Живые загадки: электрические явления в природе

Электричество присуще всему живому, в том числе и наиболее сложной его форме – жизнедеятельности человека.
Впервые на электрический заряд обратил внимание Фалес Милетский за 600 лет до н. э. Он обнаружил, что янтарь, потертый о шерсть, приобретает свойства притягивать легкие предметы: пушинки, кусочки бумаги.
Пионером исследования роли электрического поля в живом организме явился профессор анатомии из Болонского университета Луиджи Гальвани. Начиная с 1775 года он стал интересоваться взаимосвязью между «электричеством и жизнью». В конце 1780 года Гальвани занимался в своей лаборатории изучением нервной системы отпрепарированных лягушек.
Совершенно случайно в той же комнате работал его приятель-физик, проводивший опыты с электричеством. Одну из препарированных лягушек Гальвани положил на стол, на котором стояла электрическая машина (генератор статического электричества), и каждый раз, когда машина давала разряд, мышцы лягушки сокращались.
В это время в комнату вошла жена Гальвани. Ее взору предстала жуткая картина: при искрах в электрической машине лапки мертвой лягушки, прикасавшиеся к железному предмету (скальпелю), дергались. Жена Гальвани с ужасом указала на это мужу.
Столкнувшись с необъяснимым явлением, Гальвани счел за лучшее детально исследовать его опытным путем.
Гальвани решил, что все дело в электрических искрах. Чтобы получить более сильный эффект, он во время грозы вывесил на балкон несколько отпрепарированных лягушачьих лапок на медных проволочках. Однако молнии – гигантские электрические разряды никак не повлияли на поведение отпрепарированных лягушек. Что не удалось молнии, сделал ветер. При порывах ветра лягушачьи лапки раскачивались и иногда касались железных прутьев балкона. Как только это случалось, лапки дергались. Гальвани, однако, отнес явление все‑таки на счет грозовых электрических разрядов.
Ученый заключил, что электричество некоим образом «входит» в нерв, и это приводит к сокращению мышцы. Он показал, что для эффекта необходимы металлы. Пять лет он посвятил изучению роли различных металлов в их способности вызывать мышечные сокращения. При наличии тел, не являющихся проводниками электричества, никакого эффекта нет. Гальвани пришел к выводу, что если нерв и мышца лежат на одинаковых металлических пластинах, то замыкание пластин проволокой не дает никакого эффекта. Но если пластины изготовлены из разных металлов, их замыкание сопровождается мышечным сокращением. Наконец, он показал даже, что разные металлы дают разную степень эффекта. Но правильного вывода Гальвани не сумел сделать. Будучи врачом, а не физиком, он видел причину в так называемом «животном электричестве». Свою теорию Гальвани подтверждал ссылкой на известные случаи разрядов, которые способны производить некоторые живые существа, например «электрические рыбы».
Человек и электричество
Вас никогда не интересовало, почему у наэлектризованных людей волосы поднимаются вверх? Оказывается, волосы электризуются одноименным зарядом. Как известно, одноименные заряды отталкиваются, поэтому волосы, подобно листочкам бумажного султана, расходятся во все стороны. Если любое проводящее тело, в том числе и человеческое, изолировать от земли, то его можно зарядить до большого потенциала. Так, с помощью электростатической машины тело человека можно зарядить до потенциала в десятки тысяч вольт. Отсюда вопрос: оказывает ли электрический заряд, размещенный в таком случае в теле человека, влияние на нервную систему?
Человеческое тело – проводник электричества. Если его изолировать от земли и зарядить, то заряд располагается исключительно по поверхности тела, поэтому заряжение до сравнительно высокого потенциала не влияет на нервную систему, так как нервные волокна находятся под кожей. Влияние электрического заряда на нервную систему сказывается в момент разряда, при котором происходит перераспределение зарядов на теле. Это перераспределение представляет собой кратковременный электрический ток, проходящий не по поверхности, а внутри организма.
Какова (приблизительно) электроемкость человека? Если положение человека таково, что его тело находится в соседстве с заземленным проводником (удалено, например, от стен комнаты), то электроемкость его равна приблизительно 30 сантиметрам. Это значит, что электроемкость человеческого тела при указанных условиях равна емкости шарообразного проводника радиусом 30 сантиметров.
Другой вопрос – почему случайное прохождение тока через две близко расположенные точки тела, например два пальца одной и той же руки, ощущаете не только этими пальцами, но и всей нервной системой? Из всех тканей, составляющих тело, наименьшей проводимостью обладают наружные слои кожи, наибольшей – нервные волокна, поэтому электрический ток в теле проходит большей частью по нервным волокнам и этим самым оказывает воздействие на всю нервную систему.
