Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

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

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Электричество

2. История

4. Электричество в природе

1. Электричество

Электричество - совокупность явлений, обусловленных существованием, взаимодействием и движением электрических зарядов. Термин введён английским естествоиспытателем Уильямом Гилбертом в его сочинении «О магните, магнитных телах и о большом магните -- Земле» (1600 год), в котором объясняется действие магнитного компаса и описываются некоторые опыты с наэлектризованными телами. Он установил, что свойством наэлектризовываться обладают и другие вещества.

2. История

Одним из первых электричество привлекло внимание греческого философа Фалеса в VII веке до н. э., который обнаружил, что потёртый о шерсть янтарь (др.-греч.?лекфспн: электрон) приобретает свойства притягивать легкие предметы. Однако долгое время знание об электричестве не шло дальше этого представления. В 1600 году появился сам термин электричество («янтарность»), а в 1663 году магдебургский бургомистр Отто фон Герике создал электростатическую машину в виде насаженного на металлический стержень серного шара, которая позволила наблюдать не только эффект притягивания, но и эффект отталкивания. В 1729 годуангличанин Стивен Грей провел опыты по передаче электричества на расстояние, обнаружив, что не все материалы одинаково передают электричество. В 1733 году француз Шарль Дюфе установил существование двух типов электричества стеклянного и смоляного, которые выявлялись при трении стекла о шелк и смолы о шерсть. В 1745 г. голландец Питер ван Мушенбрук создает первый электрический конденсатор -- Лейденская банка.

Первую теорию электричества создает американец Б. Франклин, который рассматривает электричество как «нематериальную жидкость», флюид («Опыты и наблюдения над электричеством», 1747 год). Он также вводит понятие положительного и отрицательного заряда, изобретает молниеотвод и с его помощью доказывает электрическую природу молний. Изучение электричества переходит в категорию точной науки после открытия в 1785 году Закона Кулона.

Далее, в 1791 году, итальянец Гальвани публикует «Трактат о силах электричества при мышечном движении», в котором описывает наличие электрического тока в мышцах животных. Другой итальянец Вольта в 1800 году изобретает первый источник постоянного тока -- гальванический элемент, представляющий собой столб из цинковых и серебряных кружочков, разделенных смоченной в подсоленной воде бумагой. В 1802 г. Василий Петров обнаружил вольтову дугу.

Майкл Фарадей -- основоположник учения об электромагнитном поле

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

Опираясь на исследования Эрстеда и Ампера, Фарадей открывает явление электромагнитной индукции в 1831 году и создает на его основе первый в мире генератор электроэнергии, вдвигая в катушку намагниченный сердечник и фиксируя возникновение тока в витках катушки. Фарадей открывает электромагнитную индукцию (1831) и законы электролиза (1834), вводит понятиеэлектрического и магнитного полей. Анализ явления электролиза привел Фарадея к мысли, что носителем электрических сил являются не какие-либо электрические жидкости, а атомы -- частицы материи. «Атомы материи каким-то образом одарены электрическими силами», -- утверждает он. Фарадеевские исследования электролиза сыграли принципиальную роль в становлении электронной теории. Фарадей создал и первый в мире электродвигатель -- проволочка с током, вращающаяся вокруг магнита. Венцом исследований электромагнетизма явилась разработка английским физиком Д. К. Максвеллом теории электромагнитных явлений. Он вывел уравнения, связывающие воедино электрические и магнитные характеристики поля в1873 году.

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

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

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

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

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

4. Электричество в природе

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

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

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

5. Образ электричества в культуре

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

Одной из первых попыталась осмыслить образ электричества Мэри Шелли в драме «Франкенштейн, или Современный Прометей», где оно предстает силой, с помощью которой можно оживлять трупы. В диснеевском мультфильме Чёрный Плащ существует повелевающий электричеством антигерой Мегавольт, а в японской анимации и играх -- электрические покемоны (самый известный из которых Пикачу).

6. Производство и практическое использование

фарадей электричество природа заряд

Генерирование и передача

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

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

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

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

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

Применение

Электрическая лампа

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

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

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

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

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

Список используемой литературы

1. Боргман И.И.- «Электричество»

2. Матвеев А. Н.- «Электричество и магнетизм»

3. Поль Р. В.- «Учение об электричестве»

4. Тамм И. Е.- «Основы теории электричества»

5. Франклин В.- «Опыты и наблюдения над электричеством»

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Электричество - совокупность явлений, обусловленных существованием, взаимодействием и движением электрических зарядов. Открытие электричества: работы и теории естествоиспытателей Франклина, Гальвани, Вольта, Ампера, Кулона, Эрстеда, Фарадея, Гилберта.

презентация , добавлен 29.01.2014


Природа молнии и методы ее измерения. Возникновение статического электричества при накоплении неподвижных зарядов. Шаровая молния как сферический газовый разряд, возникающий при ударе обычной молнии. Проявление электрических явлений в живой природе.

реферат , добавлен 20.10.2009


Изучение биоэлектрических явлений, открытие электрогенеза. Развитие представлений о природе "животного электричества". Механизмы биоэлектрических явлений. Мембранно-ионная теория Бернштейна. Современные представления о природе биоэлектрических явлений.

реферат , добавлен 20.04.2012


История открытия и исследования электричества. Возникновение и проявление электрического заряда в природе. Движущиеся заряды. Напряжение и электрический ток. Применение электричества, возникающего в результате трения, или статическое электричество.

реферат , добавлен 08.05.2008


Научная деятельность М. Фарадея - основоположника учения об электромагнитном поле. Обнаружение химического действия электрического тока, взаимосвязи между электричеством и магнетизмом, магнетизмом и светом. Открытие явления электромагнитной индукции.

презентация , добавлен 06.04.2010


Этапы развития науки об электричестве. Теории электрических явлений. Физика и живые организмы, их связь. Электричество в различных классах живых организмах. Исследование протекания электричества в земноводных, опыты Гальвани, Александра Вольта.

реферат , добавлен 20.12.2010


Фундаментальные взаимодействия в природе, их сравнительная характеристика: гравитационное, электромагнитное. Электростатика как раздел учения об электричестве, в котором изучаются взаимодействия и свойства систем зарядов. Формулировка закона Кулона.

