Mensaje de tensión en la vida silvestre. Electricidad con organismos vivos. La historia del descubrimiento de un fenómeno eléctrico.

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1. Electricidad

2. Historia

4. Electricidad en la naturaleza

1. Electricidad

La electricidad es un conjunto de fenómenos provocados por la existencia, interacción y movimiento de cargas eléctricas. El término fue introducido por el naturalista inglés William Gilbert en su obra "Sobre un imán, cuerpos magnéticos y un imán grande: la Tierra" (1600), que explica el funcionamiento de una brújula magnética y describe algunos experimentos con cuerpos electrificados. Encontró que otras sustancias también tienen la propiedad de ser electrificadas.

2. Historia

Una de las primeras electricidad atrajo la atención del filósofo griego Tales en el siglo VII a. C. BC, quien descubrió que el ámbar frotado contra la lana (griego antiguo? Lekfspn: electrón) adquiere las propiedades de atraer objetos de luz. Sin embargo, durante mucho tiempo, el conocimiento de la electricidad no fue más allá de este concepto. En 1600, apareció el término electricidad en sí ("ámbar"), y en 1663 el burgomaestre de Magdeburgo Otto von Guericke creó una máquina electrostática en forma de bola de azufre montada sobre una varilla de metal, lo que permitió observar no solo el efecto de atracción, sino también el efecto de repulsión. En 1729, el inglés Stephen Gray experimentó con la transmisión de electricidad a distancia y descubrió que no todos los materiales transmiten la electricidad por igual. En 1733, el francés Charles Dufay estableció la existencia de dos tipos de electricidad, vidrio y resina, que fueron detectados frotando vidrio contra seda y resina contra lana. En 1745, el holandés Peter van Muschenbroek crea el primer condensador eléctrico: el Leiden Bank.

La primera teoría de la electricidad es creada por el estadounidense B. Franklin, quien considera la electricidad como un "líquido inmaterial", un fluido ("Experimentos y observaciones sobre la electricidad", 1747). También introduce el concepto de carga positiva y negativa, inventa un pararrayos y con su ayuda demuestra la naturaleza eléctrica del rayo. El estudio de la electricidad pasó a la categoría de ciencia exacta después del descubrimiento de la Ley de Coulomb en 1785.

Además, en 1791, el italiano Galvani publica "Tratado sobre las fuerzas de la electricidad en el movimiento muscular", en el que describe la presencia de corriente eléctrica en los músculos de los animales. Otro italiano Volta en 1800 inventa la primera fuente de corriente continua: una celda galvánica, que es una columna de círculos de zinc y plata separados por papel empapado en agua con sal. En 1802 Vasily Petrov descubrió el arco voltaico.

Michael Faraday - el fundador de la doctrina del campo electromagnético

En 1820, el físico danés Oersted descubrió experimentalmente la interacción electromagnética. Cerrando y abriendo el circuito con corriente, vio las oscilaciones de la aguja de la brújula ubicada cerca del conductor. El físico francés Ampere en 1821 estableció que la conexión entre electricidad y magnetismo se observa solo en el caso de la corriente eléctrica y está ausente en el caso de la electricidad estática. Las obras de Joule, Lenz, Ohm amplían la comprensión de la electricidad. Gauss formula el teorema principal de la teoría de campos electrostáticos (1830).

Basado en la investigación de Oersted y Ampere, Faraday descubrió el fenómeno de la inducción electromagnética en 1831 y creó sobre esta base el primer generador de electricidad del mundo, insertando un núcleo magnetizado en la bobina y registrando la aparición de corriente en las vueltas de la bobina. Faraday descubre la inducción electromagnética (1831) y las leyes de la electrólisis (1834), introduce el concepto de campos eléctricos y magnéticos. El análisis del fenómeno de la electrólisis llevó a Faraday a la idea de que los portadores de las fuerzas eléctricas no son líquidos eléctricos, sino átomos, partículas de materia. “Los átomos de la materia están dotados de alguna manera de fuerzas eléctricas”, dice. Los estudios de Faraday sobre electrólisis jugaron un papel fundamental en la formación de la teoría electrónica. Faraday también creó el primer motor eléctrico del mundo: un cable con una corriente que gira alrededor de un imán. La culminación de la investigación sobre electromagnetismo fue el desarrollo de la teoría de los fenómenos electromagnéticos por parte del físico inglés DK Maxwell. Derivó ecuaciones que vinculan las características eléctricas y magnéticas de un campo en 1873.

En 1880, Pierre Curie descubre la piezoelectricidad. En el mismo año, D. A. Lachinov mostró las condiciones para la transmisión de electricidad a largas distancias. Hertz registra experimentalmente ondas electromagnéticas (1888).

En 1897, Joseph Thomson descubre el portador material de la electricidad: el electrón, cuyo lugar en la estructura del átomo fue indicado más tarde por Ernest Rutherford.

En el siglo XX se creó la teoría de la electrodinámica cuántica. En 1967 se dio otro paso hacia el estudio de la electricidad. S. Weinberg, A. Salam y S. Glashow crearon una teoría unificada de interacciones electrodébiles.

Una carga eléctrica es una propiedad de los cuerpos (caracterizada cuantitativamente por una cantidad física del mismo nombre), que se manifiesta, en primer lugar, en la capacidad de crear un campo eléctrico alrededor de uno mismo y a través de él para influir en otros cargados (es decir, tener una carga eléctrica) cuerpos. Las cargas eléctricas se dividen en positivas y negativas (la elección de qué carga llamar positiva y cuál negativa se considera puramente condicional en la ciencia; sin embargo, esta elección ya se ha hecho históricamente y ahora, aunque condicionalmente, se asigna un signo completamente definido a cada uno de los cargos) ... Los cuerpos cargados con una carga del mismo signo se repelen y los cargados opuestamente se atraen. Cuando los cuerpos cargados se mueven (tanto cuerpos macroscópicos como partículas microscópicas cargadas que llevan corriente eléctrica en conductores), surge un campo magnético y así tienen lugar para fenómenos que permiten establecer la relación entre electricidad y magnetismo (electromagnetismo) (Oersted, Faraday , Maxwell). En la estructura de la materia, la carga eléctrica como propiedad de los cuerpos se remonta a las partículas elementales cargadas, por ejemplo, un electrón tiene una carga negativa y un protón y un positrón son positivos.

La ciencia fundamental más general, que tiene el tema de las cargas eléctricas, su interacción y los campos generados por ellas y que actúan sobre ellas (es decir, cubriendo casi por completo el tema de la electricidad, con la excepción de detalles tales como las propiedades eléctricas de sustancias, como la conductividad eléctrica (etc.) - Esto es electrodinámica. Las propiedades cuánticas de los campos electromagnéticos, partículas cargadas (etc.) son estudiadas por la electrodinámica cuántica más profundamente, aunque algunas de ellas pueden explicarse mediante teorías cuánticas más simples.

4. Electricidad en la naturaleza

Una manifestación sorprendente de la electricidad en la naturaleza son los rayos, cuya naturaleza eléctrica se estableció en el siglo XVIII. Los rayos han provocado durante mucho tiempo incendios forestales. Según una de las versiones, fue un rayo lo que condujo a la síntesis inicial de aminoácidos y la aparición de vida en la tierra (el experimento de Miller-Urey y la teoría de Oparin-Haldane).

Para los procesos en el sistema nervioso de humanos y animales, la dependencia del rendimiento de la membrana celular para los iones de sodio del potencial del ambiente intracelular es de importancia decisiva. Después de aumentar el voltaje en la membrana celular, el canal de sodio se abre durante un tiempo del orden de 0,1 a 1,0 ms, lo que conduce a un aumento abrupto del voltaje, luego la diferencia de potencial a través de la membrana vuelve a su valor original. El proceso descrito se denomina brevemente impulso nervioso. En el sistema nervioso de animales y humanos, la información de una célula a otra se transmite por impulsos nerviosos de excitación con una duración de aproximadamente 1 ms. La fibra nerviosa es un cilindro lleno de electrolito. La señal de excitación se transmite sin una disminución de la amplitud debido al efecto de un aumento a corto plazo de la permeabilidad de la membrana a los iones de sodio.

Muchos peces usan electricidad para protegerse y buscar presas bajo el agua. Las descargas de voltaje de la anguila eléctrica sudamericana pueden llegar a los 500 voltios. La potencia de las descargas de la rampa eléctrica puede alcanzar los 0,5 kW. Los tiburones, las lampreas y algunos bagres usan electricidad para buscar presas. El órgano eléctrico del pez opera a una frecuencia de varios cientos de hercios y genera un voltaje de varios voltios. El campo eléctrico es capturado por electrorreceptores. Los objetos en el agua distorsionan el campo eléctrico. Por estas distorsiones, los peces navegan fácilmente en aguas turbulentas.

5. La imagen de la electricidad en la cultura

En la mitología, hay dioses que son capaces de lanzar descargas de rayos: entre los griegos, Zeus, Júpiter, Volgenche del panteón de Mari, Agni es el dios de los hindúes, una de cuyas formas es el rayo, Perun es el dios de trueno en el panteón ruso antiguo, Thor es el dios de los truenos y tormentas en la mitología germánica-escandinava.

Fue una de las primeras en intentar comprender la imagen de la electricidad de Mary Shelley en el drama "Frankenstein o Modern Prometheus", donde aparece como una fuerza que puede utilizarse para revivir cadáveres. En la caricatura de Disney Black Cloak, está el antihéroe Megavolt que gobierna la electricidad, y en la animación y los juegos japoneses, hay Pokémon eléctricos (el más famoso de los cuales es Pikachu).

6. Producción y uso práctico

Carga de la naturaleza de la electricidad de Faraday

Generación y transmisión

Los primeros experimentos de la antigüedad, como los experimentos de Thales con palos de ámbar, fueron en realidad los primeros intentos de estudiar cuestiones relacionadas con la producción de energía eléctrica. Este método ahora se conoce como efecto triboeléctrico y, aunque puede atraer objetos ligeros y generar chispas, es esencialmente extremadamente ineficaz. Una fuente funcional de electricidad apareció solo en el siglo XVIII, cuando se inventó el primer dispositivo para generarla, un polo de voltaje. Ésta y su versión moderna, la batería eléctrica, son fuentes químicas de corriente eléctrica: su trabajo se basa en la interacción de sustancias en el electrolito. La batería proporciona la capacidad de obtener electricidad cuando se necesita, es una fuente de energía multifuncional y generalizada, que es muy adecuada para su uso en diversas condiciones y situaciones, pero su reserva de energía es finita, y después de que esta última se agota, la batería debe ser reemplazado o recargado. Para satisfacer las necesidades más importantes de una mayor cantidad, la energía eléctrica debe generarse y transmitirse continuamente a través de líneas eléctricas.

