul (greaca veche? lekfspn: electron) frecat cu lână capătă proprietățile de a atrage obiecte ușoare. Cu toate acestea, pentru o lungă perioadă de timp, cunoștințele despre electricitate nu au depășit această idee. În 1600, a apărut termenul de electricitate în sine („chihlimbar”), iar în 1663, burgmasterul Magdeburg Otto von Guericke a creat o mașină electrostatică sub forma unei bile de sulf montată pe o tijă de metal, care a făcut posibilă observarea nu numai a efectului de atracție, dar și efectul de repulsie. În 1729, englezul Stephen Gray a efectuat experimente privind transmiterea electricității la distanță, descoperind că nu toate materialele transmit electricitate în mod egal. In 1733, francezul Charles Dufay a stabilit existenta a doua tipuri de electricitate, sticla si rasina, care au fost relevate prin frecarea sticlei pe matase si rasina pe lana. În 1745, olandezul Pieter van Musschenbroek a creat primul condensator electric - borcanul Leyden.

Prima teorie a electricității a fost creată de americanul B. Franklin, care vede electricitatea ca un „lichid imaterial”, un fluid („Experimente și observații asupra electricității”, 1747). De asemenea, introduce conceptul de sarcină pozitivă și negativă, inventează un paratrăsnet și, cu ajutorul acestuia, dovedește natura electrică a fulgerului. Studiul electricității a devenit o știință exactă după descoperirea Legii lui Coulomb în 1785.

Mai mult, în 1791, italianul Galvani a publicat „Un tratat despre forțele electricității în mișcarea musculară”, în care descrie prezența curentului electric în mușchii animalelor. Un alt italian, Volta, a inventat în 1800 prima sursă de curent continuu - o celulă galvanică, care era o coloană de cercuri de zinc și argint separate de hârtie înmuiată în apă sărată. În 1802, Vasily Petrov a descoperit un arc voltaic.

Michael Faraday - fondatorul doctrinei câmpului electromagnetic

În 1820, fizicianul danez Oersted a descoperit experimental interacțiunea electromagnetică. Închizând și deschizând un circuit cu curent, a văzut vibrații ale unui ac de busole situat lângă conductor. Fizicianul francez Ampere în 1821 a stabilit că legătura dintre electricitate și magnetism se observă doar în cazul curentului electric și este absentă în cazul electricității statice. Lucrările lui Joule, Lenz și Ohm extind înțelegerea electricității. Gauss formulează teorema fundamentală a teoriei câmpurilor electrostatice (1830).

Pe baza cercetărilor lui Oersted și Ampere, Faraday a descoperit fenomenul inducției electromagnetice în 1831 și a creat pe baza acestuia primul generator de electricitate din lume, împingând un miez magnetizat într-o bobină și înregistrând apariția curentului în spirele bobinei. Faraday descoperă inducția electromagnetică (1831) și legile electrolizei (1834), introduce conceptul de câmpuri electrice și magnetice. O analiză a fenomenului de electroliză l-a condus pe Faraday la ideea că purtătorul forțelor electrice nu este orice lichid electric, ci atomii - particule de materie. „Atomii materiei sunt cumva înzestrați cu forțe electrice”, susține el. Studiile lui Faraday despre electroliză au jucat un rol fundamental în dezvoltarea teoriei electronice. Faraday a creat și primul motor electric din lume - un fir cu curent care se rotește în jurul unui magnet. Punctul culminant al cercetării în domeniul electromagnetismului a fost dezvoltarea teoriei fenomenelor electromagnetice de către fizicianul englez D. C. Maxwell. El a derivat ecuații care leagă între ele caracteristicile electrice și magnetice ale câmpului în 1873.

În 1880, Pierre Curie a descoperit piezoelectricitatea. În același an, D. A. Lachinov a arătat condițiile pentru transmiterea energiei electrice pe distanțe lungi. Hertz înregistrează experimental undele electromagnetice (1888).

În 1897, Joseph Thomson a descoperit purtătorul material al electricității - electronul, al cărui loc în structura atomului a fost ulterior indicat de Ernest Rutherford.

În secolul al XX-lea, a fost creată teoria electrodinamicii cuantice. În 1967, s-a făcut un alt pas spre studiul energiei electrice. S. Weinberg, A. Salam și S. Glashow au creat o teorie unificată a interacțiunilor electroslăbite.