презентация , добавлен 22.08.2015


Сущность и физическое обоснование явления электростатического электричества, этапы его исследований. Роль Бенджамина Франклина и Кулона в развитии данной сферы знаний. Закон и формула Шарль Огюстен де Кулона, пути ее разработки и доказательство.

презентация , добавлен 29.11.2010


Вихревое электрическое поле. Интегральная форма уравнений Максвелла. Единая теория электрических и магнитных явлений. Понятие о токе смещения. Постулат Максвелла, выражающий закон создания электрических полей действием зарядов в произвольных средах.

презентация , добавлен 24.09.2013


Фундаментальные взаимодействия в природе. Взаимодействие электрических зарядов. Свойства электрического заряда. Закон сохранения электрического заряда. Формулировка закона Кулона. Векторная форма и физический смысл закона Кулона. Принцип суперпозиции.

Мы пользуемся им ежедневно. Оно является частью нашей повседневной жизни, а очень часто природа этого явления неизвестна нам. Речь идет об электричестве.

Мало кому известно, что этот термин появился без малого 500 лет назад. Английский физик Уильям Гильберт исследовал электрические явления и заметил, что многие предметы, подобно янтарю, после натирания притягивают к себе более мелкие частицы. Поэтому в честь ископаемой смолы он назвал это явление электричеством (от. лат. Electricus – янтарный). К слову сказать, задолго до Гильберта такие же свойства янтаря заметил древнегреческий философ Фалес и описал их. Но право называться первооткрывателем все же досталось Уильяму Гильберту, потому что в науке есть традиция – кто первый начал изучать, тот и является автором.

Люди которые приручили электричество

Однако дальше описаний и примитивных исследований дело не пошло. Только в XVII–XVIII веках вопрос об электричестве получил существенное освещение в научной литературе. Среди тех, кто после У. Гильберта занимался изучением этого явления, можно назвать Бенджамина Франклина, который известен не только своей политической карьерой, но и исследованиями атмосферного электричества.

Именем французского физика Шарля Кулона названа единица измерения электрического заряда и закон взаимодействия электрических зарядов. Не меньший вклад внесли и Луиджи Гальвани, Алессандро Вольт, Майкл Фарадей и Андре Ампер. Все эти фамилии известны еще со школы. В области электричества проводил свои исследования и наш соотечественник – Василий Петров, который в начале XIX века открыл вольтову дугу.

«Вольтова дуга»

Можно сказать, что, начиная с этого времени, электричество перестает быть происками природных сил и постепенно начинает входить в жизнь людей, хотя и по сей день остаются тайны в этом явлении.

Однозначно можно сказать: если бы электрические явления не существовали в природе, то не исключено, что до сих пор не было бы открыто ничего подобного. В древние времена они пугали неокрепший ум человека, но со временем он попытался приручить электричество. Результаты этих действий таковы, что уже нельзя представить жизнь без него.

Человечество смогло «приручить» электричество

Как проявляется электричество в природе?

Естественно, когда разговор заходит о природном электричестве, то сразу же вспоминаются молнии. Впервые их изучением занялся упомянутый выше американский политик. К слову сказать, в науке бытует версия, что молнии оказали существенное влияние на развитие жизни на Земле, так как биологами установлен факт: для синтеза аминокислот нужно электричество.

Молния — мощный разряд электричества

Всем знакомо ощущение, когда при прикосновении к кому-то или чему-либо возникает электрический разряд, доставляющий небольшие неудобства. Это проявление наличия электрических токов в человеческом организме. Между прочим, нервная система функционирует за счет электрических импульсов, которые поступают от раздраженного участка в мозг.

Внутри нейронов мозга сигналы передаются электрическим путем

Но не только человек генерирует в себе электрические токи. Многие обитатели морей и океанов способны вырабатывать электричество. Например, электрический угорь способен создать напряжение до 500 вольт, а мощность заряда ската достигает 0,5 киловатт. К тому же отдельные виды рыб используют электрическое поле, которое создают вокруг себя, с помощью чего легко ориентируются в мутной воде и на глубине, куда не проникает солнечный свет.

Электрический угорь реки Амазонки

Электричество на службе человека

Все это стало предпосылками для применения электричества в бытовых и промышленных целях человека. Уже с XIX века оно стало входить в постоянное применение и, в первую очередь, для освещения помещений. Благодаря ему, появилась возможность создать оборудование для передачи информации на огромные расстояния при помощи радио, телевидения и телеграфа.

Электричество для передачи информации

Сейчас сложно представить жизнь без электрического тока, ведь все привычные приборы работают исключительно от него. Видимо, это послужило толчком для создания накопителей электрической энергии (батареек) и электрогенераторов для тех мест, куда высоковольтные столбы пока не добрались.

Ко всему прочему, электричество является двигателем науки. Многие приборы, которые используются учеными для изучения окружающего мира, тоже работают от него. Постепенно электроэнергия завоевывает космос. Мощные батареи стоят на космических кораблях, а на планете возводятся солнечные батареи и устанавливаются ветряки, которые получают энергию от природы.

Электричество двигатель науки

И все же это явление до сих пор покрыто тайной и мраком для многих людей. Даже, несмотря на школьное образование, некоторые признаются в том, что не до конца понимают принципы работы электричества. Также есть и те, кто путается в терминах. Они не всегда способны объяснить, в чем разница между напряжением, мощностью и сопротивлением.

Разработки уроков (конспекты уроков)

Проектная деятельность

Основное общее образование

Линия УМК А. В. Перышкина. Физика (7-9)

Внимание! Администрация сайта сайт не несет ответственности за содержание методических разработок, а также за соответствие разработки ФГОС.

Межпредметный проект: физика и биология.

Участники проекта: учащиеся 8 класса.

Оборудование: компьютеры, принтер, сканер, ксерокс, учебные плакаты наглядные пособия.

Цел и проекта:

1. Формировать знания о величинах и законах, изучаемых в разделе «Электричество».
2. Формировать умение применять законы физики для объяснения процессов, протекающих в живых организмах.
3. Развивать познавательную активность и исследовательскую деятельность учащихся.
4. Совершенствование педагогических технологий, развивающих навыки общения и сотрудничества.

