Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


Ѕилеты 4, 8, 24




Ёлектродинамика

“ексты с описанием различных физических €влений или процессов, наблюдаемых в природе или в повседневной жизни

Ѕилеты 4, 8, 24

1. —реди вечных пол€рных льдов тоже существует жизнь. ¬ различных районах јрктики и јнтарктики, в вечных снегах высочайших горных массивов обнаружены микроскопические одноклеточные водоросли, которые назвали Ђхламидомонада снежна€ї. ƒл€ того чтобы хламидомонада развивалась нужно очень много солнечного света и достаточно холодна€ погода. ”же при температуре + 4 0C хламидомонада погибает от Ђжарыї.

ƒолгое врем€ учЄных мучила загадка: как удаЄтс€ снежным водоросл€м поддерживать высокий уровень обмена веществ и размножатьс€ при низких температурах? ќткуда они черпают дл€ этого энергию? “аким свойством не обладают другие организмы на нашей планете. Ќедавно вы€снилось, что снежные водоросли сами создают дл€ себ€ благопри€тную обстановку. ¬ солнечную погоду тЄмные скоплени€ водорослей нагреваютс€, снег вокруг них тает, образуетс€ €мка. ¬ода на поверхности €мки замерзает, получаетс€ маленький парничек с температурой около 00 C.

Ќо не только повышение температуры до нул€ градусов обеспечивает водоросл€м благопри€тные услови€ существовани€. ”чЄные предполагают, что хламидомонады снабжены устройством, работающим аналогично полупроводниковым электрическим батаре€м. ƒл€ получени€ электрического тока необходимо, чтобы одна часть полупроводникового прибора была нагрета, а друга€ охлаждена. „ем значительнее будет отличатьс€ их температура, тем больше будет получено электроэнергии. ” снежных водорослей происходит то же самое. ќдна сторона нагреваетс€ солнцем, друга€ сильно охлаждаетс€. ¬идимо, это и обеспечивает водоросли необходимой дл€ их жизнеде€тельности энергией.


 

2. »здавна повелось сравнивать хитроумные творени€ природы с более простыми и пон€тными выдумками человеческого гени€. “акие сопоставлени€ помогают учЄным нагл€днее представл€ть многие сложнейшие €влени€. Ќеудивительно, что ещЄ в прошлом веке заметили аналогию при передаче информации по нервам, как по проводам.

–аздражение любых органов чувств преобразуетс€ в электрические импульсы и в таком виде попадает в мозг. ƒа и в мозгу вс€ информаци€, циркулирующа€ между различными его отделами, передаЄтс€ в виде импульсов. Ёлектрические импульсы распростран€ютс€ очень медленно: в нервной сети млекопитающих всего со скоростью 0, 5 Ц 100 м/с. Ќапомним, что электрический ток Ц упор€доченное движение электронов. » хот€ сами электроны движутс€ со скоростью один миллиметр в секунду, электромагнитное поле, которое вызывает их движение, распростран€етс€ почти со скоростью света. ѕоэтому, если в ћоскве на электрический кабель подать напр€жение, на другом его конце, во ¬ладивостоке, за 10 тыс€ч километров от ћосквы, электроны придут в движение уже через 1/30 секунды.


 

3. —опротивление отдельных нервных волокон, составл€ющих нервный ствол, очень велико. ќдин метр нервного волокна имеет такое же сопротивление, как 16 миллиардов километров обычного медного провода, и возбуждение распростран€етс€ не за счЄт энергии рецептора или нервного центра, а за счЄт энергии, вырабатываемой самим нервом. Ќервы состо€т из волокон диаметром ничтожно малым по сравнению с его длиной, всего 0,1 Ц 10 микрон. ¬ нервной сети различают два вида волокон: тонкие Ц голые, одетые лишь тончайшей, невидимой в оптический микроскоп оболочкой, и м€котные, покрытые толстой миелиновой оболочкой.

