Электричество в природе реферат

Обновлено: 02.07.2024

Какое-то время считалось, что электричество в природе не существует. Однако после того как Б.Франклин установил, что молнии имеют электрическую природу возникновения, это мнение перестало существовать.
Значение электричества в природе, как и в жизни человека достаточно огромно. Ведь именно молнии привели к синтезу аминокислот и, следовательно, к появлению жизни на земле.

Вложенные файлы: 1 файл

Электрические явления в природе.docx

“ Электрические явления в природе и их значение в жизни человека и в жизни животных ”

Выполнила ученица 6 “А” класса

Значение электричества в природе, как и в жизни человека достаточно огромно. Ведь именно молнии привели к синтезу аминокислот и, следовательно, к появлению жизни на земле.

Процессы в нервной системе человека и животных, например, движение и дыхание, происходят благодаря нервному импульсу, который возникает из-за электричества, существующего в тканях живых существ. После повышения напряжения на клеточной мембране натриевый канал открывается на время порядка 0,1 — 1,0 мс., что приводит к скачкообразному росту напряжения, затем разность потенциалов на мембране снова возвращается к своему первоначальному значению. Описанный процесс кратко называется нервным импульсом. В нервной системе животных и человека информацию от одной клетки к другой передают нервные импульсы возбуждения длительностью около 1 мс. Нервное волокно представляет собой цилиндр, наполненный электролитом. Сигнал возбуждения передается без уменьшения амплитуды вследствие эффекта кратковременного увеличения проницаемости мембраны для ионов натрия.

Некоторые виды рыб использую электричество, а точнее электрические разряды для защиты от врагов, поиска пищи под водой и её добывания. Такими рыбами являются: угри, миноги, электрические скаты и даже некоторые акулы. Разряды напряжения южноамериканского электрического угря могут достигать величины напряжения в 500 Вольт. Мощность разрядов электрического ската может достигать 0,5 кВт. Акулы, миноги, некоторые сомообразные используют электричество для поиска добычи. Все эти рыбы имеют специальный электрический орган, который работает по принципу конденсатора, то есть накапливает достаточно большой электрический заряд, а затем разряжает его на жертву, прикоснувшуюся к такой рыбе. Также такой орган работает с частотой в несколько сотен герц и имеет напряжение несколько вольт. Сила тока электрического органа рыб меняется с возрастом: чем старше становится рыба, тем сила тока больше. Также благодаря электрическому току рыбы, обитающие на большой глубине, ориентируются в воде. Электрическое поле искажается под действием предметов, находящихся в воде. А эти искажения и помогают рыбам ориентироваться.

Электричество и человек. Электричество вошло в жизнь человека, изменило условия его труда и быта. Многообразны примеры применения электричества в промышленности, на транспорте, в связи, в быту, в медицине и искусстве. Электричество позволило создать новую технологию производства и материалы, не существующие в природе. Электромобиль, идущий на смену автомобилю, - будущее индивидуального транспорта. Электростимуляторы и другие электромедицинские приборы — уже сейчас великолепные помощники врача.

У человека тряслась склоненная набок голова, тряслись руки. Одолевало развивающееся заболевание нервной системы. Лекарства помогали мало. Усадив больного в кресло, врач наложил на его виски небольшие металлические посеребренные пластинки — электроды, и закрепил их обычным пластырем. Затем провода, идущие от электродов, подключил к небольшому импульсному источнику электрического тока. Нажал пусковую кнопку. Через электроды в тело больного прошел электрический ток. Под воздействием тока уменьшилась тряска головы и рук, голова стала свободно поворачиваться. А в глазах зажглась надежда на выздоровление. Так началось для больного длительное, но перспективное лечение.

сначала слабо, а затем уверенно начало сокращаться, возвратилось к нормальной деятельности .

Но бывают и трагедии. Женщина любила шить для себя и детей. Она привыкла к новой, удобной электрической швейной машине, уютно расположенной у окна, под которым проходила труба парового отопления. Вошло в привычку при работе на швейной машине ставить ноги, обутые в комнатные тапочки, на трубу отопления. Жарко. Скинув тапочки, женщина босыми ногами коснулась трубы в той ее части, которая после ремонта была не окрашена: сразу после этого, даже не вскрикнув, уронила голову на машину. Cпасти ее не удалось. Расследование показало: один из проводов машины имел поврежденную изоляцию и касался ею трубы, напряжение составляло 127 в.

Изучение явлений, обусловленных существованием, взаимодействием и движением электрических зарядов. М. Фарадей - основоположник учения об электромагнитном поле. Рассмотрение проявлений электричества в природе. Производство и использование электроэнергии.

Рубрика	Физика и энергетика
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	30.11.2014
Размер файла	405,7 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

4. Электричество в природе

5. Образ электричества в культуре

6. Производство и практическое использование

Список используемой литературы

Майкл Фарадей -- основоположник учения об электромагнитном поле

В 1820 году датский физик Эрстед на опыте обнаружил электромагнитное взаимодействие. Замыкая и размыкая цепь с током, он увидел колебания стрелки компаса, расположенной вблизи проводника. Французский физик Ампер в 1821 году установил, что связь электричества и магнетизма наблюдается только в случае электрического тока и отсутствует в случае статического электричества. Работы Джоуля, Ленца, Ома расширяют понимание электричества. Гаусс формулирует основную теорему теории электростатического поля (1830).