Sarcina electrică este o proprietate a corpurilor (caracterizată cantitativ prin mărimea fizică cu același nume), manifestată, în primul rând, prin capacitatea de a crea un câmp electric în jurul său și de a influența prin el alte încărcături (adică având o sarcină electrică). ) corpuri. Sarcinile electrice sunt împărțite în pozitive și negative (alegerea ce sarcină să numiți pozitivă și care negativă este considerată pur arbitrară în știință, dar această alegere a fost deja făcută istoric și acum - deși condiționat - fiecărei sarcini i se atribuie un semn foarte specific. ). Corpurile încărcate cu o sarcină de același semn se resping, iar cele cu sarcini opuse se atrag. Când corpurile încărcate se mișcă (atât corpuri macroscopice, cât și particule microscopice încărcate care transportă curent electric în conductori), apare un câmp magnetic și, astfel, apar fenomene care fac posibilă stabilirea relației dintre electricitate și magnetism (electromagnetism) (Oersted, Faraday, Maxwell). ). În structura materiei, sarcina electrică ca proprietate a corpurilor se întoarce la particulele elementare încărcate, de exemplu, un electron are o sarcină negativă, iar un proton și un pozitron au o sarcină pozitivă.

Cea mai generală știință fundamentală care se ocupă de sarcinile electrice, de interacțiunea lor și de câmpurile generate de acestea și care acționează asupra lor (adică acoperă aproape complet subiectul electricității, cu excepția unor detalii precum proprietățile electrice ale unor substanțe specifice, cum ar fi ca conductivitate electrică (etc.) -- aceasta este electrodinamica.Proprietățile cuantice ale câmpurilor electromagnetice, particulele încărcate (etc.) sunt studiate cel mai profund de electrodinamica cuantică, deși unele dintre ele pot fi explicate prin teorii cuantice mai simple.

4. Electricitate în natură

O manifestare izbitoare a electricității în natură este fulgerul, a cărui natură electrică a fost stabilită în secolul al XVIII-lea. Fulgerele au provocat mult timp incendii de pădure. Potrivit unei versiuni, fulgerul a fost cel care a dus la sinteza inițială a aminoacizilor și la apariția vieții pe pământ (Experimentul Miller-Urey și Teoria Oparin-Haldane).

Pentru procesele din sistemul nervos al oamenilor și animalelor, dependența debitului membranei celulare pentru ionii de sodiu de potențialul mediului intracelular este crucială. După o creștere a tensiunii pe membrana celulară, canalul de sodiu se deschide pentru un timp de ordinul a 0,1 - 1,0 ms, ceea ce duce la o creștere bruscă a tensiunii, apoi diferența de potențial pe membrană revine la valoarea inițială. Procesul descris se numește pe scurt impuls nervos. În sistemul nervos al animalelor și al oamenilor, informațiile de la o celulă la alta sunt transmise prin impulsuri nervoase de excitație care durează aproximativ 1 ms. Fibra nervoasă este un cilindru umplut cu electrolit. Semnalul de excitație este transmis fără o scădere a amplitudinii datorită efectului unei creșteri pe termen scurt a permeabilității membranei la ionii de sodiu.

Mulți pești folosesc electricitatea pentru a se proteja și pentru a căuta prada sub apă. Descărcările de tensiune ale anghilei electrice sud-americane pot atinge o tensiune de 500 de volți. Puterea descărcărilor electrice în rampă poate ajunge la 0,5 kW. Rechinii, lamprele și unii somni folosesc electricitatea pentru a căuta prada. Organul electric al peștilor funcționează la o frecvență de câteva sute de herți și creează o tensiune de câțiva volți. Câmpul electric este detectat de electroreceptori. Obiectele din apă distorsionează câmpul electric. Folosind aceste distorsiuni, peștii pot naviga cu ușurință în apa noroioasă.

5. Imaginea electricității în cultură

În mitologie, există zei capabili să arunce fulgere: grecii îl au pe Zeus, Jupiter, Volgenche din panteonul Mari, Agni este zeul hindușilor, una dintre formele cărora este fulgerul, Perun este zeul tunetului în vechiul panteon rusesc. , Thor este zeul tunetului și al furtunilor în mitologia germano-scandinavă.

Una dintre primele care a încercat să înțeleagă imaginea electricității a fost Mary Shelley în drama „Frankenstein, or the Modern Prometheus”, unde apare ca o forță cu care se poate reînvia cadavre. În desenul animat Disney Black Cloak, există anti-eroul Megavolt, care comandă electricitatea, iar în animația și jocurile japoneze există Pokemoni electrici (dintre care cel mai faimos este Pikachu).