Задачи проекта:

1. Научить учащихся самостоятельному поиску необходимой информации, с использованием различных источников (компьютерных баз данных, библиотек) в работе над проектом.
2. Научить учащихся обмениваться информацией, умению выразить свою точку зрения и обосновать ее.
3. Научить учащихся работать индивидуально, в парах, в группах по теме проекта.
4. Сформировать убеждение в единстве законов живой и неживой природы.
5. Развить умения и навыки организации презентации проекта.
6. Развить у школьников чувство ответственности за порученное дело.
7. Научить анализу и оценке собственных творческих и деловых возможностей учащихся и учителя.

Аннотация

Крайне малое время, отведенное на усвоение школьниками знаний в области физики в процессе учебных занятий, а также во внеурочное время, сказывается на недостаточном уровне знаний. Влияет и дефицит знаний о практическом применении законов физики в жизнедеятельности человека. Поэтому у нас возникла необходимость в разработке проекта коллективного творческого дела, реализация которого способствовала бы развитию у участников образовательного процесса представления о том, как можно применить законы физики о законах электричества применительно к живым организмам. Не менее важно знать, какие физические законы объясняют процессы, протекающие в живых организмах

Тема данного проекта является актуальной не только для учащихся конкретной школы, но и для других школ территории РТ и за ее пределами.

В процессе освоения раздела «Электричество» мы разработали интегративную модель обучения, в основе которой – личностно ориентированное обучение. По окончании изучения данного раздела целесообразно обобщить темы и рассмотреть практическое применение законов физики с использованием метода проектов.

В его основе – развитие познавательных процессов ученика, умений самостоятельно конструировать свои знания, ориентироваться в информационном пространстве. Добиться такого результата можно только тогда, когда у школьников будут сформированы самостоятельность мысли, умение находить и решать проблемы, привлекая для этого знания из разных предметных областей и сфер деятельности, способность прогнозировать результаты и возможные последствия вариантов решения, умение устанавливать причинно-следственные связи. Метод проектов направлен к тому, чтобы формировать у старшеклассников новый тип мышления – интегративное мышление.

При работе над проектом предусматривается объединение учащихся в творческие рабочие группы, специализирующиеся как:

1. Координатор (координация деятельности творческих групп).
2. Физики-теоретики (изучение и анализ раздела физики)
3. Физики-практики (формулировка и решение задач)
4. Биологи (изучение систем живых организмов)
5. Группа информационной поддержки (оформление слайдов, фотосъемка, компьютерная презентация проекта)

В ыходы:

1. Разработка внеурочного занятия «Электричество в живых организмах» (план-конспект).
2. Презентация проекта «Электричество в живых организмах» в общеобразовательном учреждении.
3. Фотоматериалы по проекту.

Этапы работы над проектом

1 ЭТАП: «Организационный»

ЗАДАЧИ: определение темы, уточнение целей, постановка задач, актуальность проблемы, выбор творческих рабочих групп и распределение в них ролей, определение источников информации, изучение методов и форм работы по уроку, выбор критериев оценки результатов.

УЧАСТНИКИ (ученики): организуются в рабочие группы, уточняют информацию, обсуждают задание, формируют задачи и способы взаимодействия, выбирают и обосновывают свои критерии успеха.

КООРДИНАТОР (учитель физики): мотивирует участников проекта, объясняет цели проекта, обсуждает методы и формы проведения урока, помогает в анализе, оговаривает сроки проведения выполнения заданий, наблюдает.

ФИЗИКИ-ТЕОРЕТИКИ: выявляют источники информации, обсуждают методическую литературу по физике.

ФИЗИКИ-ПРАКТИКИ: формулируют задачи, выявляют источники информации, обсуждают методическую литературу по физике.

БИОЛОГИ: выявляют источники информации, обсуждают методическую литературу по биологии.

МЕДИКИ: выявляют источники информации, обсуждают методическую литературу

Обсуждает формы выполнения компьютерной графики презентации проекта, создания в файлах иллюстративного материала, определяют все, что необходимо для фотоматериалов.

2 ЭТАП «Разработка проектного задания»

ЗАДАЧИ: сбор и уточнение информации, обсуждение альтернатив, выбор оптимального варианта, уточнение планов деятельности, выполнение проекта.

УЧАСТНИКИ (ученики): самостоятельная работа над заданием / индивидуальная, групповая, парная /, исследовательская деятельность по группам, работа над проектом.

КООРДИНАТОР: координирует деятельность творческих групп, выясняет круг людей, способных оказать методическую и техническую помощь в организации проекта.

ФИЗИКИ-ТЕОРЕТИКИ:

ФИЗИКИ-ПРАКТИКИ: Откуда же берется электричество?

БИОЛОГИ: Что такое, кем открыто, что собой представляют живые организмы, рассматривают строение клетки живых организмов и функции систем организмов дыхательной, кровеносной, нервной, опорно-двигательной.

МЕДИКИ: изучают вопросы влияния электрического тока на организмы, на нарушение функций дыхательной, кровеносной, нервной, опорно-двигательной систем.

ГРУППА ИНФОРМАЦИОННОЙ ПОДДЕРЖКИ: оформляют наглядный материал по физике, биологии в виде учебных таблиц, схем, рисунков; готовят компьютерную презентацию.

3 ЭТАП «Разработка проекта»

ЗАДАЧИ: выполнение проекта, обсуждение достигнутых результатов.

УЧАСТНИКИ (ученики): работа над проектом в группах.

КООРДИНАТОР: координирует деятельность творческих групп.

ФИЗИКИ-ТЕОРЕТИКИ: изучают и закрепляют знания законов физики:

ФИЗИКИ-ПРАКТИКИ: проверка экспериментально

БИОЛОГИ:

1. Земноводные.

МЕДИКИ: готовят информацию:

• последствия разрушения нервных клеток организма;
• рекомендации по сохранению здоровья человека.