—обственна€ тонка€ оболочка нервного волокна проницаема дл€ катионов кали€ и водорода, служит преградой дл€ более крупных катионов натри€, не пропускает анионы. “ак как ионов кали€ в 20 раз больше, чем натри€ и хлора, то катионы кали€ устремл€ютс€ наружу и создают на внешней поверхности нервного волокна положительный зар€д. јнионы скапливаютс€ на внутренней поверхности, создава€ отрицательный зар€д. –азность этих зар€дов, или потенциал поко€, равна 50 -70 милливольтам.

ѕотенциал поко€ сохран€етс€ до тех пор, пока на каком- либо участке нервного волокна не возникло возбуждение. ¬ случае наличи€ раздражени€ проницаемость мембраны немедленно мен€етс€, она начинает пропускать ионы натри€ внутрь, оболочка волокна перезар€жаетс€. —тановитс€ электроотрицательной снаружи и электроположительной внутри. ¬ результате два соседних участка оказываютс€ противоположно зар€женными, возникает электрический ток, возникает электрический импульс, который вызовет возбуждение следующего участка и т. д.; процесс повторитс€ бесконечное число раз. “аким образом, осуществл€етс€ процесс прохождени€ по волокну нервного импульса. Ќервный импульс Ц это движение возбудительного процесса вдоль нервного волокна, сопровождаемое возникновением электрического тока.


 

4. “олько сравнительно недавно была разгадана удивительна€ тайна морских скатов, американских угрей, африканских сомов Ц рыб, которые оказались живыми подводными электростанци€ми. Ёти рыбы способны вызывать электрические разр€ды такой силы, что с их помощью могут оглушить даже крупного звер€. ј мелкие животные, которых касались эти морские обитатели, погибали мгновенно. Ќапр€жение электрического тока, создаваемого сомами, достигает 400 вольт, угр€ми Ц 600 ¬! ѕри этом мощность электростанции угр€ составл€ет 1000 ¬т. ћорские скаты создают напр€жение 60 ¬, зато сила тока достигает 60 ј!

—амый значительный ток у обычных животных вырабатываетс€ в крупных мышцах: в сердце и в двигательной мускулатуре. ¬округ некоторых плывущих рыб можно обнаружить электрическое поле. ќно особенно велико у круглоротых (миног и миксин) и древних, примитивных рыб, которые ещЄ не научились экономно расходовать энергию. ¬округ головы плывущей миноги можно зарегистрировать электрические импульсы напр€жением в несколько сот микровольт.


 

5. Ёлектрический орган Ђэлектрическихї рыб, основой дл€ которого служат мышцы и нервные окончани€ (концевые пластинки), составл€ет 1/4 Ц 1/3 часть веса рыбы, достигают 4/5 длины (у угр€), а у сома покрывают всЄ тело. ќрган состоит из огромного количества пластинок, собранных в столбики. ¬се пластинки в столбиках соединены последовательно, а сами столбики Ц параллельно.

ћеханизм возникновени€ электрического импульса в пластинках электрического органа ничем существенным не отличаетс€ от генерации его в нерве, концевой пластинке или мышечном волокне. ƒаже величина импульса -150 м¬ Ц €вл€етс€ обычной дл€ нервных и мышечных клеток. ќднако, благодар€ тому, что у угр€ пластинки собраны в столбики по 6 -10 тыс€ч, соединЄнные последовательно, общее напр€жение может достигать 600 ¬. ” скатов пластинок в каждом столбике немного Ц не больше 1000, зато столбиков, соединЄнных параллельно, около 200; поэтому напр€жение оказываетс€ небольшим, а сила тока значительной.

ƒл€ того, чтобы разр€д достиг максимальной силы, все пластинки должны разр€дитьс€ одновременно, то есть одновременно получить нервный импульс. –абота по координации разр€да совершаетс€ в особом отделе мозга рыб, который, может быть, и регулирует скорость распространени€ нервного импульса, дл€ того чтобы Ђприказыї приходили одновременно.