При проверке качества батарейки от карманного фонарика иногда прикасаются языком к металлическим пластинам. Если язык ощущает горьковатый привкус, то батарейка хорошая. Почему же электричество батарейки горьковато на вкус? Слюна человека содержит в незначительном количестве различные органические соли (натрия, калия, кальция и др.). Когда через слюну проходит электрический ток, эти соли подвергаются электролизу, на полюсах батарейки выделяются их составные части, и язык ощущает горьковатый привкус.
Животные и электричество
Поглаживая в темноте кошку сухой ладонью, можно заметить небольшие искорки, возникающие между рукой и шерстью. Что здесь происходит? При поглаживании кошки происходит электризация руки с последующим искровым разрядом.
Вспомним опыты Гальвани. Соединив две проволоки из различных металлов, он концом одной из них касался лапки свежепрепарированной лягушки, а концом другой – поясничных нервов; при этом мускулы лапки судорожно сокращались. Как объяснить это явления? Два металла и жидкость лапки составляют гальванический элемент. Ток, возникающий при замыкании цепи, раздражает нервные окончания лягушки.
Еще один любопытный вопрос: почему птицы безнаказанно садятся на провода высоковольтной передачи? Тело сидящей на проводе птицы представляет собой ответвление цепи, включенное параллельно участку проводника между лапками птицы. При параллельном соединении двух участков цепи величина токов в них обратно пропорциональна сопротивлению. Сопротивление тела птицы огромно по сравнению с сопротивлением небольшой длины проводника, поэтому величина тока в теле птицы ничтожна и безвредна. Следует добавить еще, что разность потенциалов на участке между ногами птицы мала.
Бывают случаи, когда птицу, сидящую на проводе линии электропередачи, убивает током. При каких обстоятельствах это может произойти? Птицы чаще всего гибнут в тех случаях, когда, сидя на проводе линии электропередачи, они касаются столба крылом, хвостом или клювом, то есть соединяются с землей.
Еще один интересный факт – почему птицы слетают с провода высокого напряжения, когда включают ток? При включении высокого напряжения на перьях птицы возникает статический электрический заряд, из‑за наличия которого перья птицы расходятся, как расходятся кисти бумажного султана, соединенного с электростатической машиной. Это действие статического заряда и побуждает птицу слететь с провода.
В клетках, тканях и органах животных и растений между отдельными их участками возникает определенная разность потенциалов, так называемые биоэлектропотенциалы, которые связаны с процессами обмена в организме. Какова же величина биопотенциалов?
Эти биоэлектропотенциалы очень малы. Напряжение их колеблется от нескольких микровольт до десятков милливольт. Для регистрации таких потенциалов, изменяющихся во времени, требуются очень чувствительные приборы, позволяющие без искажения регистрировать биотоки живой ткани. Электрическая активность оказалась неотъемлемым свойством живой материи.
-
22.12.2020 13:23:00Поздравляем с Днем энергетика!
30616
Поздравления с Днем энергетика и Новым 2021 годом
Коллектив редакции "Энергетики и промышленности России" поздравляет всех читателей с профессиональным праздником - Днем энергетика!
Так исторически сложилось, что этот праздник ...
Кабельная арматура, Газпром, ГРЭС, ЕЭС, Изолятор, Кабель, Мощность, МРСК, ОГК, Сети, ТГК, Тепловые сети, Теплоснабжение, Трансформаторы, Турбины, ТЭЦ, Электричество, Электроэнергия, Энергия, Энергосбережение, Провод, Электростанция, Электроэнергетика, Энергетические системы, СРО
22.12.2020 13:18:00С Днем энергетика!18374
Поздравления с Днем энергетика и Новым 2021 годом
Уважаемые читатели!
Редакция газеты «Энергетика и промышленность России» поздравляет вас с профессиональным праздником – Днем энергетика. Наверное, есть глубокий смысл в том, что праздник энергетиков приходится на день зимнего солнцестояния, поворота от темн...Электростанция, Генерация, Кабель, Мощность, Напряжение, Подстанции, Сети, ТЭС, ТЭЦ, Электричество, Энергоснабжение, Электроэнергия, Энергия, Энергосбережение, Кабельная арматура, Провод, Электроэнергетика
-
14.01.2015ПС «Василеостровская»: петербургская стройка десятилетия
4559
В Петербурге полным ходом идут работы по завершению строительства энергетического кольца 330 кВ, последним звеном которого станет подстанция «Василеостровская».