ГРУППА ИНФОРМАЦИОННОЙ ПОДДЕРЖКИ: сканируют учебные схемы и рисунки с учебника биологии: Ведет подготовку к компьютерной презентации: набирает текст, вставляет отсканированный материал, оформляет слайды

4 ЭТАП «Оценка результатов»

ЗАДАЧИ: анализ выполнения проекта, обсуждение достигнутых результатов, анализ полноты достижения поставленной цели.

УЧАСТНИКИ (ученики): участвуют в коллективном самоанализе проекта, демонстрация проделанной самостоятельной работы.

КООРДИНАТОР: обсуждает презентацию проекта, формы показа, последовательность выступления, участников выступления, устанавливает регламент.

ТВОРЧЕСКАЯ ГРУППА в составе физиков-теоретиков, физиков-практиков, биологов, медиков: демонстрируют исследовательскую работу, репетируют предстоящую презентацию проекта.

ГРУППА ИНФОРМАЦИОННОЙ ПОДДЕРЖКИ: обсуждение предстоящей презентации, показ слайдов.

5 ЭТАП «Защита проекта: проведение занятия «Электричество в живых организмах»

ЗАДАЧИ: Коллективная защита проекта: проведение урока ««Электричество в живых организмах»

УЧАСТНИКИ (ученики): участвуют в коллективном проведении урока «Электричество в живых организмах»

КООРДИНАТОР: наблюдает за ходом проведения урока, направляет ход урока.

Ход занятия

Учитель сообщает тему и цели занятия.

Биологи: Что такое, кем открыто, что собой представляют живые организмы?

Живые организмы - главный предмет изучения в биологии. Живые организмы не только вписались в существующий мир, но и изолировали себя от него при помощи специальных барьеров. Среда, в которой образовались живые организмы, является пространственно – временным континуумом событий, то есть совокупностью явлений физического мира, которая определяется характеристиками и положением Земли и Солнца. Для удобства рассмотрения все организмы распределяются по разным группам и категориям, что составляет биологическую систему их классификации. Самое общее их деление на ядерные и безъядерные. По числу составляющих организм клеток их делят на одноклеточные и многоклеточные. Особое место между ними занимают колонии одноклеточных.На все живые организмы, т.е. на растения и животные действуют абиотические факторы среды (факторы неживой природы), особенно температура, свет и увлажненность. В зависимости от влияния факторов неживой природы, растения и животных делят на различные группы и у них появляются приспособленности к влиянию этих абиотических факторов. Как уже было сказано, живые организмы распределяются на большое количество. Сегодня мы рассмотрим живые организмы, на разделе их на теплокровных и хладнокровных:

• с постоянной температурой тела (теплокровные);
• с непостоянной температурой тела (хладнокровные).

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

Организмы с постоянной температурой тела (птицы, млекопитающие).

Физики-теоретики: Что такое, кем открыто, что собой представляет электричество?

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

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

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

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

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

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

К примеру, если сильно потереть пластмассовую расческу о волосы, то к ней начнут прилипать кусочки бумаги. А если потереть о рукав воздушный шарик, то он прилипнет к стене. При трении янтаря, пластмассы и ряда других материалов в них возникает электрический заряд. Само слово «электрический» происходит от латинского слова electrum, означающего «янтарь».

Физики – практики: Откуда же берется электричество?

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

Электрические заряды влияют друг на друга. Положительный и отрицательный заряды притягиваются друг к другу, а два отрицательных или два положительных заряда отталкиваются друг от друга.

Опыт: Если поднести к предмету отрицательно заряженную леску, отрицательные заряды предмета переместятся на другой его конец, а положительные заряды, наоборот, переместятся поближе к леске. Положительные и отрицательные заряды лески и предмета притянут друг друга, и предмет прилипнет к леске. Этот процесс называется электростатической индукцией, и о предмете говорят, что он попадает в электростатическое поле лески.

Физики-теоретики: Чем связаны физика и живые организмы?

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

Более того, биология сообщает множество интересных и важных подробностей живых организмах, упуская что-то принципиальное. Само слово «физика», по Аристотелю, означает «физис» - природа. Действительно, вся материя Вселенной, а следовательно мы сами, состоит из атомов и молекул, для которых уже получены количественные и в целом правильные законы их поведения, в том числе и на квантово-молекулярном уровне.

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

Поэтому задача научного познания живого, может быть, и состоит в обосновании возможности применения физических моделей и представлений к определению развития природы и общества также на основе физических закономерностей и научного анализа получаемых знаний о механизме процессов в живом организме. Как говорил еще 25 лет тому назад М.В. Волькенштейн, «в биологии как науке о живом возможны только два пути: либо признать невозможным объяснение жизни на основе физики и химии, либо такое объяснение возможно и его надо найти, в том числе на основе общих закономерностей, характеризующих строение и природу материи, вещества и поля».

Биологи: Электричество в различных классах живых организмах

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

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

РЫБЫ

В настоящее время известно, что из 20 тыс. современных видов рыб около 300 способны создавать и использовать биоэлектрические поля. По характеру генерируемых разрядов такие рыбы делятся на сильноэлектрические и слабоэлектрические.

К первым относятся пресноводные южноамериканские электрические

угри, африканские электрические сомы и морские электрические скаты.

Эти рыбы генерируют очень мощные разряды: угри, например, напряжением до 600 вольт, сомы - 350. Напряжение тока крупных морских скатов невысоко, поскольку морская вода является хорошим проводником, но сила тока их разрядов, например ската Торпедо, достигает иногда 60 ампер.

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

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

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

ЗЕМНОВОДНЫЕ

Для изучения протекания электричества в земноводных возьмем опыт Гальвани. В своих опытах он использовал задние лапки лягушки, соединенные с позвоночником. Подвешивая эти препараты на медном крючке к железным перилам балкона, он обратил внимание, что, когда конечности лягушки раскачивались ветром, их мышцы сокращались при каждом прикосновении к перилам. На основании этого Гальвани пришел к выводу, что подергивания лапок были вызваны «животным электричеством», зарождающимся в спинном мозге лягушки и передаваемым по металлическим проводникам (крючку и перилам балкона) к мышцам конечностей. Против этого положения Гальвани о «животном электричестве» выступил физик Александр Вольта. В 1792 г. Вольта повторил опыты Гальвани и установил, что эти явления нельзя считать «животным электричеством». В опыте Гальвани источником тока служил не спинной мозг лягушки, а цепь, образованная из разнородных металлов – меди и железа. Вольта был прав. Первый опыт Гальвани не доказывал наличия «животного электричества», но эти исследования привлекли внимание ученых к изучению электрических явлений в живых организмах. В ответ на возражение Вольта Гальвани произвел второй опыт, уже без участия металлов. Конец седалищного нерва он набрасывал стеклянным крючком на мышцу конечности лягушки – и при этом также наблюдалось сокращение мышцы.