 

6.  ажетс€, между человеком и инфузорией не осталось ничего общего. Ќо нет! –ецепторные клетки человека и птиц, рыб и насекомых, моллюсков и других животных воспринимают окружающий мир, любые его раздражени€ различными органами чувств при помощи сходно устроенных подвижных антенн. –оль подвижных антенн играют жгутики, или подвижные волоски рецепторных клеток любых органов чувств, которые воспринимают раздражение. ¬ устройстве жгутиков разных рецепторных клеток тоже много общего. ¬нутри проход€т две центральные опорные фибриллы (волокна), окружЄнные кольцом из дев€ти пар подвижных фибрилл. “олько в очень редких случа€х этот жгутик бывает видоизменЄн.

∆гутики играют дл€ рецепторной клетки такую же роль, как антенна дл€ радиоприЄмника. »х так и называют Ц рецепторные антенны. ѕри их помощи мы и воспринимаем окружающий мир, јнтенны рецепторных клеток глаза реагируют на световую энергию Ц фотоны. ¬ органе обон€ни€ антенны воспринимают энергию молекул пахучих веществ. јнтенны слуховых клеток реагируют на звук Ц энергию звуковой волны.

„увствительность антенн поразительна. ƒостаточно энергии одного фотона, чтобы зрительна€ клетка возбудилась. ƒл€ антенны обон€тельной клетки Ц одной молекулы пахучего вещества. —лухова€ клетка возбуждаетс€, когда колебани€ барабанной перепонки достигают всего 0,0000000006 миллиметра. Ёто в 10 раз меньше диаметра самого крохотного атома Ц атома водорода.

јнтенны всегда наход€тс€ в беспрерывном движении. Ѕез этого нельз€ воспринимать раздражени€ внешнего мира. ƒвижущиес€ антенны ведут активный поиск раздражителей.

—ходство между рецепторными клетками различных органов чувств, конечно, неполное. ¬ зрительных клетках, например, содержитс€ особое вещество, называемое зрительным пурпуром, которое измен€етс€ под действием света, Ѕлагодар€ этой фотохимической реакции и происходит воспри€тие света. ¬ других клетках его нет.

ѕочему так много сходства в строении различных рецепторных клеток, сказать трудно. ¬идимо, конструкци€ оказалась очень удачной; поэтому природа, создава€ самые разнообразные органы чувств, и использовала типовые, стандартные детали. ѕрошли миллионы лет, но живые организмы «емли пронесли подвижные антенны от самого зарождени€ жизни до наших дней.


 

7. ≈сли поместить кончик корн€ молодого бобового растени€ в воду и измерить разность потенциалов между корнем и наружной средой, то эта величина колеблетс€ с периодом 5 -20 минут, причЄм амплитуда колебаний уменьшаетс€ по мере удалени€ от кончика корн€, а частота сильно зависит от температуры окружающей среды.

ƒл€ изучени€ биоэлектрических €влений часто используютс€ клетки харовых водорослей, имеющие длину несколько сантиметров и диаметр пор€дка дес€тых долей миллиметра. –азность потенциалов между вакуолью и наружной водной средой, в которой живЄт водоросль, равна 0,15 ¬. ќказалось что, как и нервна€ клетка, клетка харовой водоросли способна генерировать потенциал действи€. –еакци€ на раздражение электрическим импульсом при этом принципиально не отличаетс€ от реакции аксона.

‘орма волны потенциала у клетки аксона кальмара и клетки харовой водоросли весьма сходна. — другой стороны, реакци€ растительной клетки намного медленнее: у нервных клеток скорость распространени€ импульса достигает дес€тков метров в секунду, а у растительных Ц лишь несколько сантиметров в секунду. ƒлительность самого импульса Ц миллисекунды дл€ нервных клеток и секунды лил даже дес€тки секунд дл€ растительных клеток. ¬ основе лежит один и тот же механизм Ц способность мембран под воздействием электрического пол€ временно измен€ть свою проницаемость по отношению к определЄнным ионам.


 

8. “кани живых организмов весьма разнородны по составу. ќрганические вещества, из которых состо€т плотные части тканей, представл€ют собой диэлектрики. ќднако жидкости содержат, кроме органических коллоидов, растворы электролитов и поэтому €вл€ютс€ относительно хорошими проводниками.