6. Producție și utilizare practică

Faraday electricitate natura taxă

Generare și transmisie

Experimentele timpurii din antichitate, cum ar fi experimentele lui Thales cu bețișoare de chihlimbar, au fost de fapt primele încercări de a studia problemele legate de producerea energiei electrice. Această metodă este acum cunoscută ca efect triboelectric și, deși poate atrage obiecte ușoare și poate crea scântei, este în esență extrem de ineficientă. O sursă funcțională de electricitate a apărut abia în secolul al XVIII-lea, când a fost inventat primul dispozitiv pentru producerea acesteia - un stâlp voltaic. Ea și versiunea sa modernă, bateria electrică, sunt surse chimice de curent electric: funcționarea lor se bazează pe interacțiunea substanțelor din electrolit. Bateria furnizează energie electrică atunci când este necesar și este o sursă de energie versatilă și utilizată pe scară largă, care este potrivită pentru utilizare într-o varietate de medii și situații, dar alimentarea sa cu energie este limitată și, odată epuizată, bateria trebuie înlocuită sau reîncărcată. Pentru a satisface nevoi mai semnificative într-un volum mai mare, energia electrică trebuie să fie generată și transmisă continuu prin liniile electrice.

În mod obișnuit, pentru generarea acestuia se folosesc generatoare electromecanice, conduse fie de arderea combustibililor fosili, fie de utilizarea energiei din reacții nucleare, fie de forța curenților de aer sau de apă. Turbina modernă cu abur, inventată de Charles Parsons în 1884, generează în prezent aproximativ 80% din electricitatea mondială folosind o anumită formă de sursă de încălzire. Aceste dispozitive nu mai seamănă cu generatorul de discuri unipolar al lui Faraday, creat de el în 1831, dar încă se bazează pe principiul inducției electromagnetice descoperit de el - apariția curentului electric într-un circuit închis atunci când fluxul magnetic care trece prin acesta se modifică. Spre sfârșitul secolului al XIX-lea a fost inventat transformatorul, permițând transmiterea mai eficientă a energiei electrice la tensiuni mai mari și curenți mai mici. La rândul său, eficiența transportului de energie a făcut posibilă generarea de energie electrică la centralele centralizate în beneficiul acestora din urmă și apoi redirecționarea acesteia pe distanțe destul de mari către consumatorii finali.

Generarea de energie electrică din energia eoliană cinetică câștigă popularitate în multe țări din întreaga lume.

Întrucât este dificil să stocați energie electrică în cantități care ar fi suficiente la scară națională, este necesar să se mențină un echilibru: generați exact atâta energie electrică cât este consumată de utilizatori. Pentru a face acest lucru, companiile energetice trebuie să prognozeze cu atenție sarcina și să coordoneze constant procesul de producție cu centralele lor electrice. Totodată, o anumită capacitate este păstrată în rezervă pentru ca în cazul anumitor probleme sau pierderi de energie, rețeaua electrică să fie protejată.

Pe măsură ce modernizarea continuă și economia unui anumit stat se dezvoltă, cererea de energie electrică crește rapid. În special, pentru Statele Unite, această cifră a reprezentat o creștere de 12% pe an în prima treime a secolului al XX-lea, iar progrese similare se observă în prezent în economii în curs de dezvoltare precum China și India. Din punct de vedere istoric, creșterea cererii de energie electrică a depășit indicatorii similari pentru alte tipuri de resurse energetice. De asemenea, trebuie remarcat faptul că preocupările legate de impactul asupra mediului al producerii de energie electrică au condus la concentrarea asupra generării de energie electrică prin surse regenerabile - în special eolian și hidroenergie.

Aplicație

Lampă electrică

Utilizarea energiei electrice oferă un mijloc destul de convenabil de transmitere a energiei și, ca atare, a fost adaptată pentru o gamă semnificativă și în continuă creștere de aplicații practice. Una dintre primele utilizări comune ale electricității a fost iluminatul; condițiile pentru aceasta au fost create după inventarea lămpii cu incandescență în anii 1870. Deși electrificarea a avut riscurile sale, înlocuirea focurilor deschise cu iluminatul electric a redus foarte mult numărul incendiilor în locuințe și locuri de muncă.

În general, din secolul al XIX-lea, electricitatea a devenit o parte integrantă a vieții civilizației moderne. Electricitatea este folosită nu numai pentru iluminat, ci și pentru transmiterea informațiilor (telegraf, telefon, radio, televiziune), precum și pentru punerea în mișcare a mecanismelor (motor electric), care este utilizat activ în transport (tramvai, metrou, troleibuz, electricitate). tren) și în aparatele electrocasnice (fier de călcat, robot de bucătărie, mașină de spălat, mașină de spălat vase).