В 1880 году Пьер Кюри открывает пьезоэлектричество. В том же году Д. А. Лачинов показал условия передачи электроэнергии на большие расстояния. Герц экспериментально регистрирует электромагнитные волны (1888 год).

В 1897 году Джозеф Томсон открывает материальный носитель электричества -- электрон, место которого в структуре атома указал впоследствии Эрнест Резерфорд.

В XX веке была создана теория Квантовой электродинамики. В 1967 году был сделан очередной шаг на пути изучения электричества. С. Вайнберг, А. Салам и Ш. Глэшоу создали объединенную теорию электрослабых взаимодействий.

Электрический заряд -- это свойство тел (количественно характеризуемое физической величиной того же названия), проявляющееся, прежде всего, в способности создавать вокруг себя электрическое поле и посредством него оказывать воздействие на другие заряженные (то есть обладающие электрическим зарядом) тела. Электрические заряды разделяют на положительные и отрицательные (выбор, какой именно заряд назвать положительным, а какой отрицательным, считается в науке чисто условным, однако этот выбор уже исторически сделан и теперь -- хоть и условно -- за каждым из зарядов закреплен вполне определенный знак). Тела, заряженные зарядом одного знака, отталкиваются, а противоположно заряженные -- притягиваются. При движении заряженных тел (как макроскопических тел, так и микроскопических заряженных частиц, переносящих электрический ток в проводниках) возникает магнитное поле и имеют, таким образом, место явления, позволяющие установить родство электричества и магнетизма (электромагнетизм) (Эрстед, Фарадей, Максвелл). В структуре материи электрический заряд как свойство тел восходит к заряженным элементарным частицам, например, электрон имеет отрицательный заряд, а протон и позитрон -- положительный.

Наиболее общая фундаментальная наука, имеющая предметом электрические заряды, их взаимодействие и поля, ими порождаемые и действующие на них (то есть практически полностью покрывающая тему электричества, за исключением таких деталей, как электрические свойства конкретных веществ, как тоэлектропроводность (и т. п.) -- это электродинамика. Квантовые свойства электромагнитных полей, заряженных частиц (и т. п.) изучаются наиболее глубококвантовой электродинамикой, хотя часть из них может быть объяснена более простыми квантовыми теориями.

4. Электричество в природе

Ярким проявлением электричества в природе служат молнии, электрическая природа которых была установлена в XVIII веке. Молнии издавна вызывали лесные пожары. По одной из версий, именно молнии привели к первоначальному синтезу аминокислот и появлению жизни на земле (Эксперимент Миллера -- Юри и Теория Опарина -- Холдейна).

Для процессов в нервной системе человека и животных решающее значение имеет зависимость пропускной способности клеточной мембраны для ионов натрия от потенциала внутриклеточной среды. После повышения напряжения на клеточной мембране натриевый канал открывается на время порядка 0,1 -- 1,0 мс., что приводит к скачкообразному росту напряжения, затем разность потенциалов на мембране снова возвращается к своему первоначальному значению. Описанный процесс кратко называется нервным импульсом. В нервной системе животных и человека информацию от одной клетки к другой передают нервные импульсы возбуждения длительностью около 1 мс. Нервное волокно представляет собой цилиндр, наполненный электролитом. Сигнал возбуждения передается без уменьшения амплитуды вследствие эффекта кратковременного увеличения проницаемости мембраны для ионов натрия.

Многие рыбы используют электричество для защиты и поиска добычи под водой. Разряды напряжения южно-американского электрического угря могут достигать величины напряжения в 500 вольт. Мощность разрядов электрического ската может достигать 0,5 кВт. Акулы, миноги, некоторые сомообразные используют электричество для поиска добычи. Электрический орган рыб работает с частотой несколько сотен герц и создает напряжение в несколько вольт. Электрическое поле улавливается электрорецепторами. Находящиеся в воде предметы искажают электрическое поле. По этим искажениям рыбы легко ориентируются в мутной воде.

5. Образ электричества в культуре

В мифологии существуют боги, способные метать разряды молнии: у греков Зевс, Юпитер, Волгенче из марийского пантеона, Агни -- бог индусов, одна из форм которого -- молния, Перун -- бог-громовержец в древнерусском пантеоне, Тор -- бог грома и бури в германо-скандинавской мифологии.

6. Производство и практическое использование

фарадей электричество природа заряд

Генерирование и передача

Ранние эксперименты эпохи античности, такие, как опыты Фалеса с янтарными палочками, были фактически первыми попытками изучения вопросов, связанных с производством электрической энергии. Этот метод в настоящее время известен как трибоэлектрический эффект, и хотя с его помощью можно притягивать легкие предметы и порождать искры, в сущности он чрезвычайно малоэффективен. Функциональный источник электричества появился только в XVIII веке, когда было изобретено первое устройство для его получения -- вольтов столб. Он и его современный вариант, электрическая батарея, являются химическими источниками электрического тока: в основе их работы лежит взаимодействие веществ в электролите. Батарея дает возможность получить электричество в случае необходимости, является многофункциональным и широко распространенным источником питания, который хорошо подходит для применения в различных условиях и ситуациях, однако ее запас энергии конечен, и после истощения последнего батарея нуждается в замене или перезарядке. Для удовлетворения более существенных потребностей в большем ее объеме электрическая энергия должна непрерывно генерироваться и передаваться по линиям электропередач.