Por lo general, se utilizan generadores electromecánicos para generarlo, ya sea mediante la quema de combustibles fósiles o utilizando energía de reacciones nucleares, o por la fuerza de las corrientes de aire o agua. La turbina de vapor moderna, inventada por Charles Parsons en 1884, genera actualmente alrededor del 80% de toda la electricidad del mundo, utilizando una u otra fuente de calefacción. Estos dispositivos ya no se parecen al generador de disco unipolar de Faraday, creado por él en 1831, pero todavía se basan en el principio de inducción electromagnética, que descubrió: la generación de una corriente eléctrica en un circuito cerrado cuando cambia el flujo magnético que lo atraviesa. . Hacia fines del siglo XIX, se inventó el transformador, que hizo posible transmitir electricidad de manera más eficiente a mayor voltaje y menor amperaje. A su vez, la eficiencia de la transmisión de energía permitió generar electricidad en centrales eléctricas centralizadas con el beneficio de estas últimas y luego redirigirla a distancias bastante largas hacia los consumidores finales.

La generación de electricidad a partir de energía eólica cinética está ganando popularidad en muchos países del mundo.

Dado que es difícil almacenar electricidad en cantidades que serían suficientes a escala nacional, es necesario mantener un equilibrio: generar exactamente tanta electricidad como la que consumen los usuarios. Para hacer esto, las empresas de energía deben predecir cuidadosamente la carga y coordinar constantemente el proceso de producción con sus plantas de energía. Al mismo tiempo, se mantiene en reserva una cierta cantidad de capacidades para asegurar las redes eléctricas en caso de ciertos problemas o pérdidas de energía.

A medida que avanza la modernización y se desarrolla la economía de un país, la demanda de electricidad aumenta rápidamente. En particular, para los Estados Unidos, este indicador fue de 12% de crecimiento anual durante el primer tercio del siglo XX, y ahora se está observando ese progreso en economías de desarrollo tan intensivo como China e India. Históricamente, el crecimiento de la demanda de electricidad ha superado indicadores similares para otros tipos de vectores de energía. También debe tenerse en cuenta que la preocupación por el impacto ambiental de la generación de energía ha llevado a centrarse en generar electricidad a partir de fuentes renovables, especialmente el viento y el agua.

Solicitud

Lámpara eléctrica

El uso de electricidad proporciona una forma bastante conveniente de transferir energía y, como tal, se ha adaptado para una gama sustancial y creciente de aplicaciones prácticas. Uno de los primeros usos comunes de la electricidad fue la iluminación; las condiciones para esto se crearon después de la invención de la lámpara incandescente en la década de 1870. Si bien la electrificación conlleva sus propios riesgos, reemplazar las llamas abiertas con iluminación eléctrica ha reducido significativamente la cantidad de incendios en el hogar y el trabajo.

En general, desde el siglo XIX, la electricidad se ha incluido estrechamente en la vida de la civilización moderna. La electricidad se usa no solo para la iluminación, sino también para transmitir información (telégrafo, teléfono, radio, televisión), así como para poner en movimiento mecanismos (motor eléctrico), que se usa activamente en el transporte (tranvía, metro, trolebús, eléctrico tren) y en electrodomésticos (plancha, robot de cocina, lavadora, lavavajillas).

Para la obtención de electricidad se han creado centrales eléctricas equipadas con generadores eléctricos, y para su almacenamiento, acumuladores y baterías eléctricas.

Hoy en día, la electricidad también se usa para producir materiales (electrólisis), procesarlos (soldar, perforar, cortar), matar criminales (silla eléctrica) y hacer música (guitarra eléctrica).

La ley de Joule-Lenz sobre el efecto térmico de la corriente eléctrica determina las posibilidades de calefacción eléctrica de espacios. Aunque este método es bastante versátil y proporciona un cierto grado de controlabilidad, se puede considerar como innecesariamente intensivo en recursos, debido al hecho de que generar la electricidad utilizada en él ya requería la producción de calor en la planta de energía. En algunos países, como Dinamarca, incluso se ha aprobado una legislación que restringe o prohíbe por completo el uso de medios de calefacción eléctrica en los nuevos hogares. Al mismo tiempo, la electricidad es una fuente práctica de energía para la refrigeración y el aire acondicionado es una de las áreas de mayor crecimiento de la demanda de electricidad.

Bibliografía

1. Borgman I.I. - "Electricidad"

2. Matveev A. N. - "Electricidad y magnetismo"

3. Paul R. V. - "La doctrina de la electricidad"

4. Tamm I. Ye. - "Fundamentos de la teoría de la electricidad"

5. Franklin V. - "Experimentos y observaciones sobre la electricidad"

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Diapositiva 2

La historia del descubrimiento de un fenómeno eléctrico.

Por primera vez, Tales de Mileto llamó la atención sobre la carga eléctrica 600 años antes de Cristo. Descubrió que el ámbar, frotado contra la lana, adquirirá las propiedades de atraer objetos ligeros: pelusa, trozos de papel. Más tarde se creyó que solo el ámbar posee esta propiedad. A mediados del siglo XVII, Otto von Garicke desarrolló una máquina de fricción eléctrica. Además, descubrió la propiedad de la repulsión eléctrica de los objetos cargados unipolarmente, y en 1729 el científico inglés Stephen Gray descubrió la separación de los cuerpos en conductores de corriente eléctrica y aislantes. Pronto, su colega Robert Simmer, al observar la electrificación de sus medias de seda, llegó a la conclusión de que los fenómenos eléctricos se deben a la división en cargas positivas y negativas de los cuerpos. Los cuerpos, al rozarse entre sí, provocan la electrificación de estos cuerpos, es decir, la electrificación es la acumulación de una carga del mismo tipo en un cuerpo, y las cargas del mismo signo son repelidas, y las cargas de diferente signo son atraídas hacia entre sí y compensados ​​cuando están conectados, haciendo que el cuerpo sea neutral (descargado). En 1729 Charles Dufay estableció que hay dos tipos de cargos. Los experimentos llevados a cabo por Dufay dicen que una de las cargas se formó frotando vidrio contra seda y la otra frotando resina contra lana. El concepto de cargas positivas y negativas fue introducido por el naturalista alemán Georg Christoph. El primer investigador cuantitativo fue la ley de interacción de cargas, establecida experimentalmente en 1785 por Charles Coulomb con la ayuda del sensible equilibrio torsional desarrollado por él.

Diapositiva 3

¿Por qué a las personas electrificadas se les levanta el pelo?

El cabello se electrifica con la misma carga. Como saben, las cargas del mismo nombre son repelidas, por lo que el cabello, como las hojas de un sultán de papel, diverge en todas direcciones. Si algún cuerpo conductor, incluido un ser humano, está aislado del suelo, entonces puede cargarse a un alto potencial. Entonces, con la ayuda de una máquina electrostática, el cuerpo humano puede cargarse a un potencial de decenas de miles de voltios.

Diapositiva 4

¿La carga eléctrica colocada en este caso en el cuerpo humano tiene algún efecto sobre el sistema nervioso?

El cuerpo humano es un conductor de electricidad. Si está aislado del suelo y cargado, entonces la carga se ubica exclusivamente en la superficie del cuerpo, por lo tanto, la carga a un potencial relativamente alto no afecta el sistema nervioso, ya que las fibras nerviosas se encuentran debajo de la piel. La influencia de una carga eléctrica sobre el sistema nervioso se siente en el momento de la descarga, en el que se produce una redistribución de cargas en el cuerpo. Esta redistribución es una corriente eléctrica a corto plazo que no pasa por la superficie, sino por el interior del cuerpo.

Diapositiva 5

¿Por qué los pájaros se sientan impunemente sobre cables de alto voltaje?

El cuerpo del pájaro posado sobre el alambre es una rama de la cadena conectada en paralelo a la sección del conductor entre las patas del pájaro. Cuando dos secciones del circuito están conectadas en paralelo, la magnitud de las corrientes en ellas es inversamente proporcional a la resistencia. La resistencia del cuerpo del ave es enorme en comparación con la resistencia de la corta longitud del conductor, por lo que la cantidad de corriente en el cuerpo del ave es insignificante e inofensiva. También debe agregarse que la diferencia de potencial en el área entre las patas del ave es pequeña.

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Pescado y electricidad.

Piscis usa descargas: para iluminar su camino; proteger, atacar y aturdir a la víctima; - transmitirse señales entre sí y detectar obstáculos de antemano

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Los peces eléctricos más famosos son la anguila eléctrica, la raya eléctrica y el bagre eléctrico. Estos peces tienen órganos especiales para almacenar energía eléctrica. Las pequeñas tensiones que surgen en las fibras musculares ordinarias se resumen aquí debido a la inclusión secuencial de muchos elementos individuales, que están conectados por nervios, como conductores, en baterías largas.

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Mantarrayas.

"Este pez hace que los animales que quiere atrapar se congelen al dominarlos con la fuerza del golpe que vive en su cuerpo". Aristóteles

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Bagre.

Los órganos eléctricos están ubicados casi a lo largo de todo el cuerpo del pez, dando descargas con voltajes de hasta 360 V.

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ANGUILA ELECTRICA

Los órganos eléctricos más poderosos se encuentran en las anguilas que viven en los ríos de la América tropical. Sus descargas alcanzan un voltaje de 650 V.

Diapositiva 11

El trueno es uno de los fenómenos más formidables.

El trueno y el relámpago son uno de los fenómenos formidables, pero majestuosos, con los que el hombre ha estado preparado desde la antigüedad. El elemento furioso. Cayó sobre él en forma de un relámpago gigante cegador, formidables golpes atronadores, lluvia y granizo. Por miedo a una tormenta, la gente lo deificaba, considerándolo un instrumento de los dioses.

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Relámpago

Muy a menudo, vemos relámpagos, que recuerdan a un río sinuoso con afluentes. Tal rayo se llama lineal; su longitud, cuando se descarga entre las nubes, alcanza más de 20 km. Otros tipos de rayos son mucho menos comunes. Una descarga eléctrica en la atmósfera en forma de rayo lineal es una corriente eléctrica. Además, la intensidad actual cambia en 0,2 - 0,3 segundos. Aproximadamente el 65% de todos los rayos. Los que se observan en nuestro país tienen una intensidad de corriente de 10.000 A, pero rara vez alcanzan los 230.000 A. El canal del rayo, por donde fluye la corriente, se calienta fuertemente y brilla intensamente. La temperatura del canal alcanza decenas de miles de grados, la presión aumenta, el aire se expande y atraviesa, por así decirlo, una explosión de gases calientes. Percibimos esto como un trueno. Un rayo sobre un objeto en el suelo puede provocar un incendio.

Diapositiva 13

Cuando cae un rayo, como un árbol. Se calienta, la humedad se evapora y la presión del vapor formado y los gases calientes conducen a la destrucción. Para proteger los edificios de las descargas de rayos, se utilizan pararrayos, que son una varilla de metal que se eleva por encima del objeto protegido.