Физики-практики:

Задача 1. Смерть человека может наступить при силе тока 0,1А. Какое этому соответствует смертельное напряжение. Если сопротивление тела человека 100000 Ом (1500 Ом).

Задача №2. Какой ток в осветительной сети напряжением 220 В, если сопротивление тела человека 100000 Ом (1500 Ом).

Задача №3. Так, гигантский электрический скат создает напряжение (в разряде) 50-60 В, нильский электрический сом – 350 В, а угорь – электрофорус – свыше 500 В.

Вывод: Смерть человека может наступить при высоком напряжении и большом сопротивлении, так и при низком напряжении и малом сопротивлении. Следовательно, все зависит от состояния кожи.

Вывод:

1. При большом сопротивлении тела человека наступит сильное дрожание пальцев рук.
2. При малом сопротивлении тела человека наступит смерть.

Вывод: При постоянном токе человек с малым сопротивлением почувствует сильное жжение руки, а человек с большим сопротивление ничего не почувствует.

Биологи напоминают, что функции всех систем организма человека находятся под контролем нервной системы. Нервная ткань состоит из 14 млрд. нервных клеток. Если разрушить нервную клетку, то она не восстанавливается (в отличие, например, от мышечной ткани).

Медики констатируют, что к разрушению нервных клеток приводят стрессы, инфекционные болезни, нервные потрясения. Люди должны относятся друг к другу сочувственно, бережно, с уважением и любовью и помнить, что разрушение нервных клеток – процесс необратимый.

Физики-теоретики. В живом организме осуществляется и ионная проводимость. Образованию и разделению ионов в живом веществе способствует наличие воды в белковой системе. От него зависит диэлектрическая постоянная белковой системы.

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

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

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

Учитель подводит итог занятия.

6 ЭТАП «Рефлексия»

ЗАДАЧИ: коллективный анализ проведения занятия, оценка занятия.

КООРДИНАТОР: участвует в коллективном анализе и оценке результатов проекта. Для себя делает вывод, что при этом методе развиваются диалектическое и системное мышление учащихся, гибкость ума, умение переносить и обобщать знания из разных предметов.

ТВОРЧЕСКАЯ ГРУППА в составе физиков-теоретиков, физиков-практиков, биологов, медиков, группы информационной поддержки: анализируют и оценивают результаты проекта. Делают вывод, что такие занятия, на которых используются межпредметные связи, нравятся учащимся.

Проекты Учащихся

1. Электрический угорь (лат. Electrophorus electricus) - рыба из отряда карпообразных, подотряда гимнотовидных, единственный вид рода Electrophorus.Населяют реки северо-восточной части Южной Америки и притоки среднего и нижнего течения Амазонки.Длина от 1 до 3 м, вес до 40 кг. Кожа у электрического угря голая, без чешуи, тело сильно удлинённое, округлое в передней части и несколько сжатое с боков в задней части. Окраска взрослых электрических угрей оливково-коричневая, нижняя сторона головы и горла ярко-оранжевая, край анального плавника светлый, глаза изумрудно-зелёные. Интересно развитие у электрического угря в ротовой полости особых участков сосудистой ткани, которые позволяют ему усваивать кислород непосредственно из атмосферного воздуха. Для захватывания новой порции воздуха, угорь должен подниматься к поверхности воды по крайней мере один раз в пятнадцать минут, но обычно он проделывает это несколько чаще. Если рыбу лишить такой возможности, то она погибнет. Способность электрического угря использовать для дыхания атмосферный кислород позволяет ему в течение нескольких часов находиться вне воды, но только в том случае, если его тело и ротовая полость остаются влажными. Эта особенность обеспечивает повышенную выживаемость угрей в неблагоприятных условиях существования.

О размножении электрических угрей почти ничего не известно[источник не указан 465 дней]. Электрические угри неплохо приживаются в неволе и часто служат украшением больших публичных аквариумов. Эта рыба представляет опасность при непосредственном контакте с ней. Интересным в структуре электрических угрей являются электрические органы, которые занимают более 2/3 длины тела[источник не указан 465 дней]. Генерирует разряд напряжением до 1300 В и силой тока до 1 A. Положительный заряд находится в передней части тела, отрицательный - в задней. Электрические органы используются угрём для защиты от врагов и для парализации добычи, которую составляют в основном некрупные рыбы. Есть так же дополнительный электрический орган, который играет роль локатора.

2. Электри́ческие ска́ты (лат. Torpediniformes) - отряд хрящевых рыб, у которых по бокам расположены почкообразные электрические органы. У них, однако, отсутствуют слабые электрические органы, имеющиеся в наличии у семейства ромбовых по обе стороны хвоста. Голова и туловище образуют дискообразную форму. Относительно короткий хвост имеет хвостовой плавник, а также до двух верхних плавников. В отряде числятся 4 семейства и 69 видов. Электрические скаты известны своей способностью производить электрический заряд, напряжение которого (в зависимости от вида) колеблется от 8 до 220 вольт. Скаты используют его в обороне и могут оглушить врага. Скаты - превосходные пловцы. Благодаря округлому телу они буквально парят в воде, могут подолгу плавать в поисках пищи, не затрачивая больших усилий.

Взаимоотношения с человеком. Электрогенные свойства электрических скатов использовались издавна. Древние греки использовали их для обезболивания при операциях и деторождении.