Обычно для ее порождения применяются электромеханические генераторы, приводимые в действие либо за счет сжигания ископаемого топлива, либо с использованием энергии от ядерных реакций, либо посредством силы воздушных или водных течений. Современная паровая турбина, изобретенная Ч. Парсонсом в1884 году, в настоящее время генерирует примерно 80 % всего электричества в мире, используя те или иные источники нагрева. Эти устройства более не напоминают униполярный дисковый генератор Фарадея, созданный им в 1831 году, однако в их основе по-прежнему лежит открытый им принцип электромагнитной индукции -- возникновения электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, проходящего через него. Ближе к концу XIX века был изобретен трансформатор, что позволило более эффективно передавать электроэнергию при более высоком напряжении и меньшей силе тока. В свою очередь, эффективность передачи энергии обусловливала возможность генерировать электричество на централизованных электростанциях с выгодой для последних и затем перенаправлять его на довольно протяженные дистанции к конечным потребителям.

Получение электричества из кинетической энергии ветра набирает популярность во многих странах мира

Поскольку электроэнергию затруднительно хранить в таких количествах, которые были бы достаточны в масштабах государства, необходимо соблюдать баланс: генерировать ровно столько электричества, сколько потребляется пользователями. Для этого энергетическим компаниям необходимо тщательно прогнозировать нагрузку и постоянно координировать производственный процесс со своими электростанциями. Некоторое количество мощностей при этом держится в резерве, чтобы в случае возникновения тех или иных проблем или потерь энергии подстраховывать электросети.

По мере того, как идет модернизация и развивается экономика того или иного государства, спрос на электричество быстро возрастает. В частности, для Соединенных Штатов этот показатель составил 12 % роста в год на протяжении первой трети XX века, а в настоящее время аналогичный прогресс наблюдается у таких интенсивно развивающихся экономик, как Китай и Индия. Исторически рост потребности в электричестве опережает аналогичные показатели для других видов энергоносителей. Следует также заметить, что беспокойство по поводу влияния производств электроэнергии на окружающую среду привело к сосредоточению внимания на генерировании электричества посредством возобновляемых источников -- в особенности за счет энергии ветра и воды.

Использование электричества обеспечивает довольно удобный способ передачи энергии, и в силу этого оно было адаптировано для существенного и по сей день растущего спектра практических приложений. Одним из первых общедоступных способов применения электричества было освещение; условия для этого оказались созданы после изобретения лампы накаливания в 1870-х годах. Хотя с электрификацией были сопряжены свои риски, замена открытого огня на электрическое освещение в значительной степени сократило количество возгораний в быту и на производстве.

В целом, начиная с XIX века, электричество плотно входит в жизнь современной цивилизации. Электричество используют не только для освещения, но и для передачи информации (телеграф, телефон, радио, телевидение), а также для приведения механизмов в движение (электродвигатель), что активно используется на транспорте (трамвай, метро, троллейбус, электричка) и в бытовой технике (утюг, кухонный комбайн, стиральная машина, посудомоечная машина).

В целях получения электричества созданы оснащенные электрогенераторами электростанции, а для его хранения -- аккумуляторы и электрические батареи.

Сегодня также электричество используют для получения материалов (электролиз), для их обработки (сварка, сверление, резка), умерщвления преступников (электрический стул) и создания музыки (электрогитара).

Закон Джоуля-Ленца о тепловом действии электрического тока обусловливает возможности для электрического отопления помещений. Хотя такой способ довольно универсален и обеспечивает определенную степень управляемости, его можно рассматривать как излишне ресурсозатратный -- в силу того, что генерирование используемого в нем электричества уже потребовало производства тепла на электростанции. В некоторых странах, например -- в Дании, были даже приняты законодательные нормы, ограничивающие или полностью запрещающие использование электрических средств отопления в новых домах. В то же время электричество -- это практичный источник энергии для охлаждения, и одной из активно растущих областей спроса на электричество является кондиционирование воздуха.

За год мы сжигаем от 9 до 20 млрд. тонн топлива. Тяжело дышится от выхлопных газов на улицах наших городов и посёлков. Мы постоянно слышим об озоновых дырах, о загрязнении мирового океана, о страшных последствиях радиационных катастроф.

В своей работе мы обратили внимание на возобновляемые источники энергии как наиболее экологичные.

Не все знают о существовании природного электричества. Идея исследования была узнать, что такое природное электричество, раскрыть возможности природного электричества, найти альтернативные источники энергии, которые не загрязняют окружающую среду

Целью работы являлось выявление различных способов получения электроэнергии и экспериментальное подтверждение некоторых из них, построение действующих моделей с помощью лего -конструкторов.

Если электростанции получают электрический ток, используя природные ресурсы, то возможно ли получение тока с помощью других необычных источников тока, а именно овощей и фруктов а также лего-моделей? Мы поставили перед собой задачу изучить литературу по данной теме, узнать, что такое природное электричество, провести эксперименты по получению электричества из овощей, фруктов а также собрать лего- модели-возобновляемые источники энергии. Нами были использованы теоретический и экспериментальный методы исследования.