Pentru producerea energiei electrice au fost create centrale electrice dotate cu generatoare electrice, iar bateriile si bateriile electrice pentru stocarea acesteia.

Astăzi, electricitatea este folosită și pentru a produce materiale (electroliza), a le procesa (sudare, găurire, tăiere), a ucide criminali (scaun electric) și a crea muzică (chitară electrică).

Legea Joule-Lenz privind efectul termic al curentului electric determină posibilitățile de încălzire electrică a spațiilor. Deși această metodă este destul de versatilă și oferă un anumit grad de controlabilitate, poate fi considerată ca consumatoare inutil de resurse - datorită faptului că generarea energiei electrice utilizate în ea necesita deja producerea de căldură la centrala electrică. Unele țări, precum Danemarca, au adoptat chiar o legislație care limitează sau interzice complet utilizarea încălzirii electrice în casele noi. În același timp, electricitatea este o sursă practică de energie pentru răcire, iar unul dintre domeniile de cerere de energie electrică în creștere rapidă este aerul condiționat.

Bibliografie

1. Borgman I.I. - „Electricitate”

2. Matveev A. N. - „Electricitate și magnetism”

3. Paul R.V. - „Doctrina electricității”

4. Tamm I. E. - „Fundamentele teoriei electricității”

5. Franklin V. - „Experimente și observații asupra energiei electrice”

Postat pe Allbest.ru

...

Documente similare

Electricitatea este un ansamblu de fenomene cauzate de existența, interacțiunea și mișcarea sarcinilor electrice. Descoperirea electricității: lucrări și teorii ale naturaliștilor Franklin, Galvani, Volta, Ampere, Coulomb, Oersted, Faraday, Gilbert.

prezentare, adaugat 29.01.2014

Natura fulgerului și metodele de măsurare a acestuia. Apariția electricității statice din cauza acumulării de sarcini staționare. Fulgerul cu bile este o descărcare de gaz sferică care are loc atunci când este lovit de un fulger obișnuit. Manifestarea fenomenelor electrice în natura vie.

rezumat, adăugat 20.10.2009

Studiul fenomenelor bioelectrice, descoperirea electrogenezei. Dezvoltarea ideilor despre natura „electricității animale”. Mecanisme ale fenomenelor bioelectrice. Teoria lui Bernstein-membrană-ion. Idei moderne despre natura fenomenelor bioelectrice.

rezumat, adăugat 20.04.2012

Istoria descoperirii și cercetării energiei electrice. Apariția și manifestarea sarcinii electrice în natură. Taxe de mutare. Tensiune și curent electric. Aplicarea energiei electrice rezultată din frecare sau electricitate statică.

rezumat, adăugat 05.08.2008

Activitatea științifică a lui M. Faraday - fondatorul doctrinei câmpului electromagnetic. Detectarea acțiunii chimice a curentului electric, relația dintre electricitate și magnetism, magnetism și lumină. Descoperirea fenomenului de inducție electromagnetică.

prezentare, adaugat 04.06.2010

Etapele dezvoltării științei electricității. Teorii ale fenomenelor electrice. Fizica și organismele vii, legătura lor. Electricitate în diferite clase de organisme vii. Studiul fluxului de electricitate la amfibieni, experimente de Galvani, Alexander Volta.

rezumat, adăugat 20.12.2010

Interacțiuni fundamentale în natură, caracteristicile lor comparative: gravitaționale, electromagnetice. Electrostatica este o ramură a studiului electricității în care sunt studiate interacțiunile și proprietățile sistemelor de încărcare. Formularea legii lui Coulomb.

prezentare, adaugat 22.08.2015

Esența și baza fizică a fenomenului de electricitate electrostatică, etapele cercetării sale. Rolul lui Benjamin Franklin și Coulomb în dezvoltarea acestui domeniu de cunoaștere. Legea și formula lui Charles Augustin de Coulomb, modalități de dezvoltare și demonstrare.

prezentare, adaugat 29.11.2010

Câmp electric vortex. Forma integrală a ecuațiilor lui Maxwell. Teoria unificată a fenomenelor electrice și magnetice. Conceptul de curent de deplasare. Postulatul lui Maxwell, care exprimă legea creării câmpurilor electrice prin acțiunea sarcinilor în medii arbitrare.

prezentare, adaugat 24.09.2013

Interacțiuni fundamentale în natură. Interacțiunea sarcinilor electrice. Proprietățile sarcinii electrice. Legea conservării sarcinii electrice. Formularea legii lui Coulomb. Forma vectorială și semnificația fizică a legii lui Coulomb. Principiul suprapunerii.

Mmmmmmmmm