Биоэлектричество . Среди живых организмов электрические скаты известны своей электрочувствительностью, а также глазами, расположенными сверху головы. Имея крайне слабое зрение, они компенсируют это другими чувствами, включая обнаружение электричества. Многие скаты, даже не относящиеся к семейству электрических, имеют электрические органы, расположенные на хвосте, однако электрические скаты имеют ещё два органа с каждой стороны головы, там, где струя воды при движении создает подъёмную силу, заставляя тело всплывать. Эти органы управляются четырьмя центральными нервами с каждой стороны электрической доли или специальной мозговой доли, цвет которой отличается от цвета других частей мозга. Главный нервный канал соединён с нижней частью каждой пластины-аккумулятора, которая образована гексагональными колоннами и имеет сотовидную структуру: каждая колонна содержит от 140 тысяч до полумиллиона студенистых пластинок. У морских рыб эти аккумуляторы соединены параллельно, а у пресноводных - последовательно: с передачей заряда высокого напряжения соленая вода справляется лучше пресной. С помощью этих аккумуляторов обычный электрический скат может убить довольно крупную добычу силой тока в 30 ампер при напряжении 50-200 вольт.

3. Электрический сом. Это довольно крупная рыба: длина отдельных особей превышает 1 метр. Масса крупной особи может достигать 23 кг. Тело вытянутое. Голова несёт три пары усиков. Глаза маленькие, светящиеся в темноте. Окраска довольно пёстрая: тёмно-коричневая спина, буроватые бока и желтоватое брюхо. По телу разбросаны многочисленные тёмные пятна, грудные и брюшные плавники розовые, хвостовой плавник с тёмным основанием и широкой красной или оранжево-красной оторочкой. Спинного плавника у электрического сома нет. Грудные плавники не имеют колючек.

Электрический орган . Главной особенностью электрического сома является наличие электрических органов, расположенных по всей поверхности тела, непосредственно под кожей. Они составляют 1/4 массы сома. Средний по размерам сом (50 см) способен вырабатывать напряжение, достигающее 350 В; крупные особи - до 450 В при силе тока 0,1-0,5А - это даёт основание относить электрического сома к сильноэлектрическим рыбам.

Соединительные ткани служат в качестве своего рода перегородок для разделения электрического органа на несколько столбиков, составленных из большого количества мышечных, нервных и железистых клеток дискообразной формы, называемых электроцитами или электрическими пластинками, мембраны которых являются электрическими генераторами. У электрического сома насчитывается около 2 млн электроцитов. Их связь с нервной системой осуществляется через ответвления одной большой нервной клетки в спинном мозге. В столбиках электроциты расположены таким образом, что на лицевой стороне одного электроцита находится обратная сторона другого. Противоположные стороны электроцита электрически полярны, за счёт чего связь электроцитов представляет собой последовательное электрическое соединение. Таким образом, достигается значительное увеличение общего напряжения разряда.

Ареал. Электрического сома можно найти в мутной воде в прибрежных районах водоёмов и рек тропической и субтропической Африки; предпочитает водоёмы с медленным течением. Согласно Поллу и Госсе (1969), самцы и самки осваивают гнёзда в ямах, выкопанных на отмели в воде глубиной от 1 до 3 метров. Размер самого гнезда не превышает 3 метров в длину.

Образ жизни и питание . Электрический сом - малоподвижная всеядная рыба. Охотится ночью: максимальная степень активности наблюдается через 4-5 часов после заката.] Во время ночной охоты он активно ощупывает усиками находящиеся вблизи предметы, генерируя при этом мощные разряды: он может производить более 100 разрядов в секунду. Когда запасы электроэнергии у него истощаются, он «отдыхает». Электрические органы служат сому не только для ориентации в пространстве: поражающей силы электрических разрядов достаточно для того, чтобы парализовать или даже убить малых и средних по размерам рыб, которыми электрический сом и питается. Электрическое поле вокруг сома приводит также к электролизу воды, в результате которого происходит обогащение воды кислородом, что приманивает рыб и лягушек, облегчая тем самым электрическому сому поиски жертв. Электрический сом является территориальной рыбой, агрессивно обороняющейся от любого рода вторжений.

Размножение . Половой диморфизм у электрических сомов не выражен. Условия размножения изучены плохо.] Относительно этого вопроса существуют только предположительные версии. По мнению арабов, живущих на берегах Нила, он рождает живых детёнышей, причём мечет их через рот (по некоторой аналогии с ланцетником, который мечет свои яйца через рот, и с Chromis multicolor, которая развивает икру в своей гортани и затем уже совсем развившихся рыбок выбрасывает изо рта). Согласно другой версии, самка сома роет ямку и, закончив, начинает издавать своего рода звуки (см. также утверждение Соренсена ниже), чтобы привлечь самца. Когда же последний приблизится, кладёт в неё икру и ждёт, чтобы самец её оплодотворил, а затем тотчас же его прогоняет и, прикрыв икру телом, сидит над ней до тех пор, пока из неё не выклюнутся мальки. Версии эти не подкреплены никакими доказательствами. Ни одному исследователю не довелось быть наблюдателем нереста электрического сома. Многочисленные попытки совмещения в аквариуме самца и самки оказывались неудачными, поскольку уже через неделю в живых оставалась только одна особь Все попадающие в неволю электрические сомы отловлены в дикой природе.

Охранный статус. Согласно CITES и IUCN, существование электрического сома не подвергается угрозе. Плотность расселения рыбы достаточно высока. В некоторых областях она равна одному сому на 10 м², а в озере Танганьика - одному сому на 2-3 м². Такой высокий показатель объясняется тем, что электрический сом способен защититься практически от любого хищника. Некоторую опасность для сома представляет только человек и африканская тигровая рыба.

Электрический сом и человек.Применение человеком

Некоторые свойства электрического сома - в первую очередь, электрические - находят своё применение в различных сферах жизни.

Народная медицина

Жители Египта и экваториальной Африки с давних пор используют электрические свойства сома в народной медицине. В «Открытых тайнах древних магиков и чародеев» Галле пишет: Абиссинцы излечают трех и четверодневную лихорадку судорожною и сотрясающею рыбою. Они развязывают больного крепко на столе, касаются всем частям его тела судорожною рыбою, умножают в нем лихорадку, и оставляют дрожать, пока лихорадка пройдет.