Мы протестировали работу моделей и выяснили, что в наших климатических условиях можно использовать ветроэнергетику, солнечную энергию,гидроэнергию.

Практическая значимость данного исследования заключается в использовании сконструированных моделей на уроках физики.

В результате были сконструированы и собраны действующие модели гидротурбины, ветряного двигателя и солнечной батареи.

Новизной данной работы является использование лего конструкторов для получения электрического тока. Сейчас в РФ за счет нетрадиционных источников получают 1% энергии, что конечно очень мало. Мы своей работой хотим обратить внимание на эту проблему.

Вложение	Размер
Исследовательская работа "Природное электричество"	29.67 КБ

Предварительный просмотр:

Ученик 7 класса

Вольных Ольга Михайловна

ПЕРВЫЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРИЧЕСТВЕ……………………………………………..5

ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА………………………………………………. 6

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ………………………………………. …11

Проблема (идея) проекта.

Не все мои одноклассники знают о существовании природного электричества. Идея проекта была узнать, что такое природное электричество, раскрыть возможности природного электричества, найти альтернативные источники энергии, которые не загрязняют окружающую среду.

Целью работы : выявление различных способов получения электроэнергии и экспериментальное подтверждение некоторых из них.

Гипотеза: если электростанции получают электрический ток, используя природные ресурсы, то возможно ли получение тока с помощью других необычных источников тока, а именно, что различные фрукты и овощи могут служить источниками электричества

• изучить литературу по данной теме

• найти из научных источников историю открытия электричества

• узнать, что такое природное электричество

• изучить правила безопасности связанные с использованием электричества

• провести эксперимент по получению электричества из овощей фруктов в домашних условиях.

• по содержанию: исследовательский

• по комплектности: межпредметный

• по количеству участников: индивидуальный

• по продолжительности: краткосрочный.

Так как в овощах и фруктах много сока, а он представляет собой кислоту (такую же, как в обычных батарейках и аккумуляторах), то воткнув в них металлические пластины можно получить электричество.

Сроки реализации. Исследовательский проект реализуется в период с 15.02.2018 года по 15.03.2019 года.

Ожидаемый результат в рамках исследовательского проекта:

• Я больше узнаю о природном электричестве.

• Познакомлю одноклассников с историй возникновения электричества, раскрою возможности природного электричества,

• Сделаю выводы по данной теме.

• Попробую сам выполнить все эксперименты, соблюдая технику безопасности.

• Изучение научной литературы

• Изучение данной темы позволит больше узнать об окружающем нас мире.

Этапы работы над проектом

Подготовительный: - выбор темы и её конкретизация (актуальность - определение целей и формулировка задач).
Поисково-исследовательский: - коррекция сроков и графиков - проведение поисково-исследовательской деятельности.
Трансляционно - оформительный: - работа над презентацией - оформление проекта - предзащита проекта
Доработка проекта с учетом замечаний и предложений: - написание сценария защиты проекта - подготовка к публикации проекта.

Заключительный: защита проекта

Практическая значимость данного исследования заключается в использовании данного материала на уроках физики, кружке лего-конструировании.

Поиск достоверных источников информации с помощью книг, использование компьютерных технологий.

В наше время людям требуется всё больше и больше энергии, поскольку они придумывают всё больше и больше новых изобретений, для которых требуется энергия.

Энергетика зародилась много миллионов лет назад, когда люди научились добывать огонь: они охотились с помощью огня, получали свет и тепло, и он служил источником радости и оптимизма на протяжении многих лет.

Взаимоотношения человека и природы очень сложные и напряжённые. Люди ощущают, как меняется климат земли, меньше остаётся чистых, нетронутых лесов, озёр и рек. Тяжело дышится от выхлопных газов на улицах наших городов и посёлков. Мы постоянно слышим об озоновых дырах, о загрязнении мирового океана, о страшных последствиях радиационных катастроф. Природа обречена. Через 3-4 поколения человечеству предстоит жить в мире, в котором природа будет на задворках. Атмосфера загрязнится до недопустимых для человека норм, а это запрограммировано в нашем сегодняшнем образе жизни и мышлении.

Люди встревожены и понимают, что природа не безгранична. Мы поднимаем и бьём тревогу, потому что в отношении с природой человек переступил нравственный рубеж. Экологические проблемы можно решить всем миром, постепенно формируя экологическую культуру, новое экологическое мышление жителей сёл и городов.

Экологические чистые источники энергии - это источники, которые не наносят вред окружающей среде. К ним относятся источники с использованием солнечной энергии, энергии ветра, воды, земли гейзеров. Эта тема важна по многим причинам. Основным энергоносителем XIX века являлся уголь, сжигание которого приводило к росту выбросов дыма, сажи, копоти, золы и вредных газов. Развитие научно-технического прогресса привело к изменению энергетической базы промышленности, сельского хозяйства, городов и других населенных пунктов. Значительно возросла доля таких энергоносителей, как нефть и газ, экологически более чистых, чем уголь. Однако их ресурсы не беспредельны, что накладывает на человечество обязанность поиска новых альтернативных источников энергии.

На сегодняшний момент альтернативные источники энергии могут обеспечить дом теплом, электроэнергией, газом, теплой водой. Причем использование альтернативной энергии не требует каких-то сверх навыков или сверх знаний. Все можно сделать для своего дома своими руками. Человеческая изобретательность не знает границ. Ученые предлагают необычные источники энергии, которые помогут в будущем решить и энергетические и экологические проблемы Земли.