СРО, Изоляция, Кабель, КРУЭ, Мощность, Подстанции, Сети, Трансформаторы, Электроэнергия, Энергия, Кабельная арматура, Провод
14.01.2015Новые разработки в области энергосбережения2573
ЧТО: IV Международная специализированная выставка «Передовые технологии автоматизации. ПТА-Сибирь-2012».
ГДЕ: Новосибирск, торговый центр «Манхэттен».
КОГДА: 11‑13 апреля 2012 года.Кабельная арматура, АСКУЭ, Изоляция, Напряжение, Подстанции, Сети, Тепловые сети, Трансформаторы, Электроэнергия, Энергия, Энергосбережение, Провод
14.01.2015 Антон КАНАРЕЙКИН«Газовая атака» на Россию1126
МЧС России бьет тревогу: в стране участились взрывы газа, причем речь идет не только о взрывах в жилых домах или на шахтах.
СРО, ГРЭС, Котельная, Мощность, Росатом, Топливо, ТЭЦ, Кабельная арматура, Провод
14.01.2015 РБК daily«Интер РАО» прекращает управление Армянской АЭС1534
Кабельная арматура, АЭС, ЕЭС, Мощность, РусГидро, Сети, Топливо, ТЭЦ, Электроэнергия, Энергия, Электростанция, СРО
14.01.2015 Беседовала Ирина КРИВОШАПКАПитер не перекопать, или Как залатать все дыры в тепломагистралях1742
В сложную ситуацию попала теплоэнергетика Санкт-Петербурга. Сразу несколько аварий в январе и начале февраля, внезапно возникших в нескольких районах города, – ситуация нетипичная.
Энергетические системы, Изоляция, Сети, Тепловые сети, Теплопровод, Теплоснабжение, Энергия, Кабельная арматура, Провод, СРО
-
12.05.2018 05:55:14Цифровизация: от концепции – к практическим решениям
25505
Круглый стол «Цифровые технологии в управлении энергетическими системами», организованный «Энергетикой и промышленностью России» в рамках Российского международного энергетического форума, мы стремились сориентировать на предельно конкретные вопросы. В начале мероприятия модератор – главный редактор «ЭПР» Валерий Пресняков отметил, что участникам предоставляется возможность рассказать о своих практических решениях, так или иначе нацелен...
Инновации
12.06.2018 19:59:26 Славяна РУМЯНЦЕВАЦифровизация энергетики: от «интеллектуальных» турбин до «умных» сетей24240
Никогда прежде мир не был так тесно связан и настолько «оцифрован», как сегодня. Дигитализация уже превратилась в неотъемлемую часть настоящего.
Цифровизация, Smart Grid, Инновации, Турбины
19.06.2018 13:52:08 Павел ШАЦКИЙ, первый заместитель генерального директора ООО «Газпром энергохолдинг»ДПМ-2: драйвер роста или обуза для потребителей?21287
Философский вопрос о первичности «курицы или яйца» в случае с перспективами российской энергетики звучит так: стимулировать ли инвестиции в энергетику с целью технологического прорыва в целом ряде секторов экономики или сдерживать тарифы, чтобы дать фору для развития несырьевым секторам?
Электроэнергетика, Инвестиции
21.10.2018 06:54:56К обновлению с КОММодом: роли и декорации очередной модернизации14237
ДПМ-2, ДПМ-штрих и, наконец, новое, пока неизвестное широкой отраслевой публике понятие – КОММод, обозначают одну программу, цели и суть которой заключаются в модернизации генерирующих мощностей отечественной энергетики. Все просто и сложно одновременно, поскольку профессиональное сообщество разделилось на тех, кто ждет от грядущей программы прорывных результатов, и на тех, кто осторожно заявляет о назревших рисках.
Модернизация в энергетике
30.05.2018 00:55:50 Ирина КРИВОШАПКАЭнергоэффективность как экономия и безопасность11728
Благодаря энергосервисным контрактам многие российские регионы экономят миллионы, направляя их на собственное развитие. Но похвастаться победами может далеко не каждый субъект РФ. Директор Ассоциации региональных операторов капитального ремонта Анна Мамонова отмечает: исходя из минимального размера взноса, обеспечить энергоэффективность во всех домах невозможно. Профессиональное сообщество совместно с ...
Энергосбережение, Энергоэффективность