Существуют указания, что местные жители используют эту рыбу как своеобразный физиотерапевтический метод для лечения ревматизма. Прикладывать электрическую рыбу к телу больного рекомендовал и знаменитый древнеримский врач Гален. Некоторые исследователи сообщают, что туземцы Африки издавна используют электрического сома для общего укрепления организма своих детей: заставляют детей прикасаться к нему; помещают их в бочку с водой с рыбой; дают пить в больших количествах воду, в которой находилась рыба. Имеются сведения, что в лечебных целях используются не только электрические свойства: туземцы Африки и арабы вырезают электрический орган сома, сжигают его на угольях и этим дымом окуривают больных.

Нанесение физического вреда

Имеются сведения, что сильноэлектрические рыбы (включая и электрического сома) под видом лечения применялись для нанесения вреда человеку, например, для наказания не́мощных рабов. Если раб чувствовал немощность, болезнь и не мог более работать, то в целях «исцеления» его помещали в бочку с водой с сильноэлектрической рыбой, что, по всей вероятности, давало больному дополнительную мотивацию к выздоровлению и возвращению в рабочий коллектив. Впрочем, злой умысл рабовладельцев стоит под сомнением, поскольку подобное лечение практиковалось на всех, включая детей.

Электрических сомов содержат в аквариуме из эстетических соображений, а также в целях их изучения. Совмещать при этом в одном аквариуме электрического сома с другими рыбами представляется проблематичным, поскольку последние подвергаются постоянной опасности получить электрический удар. Некоторые любители-аквариумисты утверждают, что с течением времени электрический сом может сделаться «ручным»: так, например, если до рыбы попытается дотронуться посторонний, то она немедленно ударит его током; если же до рыбы касается человек, к которому она «привыкла», то удара не последует.

Использование в научных исследованиях

Электрические органы сома были использованы в научных исследованиях нейронного метаболизма, аксонального транспорта и секреции медиатора, так как являлись наиболее подходящими для этой задачи за счёт своей способности к иннервации посредством лишь одного большого нейрона (Фолькнандт и Циммерман, 1986; Янецко, 1987).

Электрический сом, обитающий в реке Огба (Нигерия), наряду с Chrysichthys nigrodigitatus был использован в исследовании загрязнённости этой реки тяжёлыми металлами (Obasohan, Oronsaye, Obano, 2006). Причина выбора именно этих рыб заключалась в их многочисленности и распространённости в качестве пищи для местного населения.

Опасность для человека

Для человека электрический сом может представлять некоторую опасность. Известны случаи электрического шока, когда человек наступал босой ногой на сома. Однако у того же Галле можно найти следующее: Между тем один негр брал рыбу в присутствии Кемпферовом очень смело и без всякого вреда. Кемпфер исследовал тайну: он и другие нашли, что можно это оглушение учинить недействующим, удерживая дыхание во время прикосновения.

Впрочем, подобное объяснение не может претендовать на серьёзность. Ещё Альфред Брем указывал, что сила заряда зависит от состояния рыбы и что в отдельных случаях сома можно взять совершенно безнаказанно. Наибольшую опасность электрический сом представляет для рыбаков. Пехуэль-Леше сообщает: Рыбаку она доставляет большие затруднения, так как он ловит её без удилища и не любит отпускать леску, потому что при этом он может потерять столь ценный для него крючок. Линдер в своей фактории убедился, что, видимо, даже заснувшая крупная рыба этого вида силой своего удара может свалить на землю неосторожного рыбака, и наблюдал, как один неопытный европеец был проучен рыбой минут через десять как раз таким образом.

В Древнем Египте электрический сом был известен даже как «тот, кто спас многих». Поводом для такого титула, по-видимому, послужил тот факт, что неопытные египетские рыбаки, получив электрический удар от мокрой сети, выпускали её из рук и лишались своего улова. Опытные же рыбаки, увидев среди улова электрического сома, целенаправленно вытряхивали всех пойманных рыб обратно в море, опасаясь получить электрический удар.

Интересные факты

В Древнем Египте электрического сома изображали на стенах храмов более 4000 лет до нашей эры (по другим данным, более 5000 лет до нашей эры.

В Египте сома называют «рааш», что созвучно арабскому слову «раад» (гром). Возможно, это указывает на то, что жители Нильской долины знали об электрической природе молнии задолго до Франклина. Впрочем, специалисты указывают на разную этимологию слов и, тем самым, на неправомерность обозначенного вывода. Соренсен утверждал (1894), что электрический сом способен издавать шипение, подобное шипению кошки. Однако это утверждение до сих пор не подкреплено соответствующими доказательствами.

Электрический сом изображён на некоторых почтовых марках Заира, Кот-д’Ивуара, Уганды, Гамбии, Мали и Нигерии

Человечество пыталось логично объяснить различные электрические явления, примеры которых они наблюдали в природе. Так, в древности молнии считались верным признаком гнева богов, средневековые мореплаватели блаженно трепетали перед огнями святого Эльма, а наши современники чрезвычайно боятся встречи с шаровыми молниями.

Всё это - электрические явления. В природе всё, даже мы с вами, несёт в себе Если объекты с большими зарядами разной полярности сближаются, то возникает физическое взаимодействие, видимым результатом которого становится окрашенный, как правило, в жёлтый или фиолетовый цвет поток холодной плазмы между ними. Её течение прекращается, как только заряды в обоих телах уравновешиваются.

Самые распространённые электрические явления в природе - молнии. Ежесекундно в поверхность Земли их ударяет несколько сотен. Молнии выбирают своей целью, как правило, отдельностоящие высокие объекты, поскольку, согласно физическим законам, для передачи сильного заряда требуется кратчайшее расстояние между грозовым облаком и поверхностью Земли. Чтобы обезопасить здания от попадания в них молний, их хозяева устанавливают на крышах громоотводы, которые представляют собой высокие металлические конструкции с заземлением, что при попадании молний позволяет отводить весь разряд в почву.

Ещё одно электрическое явление, природа которого очень долгое время оставалась неясной. Имели с ним дело в основном моряки. Проявляли огни себя следующим образом: при попадании корабля в грозу вершины его мачт начинали полыхать ярким пламенем. Объяснение явлению оказалось очень простым - основополагающую роль играло высокое напряжение электромагнитного поля, что всякий раз наблюдается перед началом грозы. Но не только моряки могут иметь дело с огнями. Пилоты крупных авиалайнеров также сталкивались с этим явлением, когда пролетали сквозь облака пепла, подброшенного в небо извержениями вулканов. Огни возникают от трения частиц пепла об обшивку.

И молнии, и огни святого Эльма - это электрические явления, которые видели многие, а вот с столкнуться удавалось далеко не каждому. Их природа так и не изучена до конца. Обычно очевидцы описывают шаровую молнию как яркое светящееся образование шарообразной формы, хаотично перемещающееся в пространстве. Три года назад была выдвинута теория, которая поставила под сомнение реальность их существования. Если ранее считалось, что разнообразные шаровые молнии - это электрические явления, то теория предположила, что они являются не чем иным, как галлюцинациями.

Есть ещё одно явление, имеющее электромагнитную природу - северное сияние. Оно возникает вследствие воздействия солнечного ветра на верхние Северное сияние похоже на всполохи самых разных цветов и фиксируется, как правило, в довольно высоких широтах. Есть, конечно, и исключения - если достаточно высока, то сияние могут видеть в небе и жители умеренных широт.

Электрические явления являются довольно интересным объектом исследования для физиков по всей планете, так как большинство из них требует подробного обоснования и серьёзного изучения.

Человек стал использовать электричество совсем недавно, каких-нибудь сто с небольшим лет назад. В животном мире электричество используется уже много миллионов лет. Некоторые виды рыб способны производить электрический ток. Разряды электрического тока они применяют для умерщвления жертвы, для защиты от врагов и... для общения.

Электрический сом

Кошачьи акулы способны обнаружить по местному изменению электрического поля Земли добычу, зарывшуюся в придонный ил, с помощью специальных органов чувств (так называемых ампул Лоренцини), разбросанных по поверхности тела, особенно вблизи головы.

Африканские рыбаки ощущают на себе мощность электричества сома, когда он попадается к ним на крючок. Ток от рыбы движется по леске, по удилищу и бьет по рукам рыбака. К счастью, удар электричеством сома не смертелен. Но бывали случаи, когда наступивший на электрического сома человек терял на некоторое время сознание.

Другие рыбы не только чувствительны к изменениям электрических полей среды, но и сами способны генерировать ток малой или большой силы. Распространенный на востоке Атлантики и в Средиземном море обыкновенный скат достигает в длину 60 см и дает разряды в 50 вольт. Этого бывает достаточно, чтобы оглушить или убить составляющих его пищу мелких рыбешек и рачков. Для человека обыкновенный скат практически не опасен. Небольшие электрические разряды этой рыбы ощущаются для него как сильный щипок. Гораздо опаснее самый крупный скат из рода Торпедо, который также обитает в Атлантическом океане и Средиземном море. Длина этой рыбы достигает двух метров, а весит она около 100 кг. Этот гигант среди электрических скатов способен образовывать электрический ток напряжением до 200 вольт. Разряд электрического тока такой мощности, тем более в соленой воде, способен основательно потрясти человека.

В водах знаменитой африканской реки Нил живет электрический сом. Эта крупная толстая рыба может достигать в длину одного метра. Спина у нее темно-коричневая, бока бурые, а брюхо желтое. Эта ленивая малоподвижная рыба большую часть своей жизни проводит лежа на дне. Мощность электрического «прибора» сома очень велика и может быть больше, чем в городской бытовой электросети.

Электрический угорь

На другом континенте, в Южной Америке, живет электрический угорь. Это длинная округлая рыба с гладкой, без чешуи, кожей. Обычно его длина не превышает одного метра. Иногда встречаются электрические угри длиной до трех метров. Окраска угрей зеленовато-коричневая. Горло - ярко-оранжевого цвета.

Электрический угорь создает самое мощное напряжение. У крупных особей мощность электрических разрядов может достигать 660 вольт. Это почти в три раза больше, чем в квартирной розетке.

Свое электричество угорь использует в основном для умерщвления жертвы. Приблизившись к рыбе или лягушке, электрический угорь пускает в ход свое грозное оружие, и жертва оказывается парализованной или умерщвленной. Угорь неспешно приближается к обездвиженной жертве и проглатывает ее.

Нильский сомик-длиннорыл использует электричество для обнаружения своих врагов. У него в хвосте имеется электрический «приборчик», с помощью которого он образует постоянное электрическое облачко вокруг своего тела. Стоит какому-нибудь животному войти в это облачко, как длиннорыл сразу почувствует неладное. По изменению электрического облачка он может определить не только размеры объекта, но и его форму. Исследовав незваного гостя, рыбка решает, что ей предпринять: или поскорее удрать, или поглубже зарыться в ил, или оставаться на месте.

Электрический скат

Постоянная среда обитания рыб - вода - обладает большой электропроводностью. По этой причине электрические поля, вырабатываемые живыми генераторами, достигают чувствительных клеток других рыб почти без потерь, и, таким образом, появляется возможность передачи электрического сигнала на значительное расстояние.

У электрических рыб первые удары самые сильные, а последующие становятся все слабее и слабее. Чтобы снова производить сильные электрические удары, рыбе необходимо подзарядиться: полежать спокойно на дне.

С помощью электричества рыбы могут «переговариваться» на расстоянии 7-10 метров. Двух нильских сомиков помещали в аквариум, разделенный слоем материи, чтобы рыбы не могли видеть друг друга. С помощью специальных приборов удалось установить, что рыбы постоянно общались между собой посредством электрических сигналов. Если одну рыбу беспокоили - трогали палочкой, она заявляла протест образованием электрических разрядов. Вторая тоже не оставалась безучастной.

В природе при разделе территории сомики разряжают свои электрические батареи выстроившись напротив друг друга. Если же силы неравны, то один длиннорыл подавляет разряды противника просто «не давая ему сказать слова», и тот поспешно от ступает. В драках сомики стараются откусить противнику хвостовой стебель с жизненно важным электрическим органом.