Традиционные виды альтернативной энергии - это энергия Солнца и ветра, энергия морских волн, приливов и отливов. Есть проекты преобразования в электроэнергию газа, выделяющегося на мусорных свалках, а также из навоза на звероводческих фермах. Основным видом “бесплатной” неиссякаемой энергии по справедливости считается Солнце. В Солнце сосредоточено 99, 886% всей массы солнечной системы. Солнце ежесекундно излучает энергию в тысячи миллиардов раз большую, чем при ядерном взрыве 1 кг U235 .

1. ПЕРВЫЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРИЧЕСТВЕ

Открытие электричества можно отнести к периоду: конец 19 - начало 20 века. Но наблюдали первые электрические явления люди ещё в пятом веке до нашей эры. Они замечали, что потёртый мехом или шерстью кусок янтаря притягивает к себе лёгкие тела, например, пылинки. Древние греки даже научились использовать это явление – для удаления пыли с дорогих одежд. Ещё они заметили, что если сухие волосы расчесать янтарным гребнем, они встают, отталкиваясь друг от друга, при этом в воздухе возникают искры и треск.

Электричество – вид энергии, которая переносится крошечными частицами – электронами. Энергия - это сила, способная выполнять какую-нибудь работу. Электричество легко превращается в другие формы, например, в свет или тепло. Его можно без труда передавать по проводам. Электричество приносит нам тепло и свет, на нем работают разнообразные машины, в том числе компьютеры и планшеты.

Получают электричество на специальных станциях. Оно может возникать из солнечной энергии, падающей воды, специальных устройств - генераторов, либо получаться при возникновении какой-либо химической реакции.

3. ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА.

Источник тока – это устройство, в котором происходит преобразование какого-либо вида энергии в электрическую энергию.

Существуют различные виды источников тока:

Уголь – это окаменевшие остатки растительности, которая покрывала нашу планету десятки миллионов лет назад. Нефть образовалась из остатков древнейших морских организмов. Нефть и уголь сжигают, чтобы получить энергию, которая приводит в движение разную технику.

Энергию ветра используют уже тысячи лет. Ветер гнал по волнам парусные корабли. Ветряные мельницы мололи зерно и перекачивали воду. Сейчас ветряные станции вырабатывают электричество в отличие от тепловых электростанций, где сжигаются нефть и уголь, ветряные станции не загрязняют воздух.

Ветер приводит в движение лопасти, которые вращают турбогенератор, вырабатывающие электричество. Затем электроэнергия по кабелю передается потребителям.

В старину на многих реках стояли водяные мельницы. Вода вращала колесо и молола зерно. Сегодня на реках строят большие гидроэлектростанции с мощными турбогенераторами. Реки перекрывают плотинами, чтобы создать запас воды для электростанций.

Потоки воды устремляются через специальные стоки в плотине и вращают лопасти турбогенераторов. Электроэнергия передается по силовым кабелям.

Благодаря солнцу, мы получаем огромное количество энергии. Она используется для получения электричества и для обогрева. Солнце – неиссякаемый источник энергии: когда в недрах нашей планеты не останется ни нефти, ни угля, солнце по-прежнему будет сиять над землей.

Солнечные батареи преобразуют энергию солнца в электричество. А солнечные водонагреватели обеспечивают дом горячей водой.

Человек производит так много мусора, что рядом с некоторыми большими городами не хватает места для мусорных свалок. В биореакторах мусор разлагается гораздо быстрее – значит, понадобится меньше свалок.

Электричество в природе.

Значение электричества в природе, как и в жизни человека огромно.

Например: природное явление.

Вспышка молнии – огромная искра мгновенный разряд электричества, скопившегося в грозовых тучах. Капли воды в грозовой туче сталкиваются и электролизуются в положительные заряды скапливаются в верхней части тучи, отрицательные – в нижней. Между тучей и землёй, заряжённой положительно, создаётся электрическое поле. Его напряжение возрастает и разряжается молнией.

Электрические скаты используют электричество, а точнее электрические разряды для защиты от врагов, поиска пищи под водой и её добывания. Рыба имеет специальный электрический орган. Он накапливает достаточно большой электрический заряд, а затем разряжает его на жертву, прикоснувшись к такой рыбе. Сила тока электрического органа рыб меняется с возрастом: чем старше рыба, тем сила тока больше.

Пчёлы – во время полёта накапливают положительный заряд электричества, а у цветов он отрицательный. Поэтому пыльца с цветов сама перелетает на тело пчёл.

Мне стало интересно, может ли возникнуть природное электричество в растениях. Я стал собирать информацию на эту тему: посещал школьную библиотеку, читал научные статьи по данной теме.

Вот что я узнал:

• Чем больше сока в овоще или фрукте, тем больше электричества из них можно получить.

• Для получения электричества, лучше всего использовать медь и цинк.

Для проведения опыта понадобится: 2 лимона, провода, медные электроды 2 шт., цинковые электроды 2 шт., светодиод.

Описание опыта. Сначала я разложил всё, что нам понадобится:

цинковые и медные электроды, провода, лимоны, картошка, инструменты, лампочка.