Ќаибольшую электропроводность имеют спинномозгова€ жидкость (1,8 ќм-1м-1), сыворотка крови; значительно меньше электропроводность внутренних органов, жировой (0,03 ќм-1 м-1) и соединительной тканей.   диэлектрикам следует отнести сухожили€, костную ткань без надкостницы
(10-11 ќм-1м-1).Ёлектропроводность отдельных участков тканей или областей организма, наход€щихс€ между электродами, наложенными на поверхность тела, зависит от сопротивлени€ сло€ кожи и подкожно Ц жировой клетчатки. ѕройд€ через этот слой, ток разветвл€етс€, идЄт множеством параллельных путей с наименьшим сопротивлением вдоль кровеносных, лимфатических сосудов, нервных стволов.

¬ структуре тканей имеютс€ системы, состо€щие из двух хорошо провод€щих ток сред (тканева€ жидкость), разделЄнных диэлектриком. Ќапример, в основном структурном элементе тканей Ц клетке у наружного сло€ протоплазмы (клеточной мембраны или оболочки) весьма низка€ электропроводность, а у остальной части протоплазмы достаточно высока€ проводимость. “акие системы в электрическом отношении подобны конденсаторам. ѕри прохождении по ткан€м электрического тока имеют место пол€ризационные €влени€, например, происходит скопление зар€дов (ионов) у полупроницаемых перегородок. Ёто также придаЄт ткан€м Ємкостные свойства.

“аким образом, эквивалентна€ схема тканей организма состоит из сопротивлений и конденсатора, включЄнных последовательно (например, дл€ сло€ кожи и подкожной клетчатки) или параллельно (дл€ глубоколежащих тканей); например, конечность, на которую наложены электроды, имеет сопротивление пор€дка 1000 Ц 3000 ќм и Ємкость 0,01 Ц 0,02 мк‘. ѕроводимость такого участка зависит также от частоты тока.


 

9. ѕервые бесспорные доказательства существовани€ электрических процессов в растительных ткан€х были получены в середине XIX века. “ак называемые токи повреждени€, ранее обнаруженные у животных, обнаружились и в различных растительных ткан€х. —резы листьев, стебл€, клубней всегда зар€жены отрицательно по отношению к нормальной ткани.

≈сли разрезать €блоко пополам и вынуть середину, то оба электрода, приложенные к кожуре, не вы€в€т разницы потенциалов. ≈сли же один электрод приложить к кожуре, а другой перенести во внутреннюю часть м€коти, гальванометр отметит по€вление тока повреждени€.

—тали накапливатьс€ сведени€ об электрических €влени€х, сопровождающих фотосинтез, дыхание. ¬ы€снилось, что в момент гибели некоторых растительных тканей их потенциал резко возрастает. »ндийский исследователь Ѕос соединил внешнюю и внутреннюю части зелЄной горошины с гальванометром и затем нагрел еЄ до температуры 60оC. ѕри этом был зарегистрирован электрический потенциал 0,05¬!

Ќекотора€ разность электрических потенциалов существует и между различными анатомическими элементами неповреждЄнных органов растений. “ак, центральна€ жилка каштана, табака, тыквы электроположительна по отношению к поверхности листа. Ќаблюдаетс€ также разность потенциалов между различными част€ми цветка. ƒл€ обозначени€ таких €влений использовали термин Ђтоки поко€ї - в отличие от обширного класса электрических процессов, возникающих в живых ткан€х под вли€нием раздражителей и называемых токами действи€.


 

10. —пособность многих цветов и листьев складыватьс€ или раскрыватьс€ в зависимости от времени суток обусловливаетс€ электрическими сигналами, представл€ющими собой потенциал действи€.

ќказываетс€, что при механическом раздражении некоторых частей цветка возникают электрические импульсы, передающиес€ по железистым клеткам в провод€щие пучки. ѕотенциал действи€ как средство управлени€ различными физиологическими функци€ми присущ, по-видимому, всем высшим растени€м. ƒвижени€ листьев мимозы тоже управл€ютс€ с помощью электрической системы сигнализации. ќпускание листьев мимозы под действием механического раздражител€ вызвано сокращением сочленовой подушечки, поддерживающей листовой черенок.

Ѕос установил, что, если сочленовую подушечку мимозы раздражать короткими импульсами электрического тока, еЄ реакци€ (механическое движение) будет не мгновенной, а с запаздыванием на 0,1 секунды. “ака€ скорость реакции сравнима со скорость реакции многих животных. ¬рем€ складывани€ листа составл€ет около 3 секунд. ѕосле непродолжительного поко€ лист начинает подниматьс€. ¬озвращение листа в исходное состо€ние занимает около 16 секунд. ≈сли последовательные раздражени€ осуществл€ть слишком часто, наступает утомление Ц как и при раздражении мышцы животного.

ѕомимо потенциала действи€, возникающего при раздражении ударом, в провод€щих пут€х мимозы может распростран€тьс€ и другой тип возбуждени€ Ц так называема€ медленна€ волна, по€вл€юща€с€ при порезах, надломах, ожогах и химических раздражени€х. Ёта волна св€зана с распространением раневых гормонов Ц специфических веществ, возникающих в ткани при еЄ повреждении. ¬ отличие от потенциалов действи€, возникающих при ударе, медленна€ волна свободно минует сочленовые подушечки. ƒостига€ стебл€, медленна€ волна вызывает возникновение потенциала действи€, передающегос€ вдоль стебл€ и привод€щего к опусканию близлежащих листьев. ѕотенциал действи€ в листе мимозы распростран€етс€ со скоростью 2 см/с. ћимоза реагирует движением листа на раздражение сочленовой подушечки током 0,5 мкј. „увствительность €зыка человека в 10 раз ниже.


 

11.  огда стала €сна электрическа€ природа молнии, Ѕенджамен ‘ранклин смог осуществить главное изобретение своей жизни Ц громоотвод. ќпыты с громоотводом ‘ранклин проводил в 1760 году, но ещЄ в 1754 году чешский св€щенник ѕрокопий ƒивиш построил громоотвод и установил его на своЄм доме в ѕрендице (Ѕогеми€).

√ромоотвод, по словам ‘ранклина, ЂЕлибо предотвращает удар молнии из облака, либо уже при ударе отводит его в «емлю без ущерба дл€ здани€.

Ќижний конец прутка должен уходить в землю настолько, чтобы достичь влажного грунта, возможно, на глубину в два или три фута. ј если пруток изогнут так, чтобы он отходил под землЄй в горизонтальном направлении на рассто€ние в шесть-восемь футов наружу от фундамента и затем снова изгибалс€ вниз на три-четыре фута, то он предохранит от повреждени€ любую часть кладки фундамента.

Ћицо, опасающеес€ молнии и наход€щеес€ во врем€ грозы в не совсем надЄжном доме, поступит хорошо, избега€ садитьс€ около камина, зеркала или любой позолоченной картины и панели. Ѕезопаснее всего сесть в кресло посреди комнаты, положив свои ноги на другое (только не под металлической люстрой, спускающейс€ с потолка на цепи). ≈щЄ безопаснее положить два-три матраца или перины на середине комнаты, сложить их вдвое и водрузить на них кресло, и поскольку те провод€т хуже стен, молни€ не может пойти по ломаному пути через воздух комнаты и матрацы, если она имеет лучший и сплошной проводник в стене. “ам, где это возможно, следует подвесить на шЄлковых шнурах на равном рассто€нии от стен, пола и потолка гамак или подвесную кровать, что даст самое надЄжное укрытие, которое только можно создать в комнате и которое действительно может считатьс€ совершенно безопасным от удара молнииї.

“акие предостережени€ могут сейчас показатьс€ забавными, но тогда они были вполне злободневны.






ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2015-05-07; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 694 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

80% успеха - это по€витьс€ в нужном месте в нужное врем€. © ¬уди јллен
==> читать все изречени€...

2055 - | 1923 -


© 2015-2024 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.022 с.