Diapositiva 14

Relámpago.

En los árboles de hoja caduca, la corriente fluye dentro del tronco a lo largo del núcleo, donde hay mucha savia, que bajo la acción de la corriente hierve y los vapores rompen el árbol.

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Lo usamos todos los dias. Es parte de nuestra vida diaria, y muy a menudo desconocemos la naturaleza de este fenómeno. Se trata de electricidad.

Pocas personas saben que este término apareció hace casi 500 años. El físico inglés William Hilbert estudió los fenómenos eléctricos y notó que muchos objetos, como el ámbar, atraen partículas más pequeñas después del frotamiento. Por lo tanto, en honor a la resina fósil, llamó a este fenómeno electricidad (de Lat. Electricus - ámbar). Por cierto, mucho antes de Gilbert, el antiguo filósofo griego Tales notó las mismas propiedades del ámbar y las describió. Pero el derecho a ser llamado pionero todavía correspondía a William Gilbert, porque hay una tradición en la ciencia: quien primero comenzó a estudiar es el autor.

Las personas que domesticaron la electricidad

Sin embargo, el asunto no fue más allá de descripciones e investigaciones primitivas. Solo en los siglos XVII-XVIII el tema de la electricidad recibió una cobertura sustancial en la literatura científica. Entre quienes, después de W. Hilbert, estudiaron este fenómeno, se puede nombrar a Benjamin Franklin, quien es conocido no solo por su carrera política, sino también por sus estudios de la electricidad atmosférica.

El físico francés Charles Coulomb lleva el nombre de la unidad de medida de la carga eléctrica y la ley de interacción de las cargas eléctricas. Luigi Galvani, Alessandro Volt, Michael Faraday y André Ampere también contribuyeron por igual. Todos estos nombres se conocen desde la escuela. En el campo de la electricidad, nuestro compatriota Vasily Petrov, que descubrió el arco voltaico a principios del siglo XIX, también realizó su investigación.

"Arco voltaico"

Podemos decir que, a partir de este momento, la electricidad deja de ser las intrigas de las fuerzas naturales y poco a poco comienza a entrar en la vida de las personas, aunque hasta el día de hoy existen secretos en este fenómeno.

Podemos decir de manera inequívoca: si los fenómenos eléctricos no existieran en la naturaleza, entonces es posible que hasta ahora no se hubiera descubierto nada de ese tipo. En la antigüedad, asustaban la mente frágil de una persona, pero con el tiempo intentó domar la electricidad. Los resultados de estas acciones son tales que ya es imposible imaginar la vida sin él.

La humanidad pudo "domesticar" la electricidad

¿Cómo se manifiesta la electricidad en la naturaleza?

Naturalmente, cuando se trata de electricidad natural, los rayos vienen a la mente de inmediato. Por primera vez, el político estadounidense mencionado anteriormente comenzó a estudiarlos. Por cierto, en la ciencia existe una versión de que los rayos tuvieron un impacto significativo en el desarrollo de la vida en la Tierra, ya que los biólogos han establecido el hecho de que se necesita electricidad para sintetizar aminoácidos.

El rayo es una poderosa descarga de electricidad.

Todo el mundo conoce la sensación cuando, al tocar a alguien o algo, se produce una descarga eléctrica, lo que provoca leves molestias. Esta es una manifestación de la presencia de corrientes eléctricas en el cuerpo humano. Por cierto, el sistema nervioso funciona mediante impulsos eléctricos que viajan desde el área irritada hasta el cerebro.

Dentro de las neuronas del cerebro, las señales se transmiten eléctricamente.

Pero no solo el hombre genera corrientes eléctricas en sí mismo. Muchos habitantes de los mares y océanos son capaces de generar electricidad. Por ejemplo, una anguila eléctrica puede crear un voltaje de hasta 500 voltios y la potencia de carga de una mantarraya alcanza los 0,5 kilovatios. Además, ciertas especies de peces utilizan un campo eléctrico que crean a su alrededor, con la ayuda del cual pueden navegar fácilmente en aguas fangosas y a una profundidad donde la luz del sol no penetra.

Anguila eléctrica del río Amazonas

Electricidad al servicio del hombre

Todo esto se convirtió en un requisito previo para el uso de la electricidad con fines humanos domésticos e industriales. Ya a partir del siglo XIX empezó a entrar en uso constante y, en primer lugar, para la iluminación de locales. Gracias a él, fue posible crear equipos para transmitir información a grandes distancias mediante la radio, la televisión y el telégrafo.

Electricidad para transmitir información

Ahora es difícil imaginar la vida sin corriente eléctrica, porque todos los dispositivos habituales funcionan exclusivamente a partir de ella. Al parecer, esto sirvió de impulso para la creación de dispositivos de almacenamiento de energía eléctrica (baterías) y generadores eléctricos para aquellos lugares donde aún no han llegado los postes de alta tensión.

Además, la electricidad es el motor de la ciencia. Muchos dispositivos que utilizan los científicos para estudiar el mundo que los rodea también funcionan a partir de él. La electricidad va conquistando poco a poco el espacio. En las naves espaciales hay baterías potentes, se están instalando paneles solares en el planeta y se instalan molinos de viento, que reciben energía de la naturaleza.

La electricidad es el motor de la ciencia

Y, sin embargo, este fenómeno todavía está envuelto en misterio y oscuridad para muchas personas. Incluso a pesar de la educación escolar, algunos admiten que no comprenden completamente los principios de la electricidad. También hay quienes están confundidos en términos. No siempre pueden explicar cuál es la diferencia entre voltaje, potencia y resistencia.

Es poco probable que Luigi Galvani, quien descubrió la electricidad "animal" a finales del siglo XVIII, y Niels Bohr, quien sugirió un modelo planetario del átomo a principios del siglo XX, asumieran que sus descubrimientos no solo iniciarían la uso generalizado y creciente de la electricidad, pero también sirven como base para la investigación científica para desentrañar el mayor misterio de la naturaleza: ¿dónde comienza la vida? ¿Dónde está la línea divisoria entre la naturaleza viva y la inanimada?

La electricidad entró en la vida humana, cambió las condiciones de su trabajo y su vida. Hay muchos ejemplos del uso de la electricidad en la industria, el transporte, las comunicaciones, en la vida cotidiana, en la medicina y el arte. La electricidad hizo posible crear nuevas tecnologías de producción y materiales que no existen en la naturaleza. El coche eléctrico que sustituye al coche, el futuro del transporte personal. Hay muchos ejemplos en la vida en los que la electricidad salvó la vida de una persona.

Un gran logro en el campo de la prótesis. El trabajo en la creación de un corazón artificial es prometedor. Una persona con un corazón trasplantado de una persona que murió en una catástrofe vive años si su corazón y el corazón de su donante tienen compatibilidad biopotencial.

En el proceso de la vida, cada organismo vivo - hombre, animal u otra criatura - crea a su alrededor varios campos y radiaciones. Su imagen compleja refleja el trabajo de los sistemas fisiológicos que aseguran la homeostasis del cuerpo, es decir, la constancia del entorno interno. El estudio de los biocampos y la bioradiación abre nuevas posibilidades de diagnóstico, por lo que científicos de todo el mundo se dedican a estos estudios, entre los que destacan los científicos e ingenieros nacionales. Los métodos de visualización de los campos físicos y la radiación que se describen a continuación permiten expandir significativamente las capacidades de nuestros órganos de los sentidos, observar las profundidades del cuerpo y el cerebro y observar la vida fisiológica en sus cambios. Para el diagnóstico médico, estos métodos son de especial valor, ya que son absolutamente estériles y no invasivos. Además, esta es la base para el diagnóstico precoz, ya que los trastornos funcionales suelen aparecer mucho antes del inicio de la patología irreversible, cuando el paciente aún puede curarse fácilmente.

En interacción con los campos electromagnéticos, la vida surgió y se desarrolló en la Tierra. La electricidad es inherente a todos los seres vivos, incluida su forma más compleja: la vida humana.

Los científicos han hecho mucho en el estudio de esta asombrosa interacción entre la electricidad y los seres vivos, pero la naturaleza todavía nos esconde mucho.

Objeto del artículo: investigar teórica y experimentalmente la aparición de electricidad estática en la naturaleza viva.

Investigar objetivos:

Identificar los factores y condiciones propicias para la generación de electricidad estática.

Establecer la naturaleza del efecto de la electricidad estática en los organismos vivos.

Formular instrucciones para el uso útil de los resultados obtenidos.

Referencia histórica

¿De dónde viene esta palabra - electricidad? La historia de la ciencia sobre el descubrimiento de fenómenos eléctricos puede iniciarse con la investigación de Hilbert, el médico de la reina Isabel de Inglaterra, quien en 1600 publicó su primer tratado científico “Sobre el imán, los cuerpos magnéticos y el gran imán: la Tierra. ". Describió más de 600 experimentos sobre el estudio de fenómenos magnéticos y eléctricos e hizo el primer intento de crear una teoría de la electricidad y el magnetismo.

Hasta 1600, la doctrina de los fenómenos eléctricos se mantuvo prácticamente al nivel de conocimiento de Tales de Mileto, quien, en el siglo VI a.C., fue uno de los primeros en describir la capacidad del ámbar frotado para atraer objetos ligeros hacia sí mismo.

La palabra ámbar proviene del letón gintaras. Los griegos, que recolectaban ámbar transparente de color amarillo dorado en las orillas del Mar Báltico, lo llamaron (electro). Los antiguos romanos y árabes tenían muchos nombres para el ámbar: resina de siglos, lágrimas de las hijas del sol, piedra solar. Desde la antigüedad, ha habido muchas leyendas y tradiciones sobre el ámbar. Aqui esta uno de ellos.

Faetón, el hijo del dios del sol Helios y el oceanis Klymene, persuadió a su padre para que lo dejara viajar por el cielo en un carro dorado en lugar de él mismo. El padre cedió a las persistentes peticiones de su hijo. Faetón se sentó en un carro y corrió por el cielo. Pero los fieros caballos alados sintieron inmediatamente la mano débil del joven. Llevaron el carro, volaron cerca de la Tierra, quemándola con fuego. Un terrible incendio comenzó en la Tierra. El enfurecido Zeus el Tronador arrojó un rayo de fuego al infortunado Faetón y lo mató. El cuerpo cayó al agua del río Eridanus. Las hermanas de Phaeton, las hermosas Heliads, convertidas en álamos costeros, lloraron desconsoladamente a su hermano fallecido. Los árboles delgados en la tumba se inclinaron por el dolor, y las lágrimas amargas de la niña se congelaron como racimos de ámbar en el agua helada.

¿Qué atrajo la atención de los antiguos sobre estas cálidas piedras de asombrosa belleza, que a veces contienen extraños pequeños insectos en su interior? Tenían una propiedad inusual: podían atraer partículas de polvo, trozos de hilo, trozos de papiro. Esta propiedad del ámbar, obviamente, determinó en la antigüedad su nombre en las lenguas de diferentes pueblos: los griegos lo llamaron un electrón - atrayendo hacia sí mismo, los romanos - harpax, que significaba un ladrón, los persas - kavuba, es decir , una piedra capaz de atraer paja.

Se creía que la asombrosa propiedad del ámbar fue descubierta por la hija de Tales de Mileto. Pero lo más probable es que se supiera antes. Así, Humboldt, quien visitó a los indígenas de la cuenca del río Orinoco a fines del siglo pasado, se convenció de que estas tribus, ajenas a la civilización, también conocían las propiedades eléctricas del ámbar. Lo más probable es que la historia del huso de ámbar de la hija del filósofo milesio sea solo un hermoso cuento de hadas antiguo.

En aquellos tiempos lejanos, el ámbar se consideraba un medicamento cosmético válido. Se creía que los collares de ámbar y los rosarios protegían contra la desgracia, las enfermedades y el "mal de ojo". Esta es probablemente la razón por la que en las pinturas de los antiguos flamencos, a menudo se representaba a Madonna con bebés en brazos con collares de ámbar.

En 1551, se publicó el tratado de Cardan "Sobre la precisión", en el que indica que el ámbar atrae varias sustancias y un imán, solo el hierro. Medio siglo después, Hilbert, en su tratado Sobre el imán, utiliza por primera vez la palabra eléctrico: "Los cuerpos eléctricos son los que atraen de la misma forma que el ámbar". Hilbert incluye azufre, vidrio, azabache (una especie de carbón), iris, zafiro, carborundo, diamante de Bristol, amatista, cristal de roca, pizarra, lacre, sal de roca, etc. Resultó que hay bastantes sustancias de este tipo. . Hilbert las llamó sustancias eléctricas y notó que la llama destruye las propiedades eléctricas de los cuerpos adquiridas durante la fricción.

Hombre y electricidad

Desde la antigüedad, el hombre ha intentado comprender los fenómenos de la naturaleza. Muchas hipótesis ingeniosas que explican lo que sucede alrededor de una persona aparecieron en diferentes momentos y en diferentes países. Los pensamientos de los científicos y filósofos griegos y romanos que vivieron incluso antes de nuestra era: Arquímedes, Euclides, Lucrecio, Aristóteles, Demócrito y otros, y ahora ayudan al desarrollo de la investigación científica.

Interesante en el estudio del tema "Electricidad y hombre" las primeras informaciones sobre la electricidad y el magnetismo. Provienen de la antigua ciudad comercial en el mar Mediterráneo de Mileto, su autor es el filósofo milesio Tales (finales del siglo VII - principios del siglo VI a. C.). Los discípulos de Tales acumularon poco a poco información sobre la electrificación, que, en un grado u otro, estaba asociada con un organismo vivo, con una persona. Así que en la antigüedad se conocían las propiedades eléctricas de algunas especies de peces e incluso se utilizaban como remedio. Durante 30 años antes de nuestra era, Diascord usó descargas eléctricas para tratar la gota y el dolor de cabeza. En las crónicas rusas del siglo XIV, hay una descripción a partir de la cual se puede ver que este asombroso remedio curativo también era conocido por los rusos. Electricidad y hombre es una cuestión que interesa al hombre de nuestro tiempo. En el estudio de la electricidad, se llevan a cabo muchos experimentos con la participación de humanos. Por ejemplo, al realizar experimentos con la electrificación de una persona, se lo coloca en un banco aislado. Esto se hace para que todas las cargas permanezcan en el cuerpo y no se escurran al suelo. Los experimentos eléctricos que se llevan a cabo con la participación de una persona no siempre le afectan bien. Entonces, con la ayuda de una máquina electrostática, el cuerpo humano puede cargarse a un potencial de decenas de miles de voltios. El cuerpo humano es un conductor de electricidad. Si está aislado del suelo y cargado, entonces la carga se ubica exclusivamente en la superficie del cuerpo, por lo tanto, la carga a un potencial relativamente alto no afecta el sistema nervioso, ya que las fibras nerviosas se encuentran debajo de la piel. La influencia de una carga eléctrica sobre el sistema nervioso se siente en el momento de la descarga, en el que se produce una redistribución de cargas en el cuerpo. Esta redistribución es una corriente eléctrica a corto plazo que no pasa por la superficie, sino por el interior del cuerpo.

Es posible una descarga eléctrica con un resultado severo con voltajes a partir de aproximadamente 30 V.

El cuerpo humano es conductor de cargas eléctricas, al entrar en contacto se produce una redistribución de cargas y se atraen cargas de diferentes signos (inducción electrostática). Esto sucede si lleva la mano a una manga cargada suspendida de un hilo de seda, en este caso la manga se acercará a la mano.

La corriente conduce a cambios en el cuerpo del organismo. La corriente que atraviesa el cuerpo humano afecta el sistema nervioso central y periférico, provocando trastornos del corazón y la respiración.

Una tormenta eléctrica también es un tipo de electricidad. Según algunos informes, se cree que no se puede pararse entre una multitud durante una tormenta porque los vapores que se liberan cuando las personas respiran aumentan la conductividad eléctrica del aire.

Los órganos del cuerpo humano crean un campo magnético a su alrededor. Se ha establecido que se forma un campo magnético a lo largo del nervio excitable aproximadamente cinco diezmilésimas de segundo antes de que se transmita la excitación. Aparentemente, en el momento de la irritación, las moléculas que llevan una carga cambian de alguna manera su posición en el espacio, permitiendo que una onda de excitación pase a lo largo del nervio. Este movimiento de moléculas es probablemente el motivo de la aparición del campo magnético.

Por primera vez, la electrificación del cuerpo humano fue realizada en 1740 por el abad Nole. El experimento consiste en que el demostrador se eleva sobre un soporte metálico de 80 cm de espesor y se conecta a un generador electrostático, que genera una tensión negativa de 30 kV con respecto al suelo.

El contacto eléctrico del demostrador con la plataforma debe ser impecable y para ello deberá quitarse los zapatos. En realidad, una suela de 1 cm de grosor no es obstáculo para las cargas (¡pueden penetrar una capa de aire de sesenta metros!), Pero al mismo tiempo su acumulación se llevaría a cabo de una forma muy desagradable: con la ayuda de muchos pequeños chispas que se deslizan de la planta al pie.

Un cálculo aproximado muestra que con una diferencia de potencial de 300 kV con respecto a la Tierra, el exceso de electrones acumulados en el demostrador, alrededor de 10 billones, es ridículamente pequeño. Esta cifra puede parecer enorme, pero de hecho, si la compara con la cantidad de electrones presentes naturalmente en todos los átomos y moléculas de nuestro cuerpo (alrededor de 1027), entonces su insignificancia se vuelve obvia. Hacemos hincapié en que una acumulación significativa de cargas se ve nuevamente obstaculizada por la fuerza colosal de su repulsión mutua, por lo que el experimento, que proporciona a los espectadores efectos sorprendentes, permanece completamente seguro.

Primero, el cabello se eriza. Muestran la distribución del campo eléctrico cerca de la cabeza, es decir, la dirección de las líneas de fuerza: perpendicular a la superficie conductora, como se esperaba.

En segundo lugar, cuando un sujeto electrificado estira su dedo índice hacia la llama, lleva una varilla de metal a otra varilla, conectada a tierra, sostenida por su asistente, luego una chispa salta entre las varillas (la varilla del demostrador está cargada negativamente, la varilla conectada a tierra está positivamente ).

En tercer lugar, se enciende una corona alrededor de la cabeza y los dedos en la oscuridad. Lo curioso: la corona positiva resulta mucho más extensa que la negativa. Esto se debe a la diferente movilidad de los iones positivos y negativos en el aire. Estos últimos se encuentran principalmente en electrones, y los grupos de moléculas adheridas a un electrón son relativamente voluminosos y bastante inactivos.

Electricidad y audición

La electricidad actúa no solo sobre la persona en su conjunto, sino también sobre sus órganos.

R. Brenner, médico del Hospital Maximilian de San Petersburgo, estudió en detalle qué órganos de la audición se ven afectados por una corriente eléctrica. En una obra importante publicada en los años 60 del siglo XIX, resumió los resultados de su propia investigación y los datos de otros autores. El propósito de su trabajo es el desarrollo de terapias para enfermedades de los órganos auditivos sobre la base de leyes fisiológicas más generales. Los resultados de estudios sobre la ocurrencia y naturaleza de las sensaciones auditivas han demostrado que en pacientes (que padecen sordera) y personas sanas, son diferentes bajo la acción de corriente continua de diferentes valores. Brenner notó especialmente la dependencia de la sensación en la apertura y cierre de un circuito eléctrico, la ubicación de los electrodos, el tamaño de su superficie. Se utilizaron varios electrodos, se cambió la polaridad y su ubicación. El principal fue un electrodo activo colocado en el conducto auditivo externo relleno con una solución de cloruro de sodio al 1%. El segundo electrodo era una placa de metal delgada de una superficie mucho más grande, ubicada en los experimentos de Brenner y los investigadores posteriores en el cuello o el antebrazo. Incluso entonces, fue posible establecer la ocurrencia de sensaciones auditivas en personas que oyen normalmente en condiciones en las que el cátodo es el electrodo activo ubicado en el oído. Debido a su pequeña superficie, la densidad de corriente del cátodo es mucho mayor que la del ánodo. Con esta disposición de los electrodos, surge una clara sensación auditiva cuando el

Circuito eléctrico de CC, cuando el circuito está abierto, no lo está. El fenómeno opuesto ocurre cuando el área de los electrodos y su ubicación cambian, cuando los ánodos son el electrodo ubicado en el canal auditivo y el cátodo es el electrodo de mayor superficie. La sensación de sonido se produce cuando se abre el circuito. Las sensaciones auditivas son evaluadas de manera diferente por diferentes personas, como timbres, golpes, boom sónico, silbidos. La mayoría de las veces se considera que suenan.

De gran importancia para comprender el mecanismo de las sensaciones auditivas fueron los resultados de un estudio en el que se utilizaron corrientes de diferentes frecuencias, lo que permitió establecer la aparición de una sensación musical, la cual se observó al utilizar una corriente con una frecuencia de 1000 Hz y en modo transitorio durante la descarga de un condensador de gran capacidad. La determinación de la frecuencia actual a la que aparecen las sensaciones auditivas se realizó en comparación con la sensación del sonido de un diapasón sintonizado a una determinada frecuencia. La generalización de los resultados obtenidos ha ampliado significativamente la comprensión del mecanismo de percepción auditiva. Los investigadores de la audición han establecido que solo las fibras delgadas del nervio auditivo son estructuras, cuya irritación con corrientes de varias frecuencias causa sensaciones auditivas en forma de un sonido de tonalidad musical, volumen del sonido, en una palabra, solo que se caracterizan por un percepción diferenciada de un estímulo eléctrico, que está completamente ausente en personas que padecen pérdida auditiva.