Далее я соединил цинковые и медные электроды проводами.

После этого, я воткнул медные и цинковые электроды в лимоны, и лампочка загорелась. Из проделанного опыта мы видим, что лимон работает, как батарейка: медный электрод - положительный (+), а цинковый электрод – отрицательный (-). К сожалению это очень слабый источник энергии.

Гипотеза : если увеличить количество лимонов, увеличится источник энергии.

Для проведения опыта понадобится: 2 картофеля, провода, медные электроды 2 шт., цинковые электроды 2 шт., светодиод.

Я соединил цинковые и медные электроды проводами. Вставил медные и цинковые электроды в картофель, и лампочка загорелась.

Вывод: в картофеле содержится кислота, благодаря которой появляется природное электричество. Соединив цинковые электроды, с кислотой выделяемой картофелем лампочка загорается.

Я решил проверить, получу ли я электричество из воды. Я взял 2 пластиковых стаканчика, налил в них воду и опустил провод с медной пластиной в один стаканчик, а другой провод с цинковой пластиной в другой стаканчик. Лампочка не загорелась. Я опять соединил 2 стаканчика проводом , добавил соли, лампочка загорелась.

А что будет, если добавить в воду уксус, подумал я. Налил по чайной ложке в каждый стаканчик. И увидел, что лампочка стала гореть ярче.

Вывод: проведя опыты я убедился, что получаемого электричества от лимона, картофеля, воды и воды с уксусом достаточно для питания небольшой лампочки.

Я занимаюсь в кружке лего-конструирования. Мы постоянно собираем различные модели.

Впервые на электрический заряд обратил внимание Фалес Милетский. Он провел эксперимент, потер янтарь шерстью, после таких простых движений янтарь стал обладать свойством, притягивать мелкие предметы. Это свойство больше походит не на электрические заряды, а на магнетизм. Но в 1600 году Гильберт установил различие между этими двумя явлениями.

В 1747 — 53 Б. Франклин изложил первую последовательную теорию электрических явлений, окончательно установил электрическую природу молнии и изобрёл молниеотвод.

Во 2-й половине 18 в. началось количественное изучение электрических и магнитных явлений. Появились первые измерительные приборы — электроскопы различных конструкций, электрометры. Г. Кавендиш (1773) и Ш. Кулон (1785) экспериментально установили закон взаимодействия неподвижных точечных электрических зарядов (работы Кавендиша были опубликованы лишь в 1879). Этот основной закон электростатики (Кулона закон) впервые позволил создать метод измерения электрических зарядов по силам взаимодействия между ними.

Следующий этап в развитии науки об Э. связан с открытием в конце 18 в. Л. Гальвани "животного электричества"

Главным ученым в изучении электричества и электрических зарядов является Майкл Фарадей. С помощью опытов он доказал, что действия электрических зарядов и токов не зависят от способа их получения. Также в 1831 Фарадей открыл индукцию электромагнитную — возбуждение электрического тока в контуре, находящемся в переменном магнитном поле. В 1833 — 34 Фарадей установил законы электролиза; эти его работы положили начало электрохимии.

И так, что же такое электричество. Электричество - это совокупность явлений, обусловленных существованием, движением и взаимодействием электрически заряженных тел или частиц. Явление электричество можно встретить почти везде.

Откуда же берется электричество

Все окружающие нас объекты содержат миллионы электрических зарядов, состоящих из частиц, находящихся внутри атомов - основы всей материи. Ядро большинства атомов включает два вида частиц: нейтроны и протоны. Нейтроны не имеют электрического заряда, в то время как протоны несут в себе положительный заряд. Вокруг ядра вращаются еще одни частицы - электроны, имеющие отрицательный заряд. Как правило, каждый атом имеет одинаковое количество протонов и электронов, чьи равные по величине, но противоположные заряды уравновешивают друг друга. В результате мы не ощущаем никакого заряда, а вещество считается незаряженным. Однако, если мы каким-либо образом нарушим это равновесие, то данный объект будет обладать общим положительным или отрицательным зарядом в зависимости от того, каких частиц в нем останется больше - протонов или электронов.

Электрические заряды влияют друг на друга. Положительный и отрицательный заряды притягиваются друг к другу, а два отрицательных или два положительных заряда отталкиваются друг от друга. Если поднести к предмету отрицательно заряженную леску, отрицательные заряды предмета переместятся на другой его конец, а положительные заряды, наоборот, переместятся поближе к леске. Положительные и отрицательные заряды лески и предмета притянут друг друга, и предмет прилипнет к леске. Этот процесс называется электростатической индукцией, и о предмете говорят, что он попадает в электростатическое поле лески.

Что такое, кем открыто, что собой представляют живые организмы

Живые организмы — главный предмет изучения в биологии. Живые организмы не только вписались в существующий мир, но и изолировали себя от него при помощи специальных барьеров. Среда, в которой образовались живые организмы, является пространственно – временным континуумом событий, то есть совокупностью явлений физического мира, которая определяется характеристиками и положением Земли и Солнца.

Для удобства рассмотрения все организмы распределяются по разным группам и категориям, что составляет биологическую систему их классификации. Самое общее их деление на ядерные и безъядерные. По числу составляющих организм клеток их делят на одноклеточные и многоклеточные. Особое место между ними занимают колонии одноклеточных.