Lidiar con la discapacidad auditiva es un problema social. Entre los 60 y los 70 años, aproximadamente una cuarta parte de la población sufre algún grado de pérdida auditiva. La discapacidad auditiva ocurre cuando el aparato de conducción y recepción de sonido está dañado (enfermo). La pérdida auditiva se trata con terapias convencionales; si esto no ayuda, se utilizan amplificadores auditivos.

Soldadura eléctrica en tejidos vivos

Instituto de Soldadura Eléctrica que lleva el nombre de E. O Patona (Ucrania), dirigido por Boris Evgenievich Paton, es el centro de investigación más grande del mundo en el campo de la soldadura eléctrica y la electrometalurgia. Los descubrimientos y desarrollos de sus científicos se utilizan en varios campos de la tecnología y la producción. Y recientemente, la soldadura eléctrica ha comenzado a usarse en medicina. Los patonovitas no solo plantearon y fundamentaron teórica y experimentalmente la idea de conectar tejidos vivos con corriente eléctrica, sino que también, en colaboración con médicos y especialistas en el campo de la electrotermia, la pusieron en práctica.

Se sabe que durante varias generaciones de científicos han trabajado y están trabajando en la creación de nuevos materiales de sutura de alta calidad para cirugía, grapadoras, varios adhesivos para conectar los tejidos calculados. De hecho, desafortunadamente, las operaciones no siempre terminan con éxito: a menudo, una infección penetra en la herida, se produce un proceso inflamatorio y una cicatriz permanece durante mucho tiempo, o incluso para siempre. El uso de corriente eléctrica en cirugía se ha abandonado hace mucho tiempo, ya que el tejido vivo muere en el área de su acción.

Trabajando en el problema de su "soldadura eléctrica", un grupo de científicos logró frenar la viabilidad de órganos y tejidos en la zona de exposición a la corriente eléctrica. La proteína, que está contenida en las células y el espacio intercelular del cuerpo humano, se utilizó como "material de soldadura". Cuando el cirujano, utilizando una pinza especial incluida en el circuito eléctrico de la "máquina de soldar", conecta y comprime los bordes del tejido, bajo la influencia de una corriente eléctrica de cierto voltaje y frecuencia, la proteína se coagula en el sitio de disección de tejido y, por tanto, se "suelda" de forma fiable. Se han establecido experimentalmente los parámetros necesarios del efecto sobre el tejido con una corriente eléctrica (voltaje, frecuencia, duración de la acción, etc.). Experimentalmente (en experimentos con animales de laboratorio) se encontró que 4-6 semanas después de la soldadura, la estructura del tejido vivo se restaura por completo y sin la formación de cicatrices.

La primera práctica mundial de soldadura de tejidos humanos vivos al extraer el estómago de un paciente se realizó en junio de 2000. Hoy en día, la técnica de realizar operaciones con el uso de soldadura eléctrica en la vesícula biliar, el hígado, los intestinos y otros órganos de la cavidad abdominal está siendo desarrollado y dominado. Los científicos, como los verdaderos soldadores, verifican repetidamente (en condiciones de laboratorio) la confiabilidad de las uniones de varios tejidos. Es muy alto: por ejemplo, la costura soldada de un órgano tan delicado como la vesícula biliar puede soportar una presión de hasta 300 mm Hg. Arte. Como resultado, cuando las cirugías humanas comenzaron a realizarse en los últimos dos años, se realizaron más de 500 uniones de tejido electrosoldadas sin un solo caso de complicaciones postoperatorias. Por lo tanto, hay muchas razones para creer en la posibilidad de una expansión significativa del alcance del uso de la soldadura eléctrica en la medicina. Los ingenieros de soldadura ya han creado los equipos automáticos necesarios para ello. Los elementos principales de su unidad de soldadura son una fuente de corriente eléctrica alterna de alta frecuencia y una computadora que controla el funcionamiento de la máquina. También se han creado los conjuntos de instrumentos quirúrgicos convencionales y especiales necesarios para soldar tejidos vivos.

Campo eléctrico

El honor de descubrir la bioelectricidad pertenece al profesor de la Universidad de Boulogne Luigi Galvani. Encontró que una corriente eléctrica que pasa a través del nervio de una pata de rana preparada provoca su contracción (incluso el famoso científico Georg Ohm usó este "dispositivo" durante algún tiempo). Cuando Galvani tocó el cuerpo de la rana con dos conductores hechos de diferentes metales, una corriente los atravesó. Basándose en esta experiencia, Galvani decidió que un cuerpo vivo es la fuente de electricidad animal. Otro profesor italiano, Alessandro Volta, estuvo en total desacuerdo con esta afirmación. Con la ayuda de sus experimentos, demostró que la corriente entre dos conductores surge, incluso si están sumergidos en resina o en una solución similar a ella en composición, por lo que la electricidad animal no tiene nada que ver con ella. Y ambos estaban equivocados: Galvani, en la interpretación de su experiencia, y Volta, en la negación de la (bio) electricidad animal. Por cierto, los descendientes crearon aún más confusión, llamando a la fuente de corriente química que opera en el fenómeno que Volta descubrió galvánica, y al dispositivo para medir la diferencia de potencial de la corriente eléctrica (que reemplazó el pie de la rana): un voltímetro.

Sin embargo, la aparición de un voltímetro y la posibilidad de un registro estable de la electricidad animal sentaron las bases de los métodos para estudiar las características eléctricas de los órganos del cuerpo humano, principalmente el corazón y el cerebro. Los científicos alemanes R. Kelliker e I. Müller (1856) fueron los primeros en descubrir la presencia de fenómenos eléctricos en la contracción del músculo cardíaco en una preparación de rana, y Charpy (1880) y Waller (1887) fueron los primeros en registrar un humano electrocardiograma.

Una fotografía antigua muestra a un anciano semidesnudo sentado en medio de la habitación con las piernas en dos palanganas de soluciones. A la derecha y a la izquierda, hay dos cuencas más en las gradas, en las que se bajan las manos del hombre. La habitación está llena de una especie de aparatos voluminosos conectados por cables a los lavabos. En el rostro de un hombre, expresión de severa determinación, que habla de una extraordinaria fortaleza de ánimo, así se registró el electrocardiograma a principios de este siglo, cuando este método apenas comenzaba a introducirse en la práctica médica. ¿Cuál es la esencia del proceso de electrocardiografía en sí?

Cada fibra muscular, incluida la fibra del músculo cardíaco, está rodeada por una vaina, una membrana que es un obstáculo para el movimiento de iones de sustancias disueltas en los fluidos biológicos de nuestro cuerpo. Algunos iones superan estos obstáculos con mayor facilidad, otros más difíciles, por lo que la concentración de iones fuera y dentro de la fibra no es la misma. Cada ion es una partícula cargada eléctricamente, por lo tanto, se acumula una cantidad diferente de partículas cargadas fuera y dentro de la membrana, y surge una diferencia de potencial eléctrico. Durante la contracción muscular, tienen lugar procesos electroquímicos complejos en la fibra muscular y su membrana, como resultado de lo cual las propiedades de la membrana cambian drásticamente: la permeabilidad aumenta instantáneamente y los iones se precipitan a través de la membrana, que en reposo no podrían atravesarla. . ¡Pero el movimiento de los iones es una corriente eléctrica!

Las mediciones que utilizan microelectrodos en contacto directo con los tejidos del corazón muestran que el cambio de potenciales durante el funcionamiento de este órgano es de aproximadamente 100 mV. Debido a la conductividad eléctrica de los tejidos circundantes, una corriente eléctrica pasa a través del pecho con cada latido del corazón. Al conectar un dispositivo sensible a dos puntos cualesquiera de la superficie del cuerpo, es posible rastrear el cambio en la diferencia de potencial (1-2 mV). Estos cambios, amplificados y registrados en papel, se denominan electrocardiograma (ECG).

La forma del ECG depende del grosor de varias partes del músculo cardíaco, de la ubicación del corazón en el pecho y del estado de sus diversas partes. Si los electrodos se colocan siempre en los mismos puntos del cuerpo, es posible sacar conclusiones adecuadas de la forma de las curvas. En la práctica médica, las más extendidas son las 12 formas estándar de colocar electrodos (derivaciones) en el cuerpo humano. Después de examinar al paciente, el médico recibe 12 curvas, que le permiten, por así decirlo, examinar el corazón del paciente desde diferentes ángulos para hacer un diagnóstico más preciso.

Se muestran electrocardiogramas de una persona sana (a), así como de pacientes con diversas enfermedades cardíacas (b-d). Un ECG normal consta de tres ondas dirigidas hacia arriba (P, R y T) y dos ondas dirigidas hacia abajo (Q y S). Desviaciones de la norma: un cambio en los intervalos de tiempo del ciclo general entre todas o sus fases individuales, un cambio en los valores de amplitud de los voltajes de los dientes, etc.indica una violación del corazón.

Se toma un electrocardiograma usando un electrocardiógrafo, un dispositivo que le permite medir voltajes de 0.01 a 0.50 mV registrando los resultados (en una cinta o en una pantalla de osciloscopio). Si dividimos el voltaje correspondiente al diente en la curva ECG (0.3-0.5 mV) por la resistencia de entrada del electrocardiógrafo (0.5-2 Mohm), obtenemos la intensidad de la corriente (10-11-10-12 A). Conociendo la corriente y el voltaje, es posible estimar la cantidad de energía eléctrica generada por el corazón durante un cierto período de tiempo.

La actividad del cerebro se investiga de manera similar. La electroencefalografía (del griego. Cerebro) es un registro gráfico resumido de los biopotenciales de sus zonas, regiones y zonas, regiones y lóbulos individuales. Sin embargo, la actividad eléctrica del cerebro es pequeña y se expresa en millones de fracciones de voltio, por lo que se registra solo con la ayuda de dispositivos especiales altamente sensibles: electroencefalogramas.

El primer electroencefalograma (EEG) fue tomado en 1913 por el científico ruso V.V. Pravdin-Neminsky. Utilizando un galvanómetro de cuerda, registró varios tipos de cambios en los potenciales del cerebro desnudo de un perro, y también presentó su descripción y clasificación. En 1928, el psiquiatra alemán Berger registró por primera vez las biocorrientes del cerebro humano, utilizando agujas como electrodos de salida, que introdujo en las regiones frontal y occipital de la cabeza. Este método de desviar las biocorrientes cerebrales pronto fue reemplazado por la aplicación de placas de metal (electrodos) en el cuero cabelludo. El EEG refleja tanto las características morfológicas (relacionadas con la estructura) de las estructuras cerebrales como la dinámica de su funcionamiento.

El paciente se coloca en una cabina separada; un conjunto de electrodos sensores con cables que se extienden desde ellos se fijan en su cabeza. Primero, para identificar las características morfológicas del cerebro, se toma un EEG en reposo y luego se registra la dinámica de su funcionamiento: señales de sonido de varias intensidades y frecuencias suenan en la cabina, destellos de luz, se le pide al paciente que sostenga su respirar y, a la inversa, respirar profundamente y exhalar.

El EEG de un adulto sano tiene dos tipos principales de ritmos: ritmo alfa (frecuencia 8-13 Hz, amplitud 25-30 μV) y ritmo beta (frecuencia 14-30 Hz, amplitud 15-20 μV). Para violaciones de la norma, es posible determinar la gravedad y la localización de la lesión (por ejemplo, para identificar el área del tumor o hemorragia). Es interesante notar que cuando ocurre la muerte, la actividad eléctrica del cerebro aumenta muy rápidamente al principio y solo entonces desaparece. A veces se observan impulsos eléctricos irregulares durante una hora.

Otro método de investigación importante está asociado con un campo eléctrico intenso que se crea alrededor de un organismo vivo debido a la acumulación de una carga triboeléctrica en la piel. Esta carga fluye hacia abajo a través del estrato córneo profundamente en el cuerpo, y el tiempo de relajación, dependiendo de la resistencia de la epidermis, puede variar en un amplio rango: de 15 minutos a 10 segundos. La resistencia de la epidermis varía de 10 11 a 10 9 Ohm / cm 2 debido a la difusión del agua a través de los microcapilares durante la respiración cutánea, que es uno de los principales mecanismos de termorregulación. Por lo tanto, la dinámica del campo eléctrico que rodea al cuerpo refleja las reacciones termorreguladoras del cuerpo. Además, el campo eléctrico externo debido a la vibración de la superficie cargada del cuerpo causada por el movimiento mecánico de los órganos internos es modulado por los ritmos del corazón, la respiración, la peristalsis del estómago y los intestinos, microtremor (temblores) del músculos, etc.

Así, la distribución espacio-temporal del campo eléctrico en el espacio que rodea a cualquier objeto biológico en tiempo real refleja el funcionamiento de sus sistemas fisiológicos.

La medicina le debe mucho a los fenómenos eléctricos. El efecto terapéutico de los fenómenos eléctricos en una persona, según observaciones existentes en tiempos lejanos, puede considerarse como una especie de remedio estimulante y psicógeno.

radiografía

En nuestro tiempo, probablemente sea imposible imaginar la medicina sin rayos X. Roentgen descubrió una fuente de radiación fundamentalmente diferente, a la que llamó rayos X. Posteriormente, estos rayos se llamaron rayos X. El mensaje de Roentgen causó sensación. En todos los países, muchos laboratorios comenzaron a reproducir la instalación de Roentgen, a repetir y desarrollar su investigación. Esto despertó un interés especial entre los médicos. Los laboratorios de física donde se creó el equipo que utiliza Roentgen para la obtención de rayos X fueron atacados por médicos y sus pacientes, quienes sospechaban que se habían ingerido agujas, botones metálicos, etc. en su cuerpo. El campo de la electricidad, como sucedió con el nueva herramienta de diagnóstico, radiografías.

Los nuevos avances en ingeniería eléctrica han ampliado en consecuencia las posibilidades de investigar la electricidad "animal". El físico italiano Matteuchi, usando un galvanómetro creado en ese momento, demostró que un potencial eléctrico surge durante la vida de un músculo. Después de cortar el músculo a través de las fibras, conectó su sección transversal con uno de los polos del galvanómetro y la superficie longitudinal del músculo con el otro polo, y recibió un potencial en el rango de 10 a 80 mV. El valor del potencial está determinado por el tipo de músculo. Según Matteuchi, "la biocorriente fluye" desde la superficie longitudinal a la sección transversal y la sección transversal es electronegativa.

Un campo eléctrico estático relativamente débil no parece afectar a una persona de ninguna manera. Solo hay que recordar que vivimos en el campo eléctrico de la Tierra, que es aproximadamente igual a 100 V / m. Durante una tormenta, este campo se multiplica por diez. En un campo eléctrico fuerte, el aire puede ionizarse, lo que, en términos generales, es perjudicial para la salud. Las descargas eléctricas también son posibles, que simplemente pueden matar

En cuanto a los campos electromagnéticos de alta frecuencia, son muy peligrosos, porque provocan un sobrecalentamiento local de los órganos internos y partes del cuerpo. (Por ejemplo, la radiación de microondas con una longitud de onda del orden de 3-10 cm es dañina para los ojos). Como resultado de la exposición a la radiación de microondas en el cuerpo, son posibles trastornos de salud graves y el riesgo de enfermedades oncológicas aumenta significativamente.

Alexander Leonidovich Chizhevsky

Alexander Leonidovich Chizhevsky nació el 8 de febrero de 1897 en la ciudad de Tsekhanovets en la antigua provincia de Grodno, donde entonces había una brigada de artillería, en la que se desempeñaba su padre, un soldado de carrera. En el año del nacimiento de su hijo, Leonid Vasilyevich Chizhevsky tenía el rango de capitán (en 1916 se convirtió en general). Siendo una persona bien educada, estaba interesado en la ciencia, la invención (inventó un transportador para disparar armas a un objetivo invisible desde posiciones cerradas), armas de cohetes. La madre del futuro científico, una persona poética y musical, murió de tuberculosis cuando él aún no tenía un año.

El niño recibió su educación primaria en casa, que incluía las ciencias naturales y las matemáticas, pero su mayor interés desde temprana edad fue despertado por temas humanitarios que correspondían a sus inclinaciones internas: amaba la música, la poesía, la pintura. Los libros se convirtieron en la fuente de su pasión por la astronomía, que fue apoyada por observaciones "nocturnas" del cielo estrellado con la ayuda de un telescopio adquirido para ellos. Estas observaciones despertaron admiración en el niño y le revelaron "el esplendor indescriptible del mundo supramundano". Quedó muy impresionado por las observaciones de la Luna y especialmente del cometa Halley.

Chizhevsky estudió la electricidad atmosférica, es decir, la acción biológica de los iones del aire, moléculas de aire cargadas. La hipótesis sobre la influencia de los iones del aire en la actividad vital de los organismos requería confirmación experimental, y Chizhevsky instala un laboratorio en casa a expensas de su familia (sus parientes vendieron algunas de las cosas y ayudaron a cuidar los animales experimentales). En 1924, se convirtió en empleado del Laboratorio Práctico de Zoopsicología de Kaluga (y pronto miembro de su Consejo Científico), donde realizó muchas observaciones de animales. En 1929, una de las revistas francesas publicó su artículo, que fue el primer trabajo completamente fundamentado sobre el efecto terapéutico de los iones del aire en enfermedades del tracto respiratorio de animales y humanos; fue la primera vez que se utilizó el término "aeroionoterapia". En el mismo año, Alexander Leonidovich fue elegido miembro de la Academia de Ciencias de Toulon.

Cabe señalar que incluso en la era temprana del desarrollo del conocimiento sobre la electricidad, se notó la influencia de las cargas atmosféricas en las plantas y los animales, pero estas observaciones eran ambiguas, al azar y, en la mayoría de los casos, no tenían valor práctico. Solo a principios de este siglo quedó claro que parte del aire (especialmente sus capas adyacentes a la superficie de la tierra) se encuentra en un estado ionizado (la ionización ocurre principalmente bajo la influencia de la radiación de sustancias radiactivas contenidas en la corteza terrestre, también como rayos cósmicos).

Los iones de aire (aeroiones) tienen la capacidad de unirse a sí mismos varias moléculas de gas neutro y formar complejos estables de 10-15 moléculas portadoras de carga. Tal complejo de partículas se llama ión ligero. Al unir a sí mismos las partículas líquidas y sólidas más pequeñas suspendidas en el aire, los iones se vuelven pesados ​​y generalmente inactivos. Tanto los iones ligeros como los pesados ​​tienen dos polaridades: positiva y negativa. La cantidad de iones en el aire varía según las condiciones meteorológicas y geofísicas, la época del año o del día, y otras razones. En el aire del campo o de la montaña, el número de iones de aire ligero de ambos signos en un día soleado alcanza los 1000 V1 cm3 (en algunos centros turísticos su número se eleva a varios miles); Los iones pesados ​​suelen estar ausentes en el aire limpio. En el aire de las ciudades industriales, la cantidad de iones ligeros cae, a veces a 50-100, y la cantidad de iones pesados ​​aumenta a varios miles, incluso a decenas de miles por 1 cm3. Por lo tanto, el estado eléctrico del aire limpio del campo y el aire contaminado de la ciudad es muy diferente.

Esta distinción es importante para la salud humana, porque los iones pesados ​​o pseudo-iones (polvo cargado, hollín, humo, vapores diversos) son dañinos y los iones ligeros, con signo negativo, tienen un efecto beneficioso y curativo en los organismos vivos. El científico que primero estableció este hecho y estudió en detalle la acción de los iones del aire es A. L. Chizhevsky.

Aunque muchos científicos expresaron la idea de la acción biológica de los iones naturales del aire, no tenía fundamento teórico ni experimental y no encontró una aplicación práctica. Y solo Chizhevsky mostró en sus obras la necesidad de controlar la ionización del aire en locales públicos, industriales y residenciales de la misma forma que se regula su temperatura y humedad. Según el propio Chizhevsky, esto sucedió porque casi todos los experimentadores no le dieron importancia a la polaridad de los iones, y estudió especialmente el efecto en los organismos vivos de los iones de aire positivos y negativos por separado.

Para estos fines, aplicó una fuente de alto voltaje con un rectificador, a la que se le conectó un dispositivo metálico con puntas, con la ayuda de la cual recibió -10 4 aeroiones por 1 cm 3, teniendo solo cargas negativas y solo positivas. Los experimentos le permitieron establecer que los iones negativos del aire tienen un efecto beneficioso en el cuerpo y que los positivos suelen tener un efecto adverso (por ejemplo, suprimen el apetito y el crecimiento de las ratas). Posteriormente, el científico realizó numerosas series de experimentos con diversos objetos (plantas, mascotas, etc.), que confirmaron su conclusión.

También descubrió cómo el aire, desprovisto de iones de aire, actúa sobre los animales al establecer un experimento de este tipo: se suministró aire a una cámara de vidrio sellada donde se colocaron los animales de prueba a través de un tubo en el que se insertó un hisopo de algodón suelto (su espesor se determinó de antemano para que absorbiera todos los iones del aire contenidos en el aire sin cambiar su composición química); el grupo de control de animales estaba exactamente en la misma cámara, con la misma dieta y modo de vida, pero el aire se les suministró a través de un tubo libre de un hisopo de algodón. Relativamente después de un corto período de tiempo, los animales de prueba se enfermaron y luego murieron; Chizhevsky descubrió que el aire privado de iones es peligroso para el cuerpo.

Para asegurarse de que los iones de aire son un factor necesario para la vida, el científico, utilizando los mismos dispositivos, creó una ionización artificial del aire ya filtrado dentro de la cámara: detrás de una capa de algodón, solda una punta fina en el tubo, que estaba conectado al polo negativo de la fuente de alto voltaje: animales en En este caso, no se enfermaron y crecieron incluso mejor que los de control.

En 1931, se emitió un decreto del Consejo de Comisarios del Pueblo de la URSS sobre el trabajo científico de A. L. Chizhevsky en esta área; recibió los premios del Consejo de Comisarios del Pueblo y del Comisariado del Pueblo de Tierras de la URSS; Al mismo tiempo, se estableció el Laboratorio Central de Investigación de Ionificación con varias ramas, de las cuales fue nombrado director. En TsNILI, se llevaron a cabo experimentos con miles de objetos biológicos: conejos, ovejas, cerdos, ganado, aves, semillas de varias plantas y las plantas mismas. En todos los casos se estableció el efecto beneficioso de los iones negativos del aire, estimulando el crecimiento y desarrollo de organismos.

Varios años después, estos estudios se confirmaron en los trabajos de científicos nacionales y extranjeros. También se ha confirmado la eficacia del uso de la ionización artificial del aire en la medicina con fines preventivos para mejorar la salud.

Campos electromagnéticos y el cerebro humano

Científicos del Instituto Conjunto de Física de la Tierra que llevan el nombre de O. Yu. Schmidt RAS investigó la influencia de campos físicos de diversa naturaleza (principalmente electromagnéticos) en las reacciones de comportamiento de los organismos vivos, incluidos los humanos. Los campos eléctricos y geomagnéticos atmosféricos débiles (de fondo), que actúan constantemente sobre las criaturas terrestres, son cambiantes: experimentan fluctuaciones anuales, diarias y más rápidas. Pero su presencia y variaciones son tan comunes que, por regla general, no se notan, aunque los parámetros de las oscilaciones de los campos eléctricos y magnéticos naturales son ambiguos y tienen una amplia gama de valores. Por ejemplo, la amplitud (en este caso, la desviación del valor medio) de la intensidad del campo electromagnético es especialmente alta a una frecuencia de 1 Hz a 20 kHz, y se observan resonancias (cambios bruscos) en frecuencias de 8-10, 16-17, 20-24 Hz.

Es de destacar que estas frecuencias se acercan a las frecuencias de los principales ritmos del cerebro humano, también infrasonido, que, según muchos científicos, afecta al subconsciente humano (esto, en particular, explica los casos de horror inexplicable que a veces se apodera de los marineros , ya que una de las fuentes naturales de infrasonido es la excitación en el mar). Numerosos estudios han establecido que esta coincidencia de frecuencias juega un papel importante: los cambios con tal frecuencia de campos eléctricos y magnéticos tienen un efecto adverso en los humanos.

En los últimos años, los científicos han descubierto cuáles deberían ser las desviaciones de los campos físicos de un estado estable, para que sientan lo mismo que, por ejemplo, las tormentas magnéticas de algunas personas. Al mismo tiempo, se reveló un hecho sorprendente: las características físicas de los campos naturales "dañinos" difieren de los "normales" casi imperceptiblemente. Sin embargo, la manifestación de cambios muy pequeños a la vez de varios campos incluso débiles (eléctricos) puede tener un efecto notable si sus acciones son consistentes con los ritmos de los procesos fisiológicos.

Milagros en la médula ósea

A principios de la década de 1950, el Dr. Marcus Singer de la Universidad de Cleveland demostró que los nervios deberían constituir al menos un tercio de la masa total de tejido en las extremidades que se regeneran espontáneamente. Al transportar un nervio extra a la pata amputada de la rana, creció alrededor de 1 cm de tejido nuevo. Pero, ¿es el sistema nervioso capaz de proporcionar la señal eléctrica necesaria para desencadenar el blastema? En busca de una respuesta, Becker comenzó a medir voltajes eléctricos en el lado "exterior" de las propias fibras nerviosas. Según los conceptos tradicionales, solo hay un mecanismo para transmitir una señal eléctrica: impulsos cortos que "corren" a lo largo de la fibra nerviosa. Becker se convenció de que hay otro canal aquí, las células perineales, a través de las cuales fluye la corriente continuamente. Esta corriente, que penetra en la densa red de nervios periféricos, forma los "patrones" del campo de superficie. Tan pronto como se deforma como resultado de una lesión, el tejido perineal comienza a "emitir" electricidad, atrayéndola hacia las entrañas del cuerpo; y si la masa de "nervios" en el área afectada es lo suficientemente grande, las tensiones generadas pueden iniciar la regeneración. De lo contrario, se forman cicatrices.

La fusión de tejido óseo es un ejemplo de la capacidad humana para regenerarse espontáneamente, aunque aquí no sólo "funcionan" los nervios. Cuando se dobla o se rompe, los huesos mismos están polarizados eléctricamente. Su estructura cristalina "cristal" transforma la tensión mecánica en energía eléctrica. Y esta energía interfiere con el mecanismo de reparación celular, ayudando, en primer lugar, a la formación de blastema en la parte dañada. Desafortunadamente, a veces algo le sucede a este mecanismo y la fusión no ocurre. Y entonces solo la electricidad puede ayudar a un tratamiento exitoso.

Los estudios en animales confirmaron esta idea y comenzaron los trabajos en humanos. Al pasar una corriente eléctrica a través de la fractura, el Dr. Carl Brigton y sus colegas de la Universidad de Pensilvania curaron a varios pacientes críticamente enfermos que estaban en riesgo de amputación, después de que las extremidades lesionadas se infectaron. Muchas clínicas en los Estados Unidos han adoptado la experiencia. La electricidad se ha convertido en el tratamiento preferido para las fracturas difíciles de curar. Han surgido varios métodos de electroterapia. Sin embargo, Bassett prefiere las "bobinas" eléctricas, un solenoide, a los electrodos, no es necesario implantarlos. Sus procedimientos tienen un 85% de éxito y espera mejorar los resultados al 95 - 98%.

Bioenergía

En la década de 1950, Robert O. Becker, utilizando equipos electrónicos, comenzó a estudiar la "imagen eléctrica de las heridas". Resultó lo siguiente. Tan pronto como ocurre una herida, las células dañadas comienzan a generar una corriente eléctrica. Al medir el estrés generado por las partes dañadas del cuerpo, Becker descubrió la clave de una de las paradojas más extrañas de la naturaleza, formulada de la siguiente manera: por qué una salamandra poco organizada puede regenerar un tercio de su peso corporal total, mientras que una persona apenas capaz de reparar incluso un solo órgano dañado? Porque solo corrientes de unas pocas mil millonésimas de amperio son capaces de volver al mecanismo evolutivo olvidado.

Guiado por esta consideración, Becker, utilizando electrodos implantados, estimuló la regeneración de la pata delantera amputada de la rata hasta la articulación de la rodilla. La parte en crecimiento de la pata, aunque no era perfecta, tenía una organización de múltiples tejidos, que incluía nuevos músculos, huesos, cartílagos y nervios.

Durante más de 20 años, Becker trabajó persistentemente en la teoría poco ortodoxa, según la cual los animales superiores, ya sea una rana, una rata o una persona, no son capaces de regenerarse naturalmente, ya que sus organismos no producen suficiente electricidad para “activar la mecanismo regenerativo ”, pero si las células se crean correspondientes al“ entorno eléctrico ”, ellas, como las células de una salamandra, pueden transformarse en nuevos tejidos. Es hora de que la medicina tradicional comprenda que la regeneración puede hacer maravillas. El método es aplicable a todos los tejidos: se restauran el cerebro, las terminaciones nerviosas periféricas, los dedos, las extremidades y los órganos. “Si pudiéramos identificar los mecanismos que estimulan la regeneración en la salamandra, entonces nada nos impide hacer lo mismo con los humanos”, dice Becker.

Ahora en el mundo hay muchas operaciones, y aquí también no fue sin electricidad. Quizás, cada persona fue sometida a anestesia en un grado u otro. Los cirujanos recurren a la anestesia local y general para operaciones abdominales y no abdominales. La consecuencia de la anestesia es, por supuesto, dolorosa, pero en muchos casos la operación salva vidas. Y esto es lo principal.

Gran mérito en la creación de anestesia bioeléctrica del Instituto Central de Investigación "Electrónica".

Existe una ciencia como la reanimación, ha logrado mucho. Mientras permanezca la actividad eléctrica del corazón, la lucha por la vida del moribundo continúa y, en muchos casos, la persona puede salvarse.

La cabeza del hombre inclinada hacia un lado temblaba, sus manos temblaban. Los medicamentos fueron de poca ayuda. Habiendo sentado al paciente en una silla, el médico colocó pequeñas placas de metal plateadas en sus sienes: electrodos, fijándolos con un plastar común. Una corriente eléctrica pasó a través de los electrodos hacia el cuerpo del paciente. El movimiento de cabeza y manos disminuyó bajo la influencia de la corriente. Y en mis ojos se encendió la esperanza de recuperación.

Electricidad en cuerpos animales.

Usando la rana como ejemplo, mostraremos cómo puede crear una corriente en el cuerpo de la rana. Galvani de la lal la siguiente experiencia. Habiendo conectado dos alambres de diferentes metales, tocó las patas de la rana recién preparada con el extremo de uno de ellos, y los nervios lumbares con el extremo del otro; mientras que los músculos de la pata se contraían convulsivamente. Esto puede explicarse por el hecho de que el Tao del metal y el líquido del pie forman una celda galvánica. La corriente que se produce cuando el circuito está cerrado irrita las terminaciones nerviosas de la rana.

El pájaro también tiene electricidad en su cuerpo. El cuerpo del pájaro posado sobre el alambre es una rama de la cadena conectada en paralelo a la sección del conductor entre las patas del pájaro. Cuando dos secciones del circuito están conectadas en paralelo, la magnitud de las corrientes en ellas es inversamente proporcional a la resistencia. La resistencia del cuerpo del ave es enorme en comparación con la resistencia del tramo corto del conductor, por lo tanto, la magnitud de la corriente en el cuerpo del ave es despreciable e inofensiva. También se debe agregar que la diferencia de potencial en el área entre las patas del pájaro son pequeñas.

Las aves mueren con mayor frecuencia cuando, sentadas en un cable de línea eléctrica, tocan el poste con el ala, la cola o el pico, es decir, se conectan al suelo.

Otro fenómeno interesante. Cuando se enciende la corriente, los pájaros salen volando de los cables. Esto se debe a que cuando se enciende el alto voltaje, surge una carga eléctrica estática en las plumas de las aves, debido a la presencia de la cual las plumas del ave divergen, como los pinceles de un sultán de papel conectado a un máquina eléctrica. Es esta carga estática la que hace que el pájaro salga volando del cable.

Algunos peces usan corriente para autodefensa. Estos peces se llaman plantas de energía viviente. Los peces eléctricos más famosos son la anguila eléctrica, la raya eléctrica y el bagre eléctrico. Estos peces tienen órganos especiales para almacenar energía eléctrica. La pequeña tensión que surge de las fibras musculares ordinarias se resume aquí debido a la inclusión secuencial de muchos elementos individuales, que están conectados por nervios, como conductores, en baterías largas. Entonces la anguila eléctrica, que vive en las aguas de la América tropical, tiene hasta 8 mil placas, separadas unas de otras por una sustancia gelatinosa. Un nervio de la médula espinal se acerca a cada placa. Desde el punto de vista de la física, estos dispositivos representan una especie de sistema de condensadores de gran capacidad. La anguila, acumulando energía eléctrica en estos condensadores y descargándola a su discreción a través del cuerpo que la toca, produce descargas eléctricas extremadamente sensibles para el ser humano y fatales para los pequeños animales. En una anguila grande que no se descarga durante mucho tiempo, la tensión de la corriente eléctrica en el momento del impacto puede llegar a los 800 V. Por lo general, es algo menor.

Entre otros peces eléctricos, destaca la raya Torpedo, que se encuentra en los océanos Atlántico, Índico y Pacífico. Las dimensiones del torpedo alcanzan los dos metros y sus órganos eléctricos constan de varios cientos de placas. El torpedo es capaz de dar hasta 150 descargas por segundo, 80 V cada una, durante 10-16 segundos. Los órganos eléctricos de los grandes torpedos desarrollan voltajes de hasta 220 V.

En un bagre eléctrico, que produce descargas de hasta 360 V, un órgano eléctrico se encuentra en una capa delgada debajo de la piel en todo el cuerpo.

Un rasgo característico de los peces con órganos eléctricos es su baja susceptibilidad a la acción de una corriente eléctrica. Entonces, por ejemplo, una anguila eléctrica tolera un voltaje de 220 V sin dañarse a sí misma.

Otro pez que se asocia con la electricidad es la lamprea de mar. En estado excitado, emite impulsos eléctricos cortos. Cada uno de esos impulsos es una corriente eléctrica que fluye de una parte del cuerpo de la lamprea a través del agua a otra. La lamprea acepta cualquier cambio en el impulso que envía. Por lo general, tal cambio significa que a no más de diez centímetros de la cabeza hay algún objeto que difiere en su conductividad eléctrica del agua. A menudo, este objeto resulta ser un pez, al que la lamprea se pega inmediatamente con su boca sin mandíbula y comienza a "perforar" un agujero, llegando a la sangre.

¿De dónde obtienen los peces la electricidad?

Las membranas celulares, capaces de "clasificar" los iones positivos y negativos dentro y fuera de la célula, son los "organizadores" de la diferencia de potencial. Dependiendo del estado de la célula, sus membranas tienen diferente conductividad eléctrica. No hay emoción, comienza la clasificación, surge una diferencia de potencial. La célula está excitada, la conductividad ha aumentado, los iones de diferentes lados de la membrana, positivos y negativos, se precipitan entre sí, como resultado de lo cual se establece un potencial cero. En otras palabras, la celda genera corriente eléctrica constantemente. La bioelectricidad, que transfiere cierta información, coordina así los procesos vitales más complejos.

Algunos peces que no tienen órganos eléctricos especiales también emiten descargas. Pero son pequeños y débiles.

Las señales de los peces se detectan fácilmente. Dado que es electromagnético, su componente eléctrico es capturado por electrodos y el componente magnético es capturado por antenas especiales. El componente magnético supera fácilmente las pantallas que son impenetrables a un campo eléctrico normal. Por lo tanto, las señales de los peces se pueden capturar incluso en el aire sobre el acuario utilizando inductores, incluso cuando el acuario donde se encuentran los peces está rodeado por una rejilla de Faraday.

Los peces no solo generan, sino que también reciben señales eléctricas. Tienen cuerpos especiales para esto. Al dar señales, los peces a veces usan un sistema de codificación bastante complejo: vibraciones de baja frecuencia, pulsos de varias frecuencias, duraciones y voltajes. Este lenguaje apenas comienza a descifrarse.

Se sabía que hay cuerpos que son buenos conductores de fluidos eléctricos, mientras que otros son dieléctricos. Benjamin Franklin sugirió que muchos ejemplos de atracción y repulsión de cuerpos cargados pueden explicarse sobre la base de la idea de un exceso o falta de fluido eléctrico. Cuando un electrodo tiene un exceso de fluido eléctrico, se considera positivo y se indica con un signo más, y viceversa.

Franklin describió las cargas eléctricas en términos de más y menos, ya que dos cuerpos que originalmente eran eléctricamente neutrales pueden cargarse frotándolos. La carga en un cuerpo es completamente diferente de la carga en el otro, ya que, aunque estos cuerpos se atraen entre sí, cada uno de ellos repelerá un cuerpo con carga similar. Además, estos dos cuerpos se pueden poner en contacto, de modo que se vuelvan neutrales nuevamente o con carga cero.

Franklin llamó arbitrariamente a la carga "negativa" que aparece en la goma dura cuando se frota contra la lana o el cabello. En consecuencia, el pelaje o el cabello se cargan positivamente.

Evaluación del grado de electrificación

Cuando muchos cuerpos se frotan contra la piel, se observa electrificación. Me dispuse a averiguar qué pelaje está más electrificado. Secar previamente el pelo del gatito y del perro (la electrificación se debilita significativamente con mucha humedad). Durante los experimentos, era necesario asegurarse de que el gatito, el marqués, no tuviera tiempo de lamer su piel y, por lo tanto, violar las condiciones del experimento. Luego frotó el peine por turno sobre el pelo de cada animal la misma cantidad de veces, lo llevó a una manga de aluminio suspendida de un hilo y midió el ángulo de desviación de la vertical. (pestaña.)

Ángulo de deflexión de lana animal Lana

Gatito Suave, aterciopelado

Perro Largo, medio duro

Con base en los resultados del experimento, se puede hacer la siguiente hipótesis: cuanto más rígida es la lana, peor es la capacidad de electrificar otros cuerpos. Es posible que el pelo de gato tenga mejores propiedades electrizantes que el pelo de perro. Sin embargo, para verificar estas afirmaciones, se requiere más investigación con una gran cantidad de experimentos. Es bueno que en esta área el gatito resultó ser el campeón, que en masa, velocidad, potencia de tracción y volumen no pudo superar a su rival de ninguna manera.

¿Es bueno cuando el cabello está electrolizado?

Para averiguar cómo afecta la electricidad a una persona, realicé un experimento.

Cogí dos peines, uno de madera y otro de plástico. Después de peinar el cabello (seco) con peines, resultó que el cabello se sintió atraído por los peines. Pero se sienten más atraídos por un peine de plástico que por uno de madera. Esto se puede explicar por el hecho de que el árbol está menos electrificado. Antes de frotar los peines sobre el cabello, el número de cargas positivas y negativas en el cabello y el peine es el mismo. Después de frotar el peine sobre el cabello, aparece una carga positiva en este último y una carga negativa en el peine.

Cuando el cabello está electrificado, no es muy conveniente y generalmente no es natural, por lo que es mejor usar peines de madera, será mejor para tu cabello y para ti.

La humanidad ha tratado de explicar lógicamente varios fenómenos eléctricos, ejemplos de los cuales observaron en la naturaleza. Entonces, en la antigüedad, el relámpago se consideraba un signo seguro de la ira de los dioses, los marineros medievales temblaban felizmente ante las luces de San Telmo y nuestros contemporáneos tienen mucho miedo de encontrarse con un relámpago en forma de bola.

Todos estos son fenómenos eléctricos. En la naturaleza, todo, incluso tú y yo, se transporta en sí mismo. Si los objetos con grandes cargas de diferentes polaridades se acercan, se produce una interacción física, cuyo resultado visible se convierte en un flujo de plasma frío de color, generalmente de color amarillo o violeta, entre ellos. Su flujo se detiene tan pronto como se equilibran las cargas en ambos cuerpos.

Los fenómenos eléctricos más comunes en la naturaleza son los rayos. Varios cientos golpean la superficie de la Tierra cada segundo. Los rayos caen, por regla general, sobre objetos altos independientes, ya que, de acuerdo con las leyes físicas, la transmisión de una carga fuerte requiere la distancia más corta entre una nube de tormenta y la superficie de la Tierra. Para proteger los edificios de los rayos, sus propietarios instalan pararrayos en los techos, que son estructuras metálicas altas con toma de tierra, que al caer el rayo, permite que toda la descarga se desvíe hacia el suelo.

Otro fenómeno eléctrico, cuya naturaleza no quedó clara durante mucho tiempo. La mayoría de los marineros se ocuparon de él. Las luces se manifestaron de la siguiente manera: cuando un barco golpeó en una tormenta, la parte superior de sus mástiles comenzó a arder con una llama brillante. La explicación del fenómeno resultó ser muy simple: el papel fundamental lo desempeñó el alto voltaje del campo electromagnético, que se observa cada vez antes del inicio de una tormenta eléctrica. Pero los marineros no son los únicos que pueden lidiar con las luces. Los pilotos de grandes aviones de pasajeros también se han encontrado con este fenómeno cuando volaban a través de nubes de ceniza arrojadas al cielo por erupciones volcánicas. Los incendios surgen por la fricción de las partículas de ceniza contra el revestimiento.

Tanto los relámpagos como las luces de San Telmo son fenómenos eléctricos que muchos han visto, pero no todos pudieron afrontarlo. Su naturaleza no se ha entendido completamente. Por lo general, los testigos oculares describen un rayo en forma de bola como una formación esférica luminosa brillante, que se mueve caóticamente en el espacio. Hace tres años, se presentó una teoría que cuestionaba la realidad de su existencia. Si antes se creía que varias bolas de fuego son fenómenos eléctricos, entonces la teoría sugirió que no son más que alucinaciones.

Hay un fenómeno más de naturaleza electromagnética: las auroras boreales. Ocurre debido al efecto del viento solar sobre la aurora boreal superior, similar a destellos de varios colores y generalmente se registra en latitudes bastante altas. Por supuesto, hay excepciones: si es lo suficientemente alto, los habitantes de latitudes templadas pueden ver el resplandor en el cielo.

Los fenómenos eléctricos son un tema de investigación bastante interesante para los físicos de todo el planeta, ya que la mayoría de ellos requieren una justificación detallada y un estudio serio.