На все живые организмы, т.е. на растения и животные действуют абиотические факторы среды (факторы неживой природы), особенно температура, свет и увлажненность. В зависимости от влияния факторов неживой природы, растения и животных делят на различные группы и у них появляются приспособленности к влиянию этих абиотических факторов.

Как уже было сказано, живые организмы распределяются на большое количество. Сегодня мы рассмотрим живые организмы, на разделе их на теплокровных и хладнокровных:

с постоянной температурой тела (теплокровные);

с непостоянной температурой тела (хладнокровные).

Организмы с непостоянной температурой тела (рыбы, земноводные, пресмыкающиеся). Организмы с постоянной температурой тела (птицы, млекопитающие).

Чем связаны физика и живые организмы

Понимание сущности жизни, ее возникновения и эволюции определяет все будущее человечества на Земле как вида живого. Конечно, в настоящее время накоплен огромный материал, осуществляется его тщательное изучение, особенно в области молекулярной биологии и генетики, есть схемы или модели развития, есть даже практическое клонирование человека.

Тем более, что физика была и остается важным фактором общего развития изучения живых организмов в целом. В этом смысле физика как феномен культуры, а не только как область знания, создает наиболее близкое для биологии социокультурное понимание. Вероятно, именно в физическом познании отражены стили мышления. Логико-методологические аспекты познания и самой естественной науки, как известно, почти целиком основаны на опыте физических наук.

Электричество в различных классах живых организмах

В конце XVIII века знаменитые ученые Гальвани и Вольта обнаружили электричество у животных. Первыми животными, на которых ученые делали опыт, чтобы подтвердить свое открытие, были лягушки. На клетку воздействуют различные факторы внешней среды — раздражители: физические — механические, температурные, электрические;

Электрическая активность оказалась неотъемлемым свойством живой материи. Электричество генерирует нервные, мышечные и железистые клетки всех живых существ, однако наиболее развита эта способность у рыб. Рассмотрим явление электричество у теплокровных живых организмах.

В настоящее время известно, что из 20 тыс. современных видов рыб около 300 способны создавать и использовать биоэлектрические поля. По характеру генерируемых разрядов такие рыбы делятся на сильноэлектрические и слабоэлектрические. К первым относятся пресноводные южноамериканские электрические угри, африканские электрические сомы и морские электрические скаты. Эти рыбы генерируют очень мощные разряды: угри, например, напряжением до 600 вольт, сомы - 350. Напряжение тока крупных морских скатов невысоко, поскольку морская вода является хорошим проводником, но сила тока их разрядов, например ската Торпедо, достигает иногда 60 ампер.

Рыбы второго типа, например, мормирус и другие представители отряда клюворылообразных не излучают отдельных разрядов. Они посылают в воду серии почти непрерывных и ритмичных сигналов (импульсов) высокой частоты, этого поля проявляется в виде так называемых силовых линий. Если в электрическое поле попадает объект, отличающийся по своей электропроводности от воды, конфигурация поля изменяется: предметы с большей проводимостью сгущают вокруг себя силовые лилии, а с меньшей - рассредоточивают. Рыбы воспринимают эти изменения с помощью электрических рецепторов, расположенных у большинства рыб в области головы, и определяют местонахождение объекта. Таким образом эти рыбы осуществляют подлинную электрическую локацию.

Почти все они охотятся преимущественно ночью. Некоторые из них обладают плохим зрением, поэтому в процессе длительной эволюции и выработался у этих рыб такой совершенный способ для обнаружения на расстоянии пищи, врагов, различных предметов.

Приемы, используемые электрическими рыбами при ловле добычи и обороне от врагов, подсказывают человеку технические решения при разработке установок для электролова и отпугивания рыб. Исключительные перспективы открывает моделирование электрических систем локации рыб. В современной подводной локационной технике пока не существует систем поиска и обнаружения, которые работали бы по образцу и подобию электролокаторов, созданных в мастерской природы. Учеными многих стран ведется упорная работа по созданию подобной аппаратуры.

Образованию и разделению ионов в живом веществе способствует наличие воды в белковой системе. От него зависит диэлектрическая постоянная белковой системы.

Носителями зарядов в этом случае являются ионы водорода - протоны. Только в живом организме все виды проводимости реализуются одновременно.

Соотношение между разными проводимостями меняется в зависимости от количества воды в белковой системе. Сегодня люди еще не знают всех свойств комплексной электропроводности живого вещества. Но ясно то, что именно от них зависят те принципиально отличные свойства, которые присущи только живому.

На клетку воздействуют различные факторы внешней среды — раздражители: физические — механические, температурные, электрические.

Продолжаем публикацию научно-популярных лекций, прочитанных молодыми вузовскими преподавателями, получившими гранты Благотворительного фонда В. Потанина. На этот раз предлагаем вниманию читателей изложение лекции, которую прочла доцент кафедры физиологии человека и животных Саратовского государственного университета им. Н. Г. Чернышевского кандидат биологических наук Оксана Семячкина-Глушковская.

Живые электростанции

Электричество играет порой невидимую, но жизненно важную роль в существовании многих организмов, включая человека.

Однако многие электрические рыбы используют электричество далеко не в мирных целях, в частности для того, чтобы убивать свою добычу.

Памятник Луиджи Гальвани (1737–1798) — итальянскому врачу и физиологу — в его родном городе Болонье. Фото Виталия Пирожкова

Впервые европейцы столкнулись с чудовищными живыми электростанциями в джунглях Южной Америки. Отряд искателей приключений, проникших в верховья Амазонки, наткнулся на множество мелких ручейков. Но как только один из участников экспедиции ступил ногой в тёплую воду ручейка, он упал без сознания и пробыл в таком состоянии два дня. Всё дело было в электрических угрях, обитающих в этих широтах. Амазонские электрические угри, достигающие трёх метров в длину, способны генерировать электричество напряжением более 550 В. Электрический удар в пресной воде оглушает добычу, которая обычно состоит из рыб и лягушек, но способен также убить человека и даже лошадь, если они в момент разряда находятся вблизи угря.

Неизвестно, когда бы всерьёз человечество взялось за электричество, если бы не удивительный случай, произошедший с женой известного болонского профессора Луиджи Гальвани. Не секрет, что итальянцы славятся широтой вкусовых пристрастий. Поэтому они не прочь иногда побаловаться лягушачьими лапками. День был ненастный, дул сильный ветер. Когда сеньора Гальвани зашла в мясную лавку, то её глазам открылась ужасная картина. Лапки мёртвых лягушек, словно живые, дёргались, когда касались железных перил при сильном порыве ветра. Сеньора так надоедала мужу своими рассказами о близости мясника с нечистой силой, что профессор решил сам выяснить, что же происходит на самом деле.

И всё-таки судьбе было угодно, чтобы труды Гальвани нашли своё продолжение. Соотечественник Гальвани Алессандро Вольта, прочитав его книгу, пришёл к мысли о том, что в основе живого электричества лежат химические процессы, и создал прообраз привычных для нас батареек.

Биохимия электричества

Но вернёмся к электричеству. Какая существует взаимосвязь между мембраной клетки и живым электричеством?

Когда клетка находится в состоянии покоя, для ионов К + горит зелёный свет и они беспрепятственно покидают пределы клетки через свои каналы, направляясь туда, где их мало, чтобы уравновесить свою концентрацию. Помните школьный опыт по физике? Если взять стакан с водой и капнуть в него разведённый перманганат калия (марганцовку), то через некоторое время молекулы красящего вещества равномерно заполнят весь объём стакана, окрасив воду в розовый цвет. Классический пример диффузии. Аналогичным образом это происходит с ионами К + , которые есть в избытке в клетке и имеют всегда свободный выход через мембрану. Ионы же Nа + , как персона non grata, не имеют привилегий со стороны мембраны покоящейся клетки. В этот момент для них мембрана как неприступная крепость, проникнуть через которую почти невозможно, поскольку все Nа + -каналы закрыты.

Но при чём же здесь электричество, скажете вы? Всё дело в том, что, как было отмечено выше, наш организм состоит из растворённых солей и белков. В данном случае речь идёт о солях. Что такое растворённая соль? Это дуэт связанных между собой положительных катионов и отрицательных анионов кислот. Например, раствор хлорида калия — это K + и Сl – и т. д. Кстати, физиологический раствор, который широко используется в медицине для внутривенных вливаний, представляет собой раствор хлорида натрия — NaCl (поваренной соли) в концентрации 0,9%.

Таким образом, чтобы восстановить утраченные силы, необходимо поработать. Задумайтесь, тут скрывается реальный парадокс. Когда клетка работает, то на уровне клеточной мембраны этот процесс протекает пассивно, а для того чтобы отдохнуть, ей требуется энергия.

Мозг взрослого человека весит в среднем 1300 г. Эту массу составляет 10 10 нервных клеток. Такое огромное количество нейронов! С помощью каких механизмов возбуждение с одной клетки попадает на другую?

А дальше всё пошло гораздо быстрее. Оказалось, открытый Леви принцип общения нервов с мышцами универсальный. С помощью такой системы общаются не только нервы и мышцы, но и сами нервы друг с другом. Однако, несмотря на тот факт, что принцип такой коммуникации один, посредники, или, как впоследствии их стали обозначать, медиаторы (от латинского слова mediator — посредник), могут быть разные. У каждого нерва он свой, как пропуск. Эту закономерность установил английский фармаколог Генри Дейл, за что тоже был удостоен Нобелевской премии. Итак, язык нейронного общения стал понятен, оставалось лишь только увидеть, как эта конструкция выглядит.

Как работает синапс

Нужно ли говорить о значимости открытий в области электрофизиологии? Достаточно сказать, что за приоткрытие завесы в мир живого электричества присуждено семь Нобелевских премий. Сегодня львиная доля фармацевтической промышленности построена на этих фундаментальных открытиях. К примеру, сейчас поход к дантисту не такое уж страшное испытание. Один укол лидокаина — и в месте инъекции Na + -каналы временно заблокируются. И вы уже не почувствуете болезненных процедур. У вас заболел живот, врач назначит препараты (но-шпа, папаверин, платифилин и т. д.), в основе действия которых — блокада рецепторов, чтобы с ними не мог связаться медиатор ацетилхолин, запускающий многие процессы в желудочно-кишечном тракте, и т. д. В последнее время активно развивается серия фармакологических препаратов центрального действия, направленных на улучшение памяти, речевой функции и мыслительной деятельности.

Читайте также: