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瞬间放电高达800伏,活发电机—电鳗是如何发电的?

2019-10-23 10:28| 发布者: 好人| 查看: 36| 评论: 0

摘要: 电鳗以放电进行捕食,是能够放电的特殊物种。自身具有特殊的结构,又不至于自身触电由于电鳗会发电,人们叫它做活的发电机、活电池、电鱼等。它具有很高的营养价值与产业利用价值,电鳗的放电特性启发人们发明和创造 ...


电鳗以放电进行捕食,是能够放电特殊物种。自身具有特殊的结构,又不至于自身触电由于电鳗会发电,人们叫它做活的发电机、活电池、电鱼等。



它具有很高的营养价值与产业利用价值,电鳗的放电特性启发人们发明和创造了能贮存电的电池。其利用前景相当可观,人们日常生活中所用的干电池,在正负极间的糊状填充物,就是受电鳗发电器里的胶状物启发而改进的。


1、电鳗的分布

全世界的电鳗主要生长于热带及温带地区水域,除了欧洲电鳗及美洲电鳗分布在大西洋外,其余均分布在印度洋及太平洋区域。在中国,顺德被称为“中国鳗鱼之乡”。


2、捕食

电鳗常在夜间捕食,食物中有小鱼、蟹、虾、甲壳动物和水生昆虫,也食动物腐败尸体,更有部分个体的食物中发现有高等植物碎屑。

电鳗捕食的时候,首先悄悄地游近鱼群,然后可连续放出电流,受到电击的鱼马上晕厥过去,身体僵直,于是,电鳗乘机吞食它们。电鳗放电,有时也不一定是为了捕食,也可能是一种生理需要。被电鳗电死的鱼,往往超过它们食用所需要的量,这给渔业生产带来危害。电鳗放电后要经过一段时间的恢复,才能放电。利用这一特点,渔民们捕捞电鳗时,先把牲畜赶到水中,使电鳗放电,等到它们把电量消耗掉,再进行捕捞,这样做可以避免渔民被击伤。


3、身体结构

生活在南美洲亚马逊河和圭亚那河的电鳗,外形极似鳗鲡,体长2米左右,重达20公斤。体表光滑无鳞,背部黑色腹部橙黄%色,没有背鳍和腹鳍。臀鳍特别长,是主要的游泳器官。电鳗有两对发电器,形状为长梭形,位于尾部脊髓两侧。


4、发电机原理

它的发电器分布在身体两侧的肌肉内,身体的尾端为正极,头部为负极,电流是从尾部流向头部。当电鳗的头和尾触及敌体,或受到刺激影响时即可发生强大的电流。


发电器最主要的枢纽,是器官的神经部分,电鳗能随意放电,放电时间和强度,它完全能够自己掌握。
世界上有好多种电鳗,其发电能力各不相同。电鳗可以放出50安培的电流,电压达60—80伏,有海中“活电站”之称。电鳗是鱼类中放电能力最强的淡水鱼类,输出的电压达300~800伏,因此电鳗有水中"高压线"电鳗每秒钟能放电50次,但连续放电后,电流逐渐减弱,10—15秒钟后完全消失,休息一会后又能重新恢复放电能力。

电鳗放电时的平均电压为350多伏,但也有过650伏的放电记录。电鳗放电时产生的电流是极微弱的,一般不到1安培;然而有时观察到的电压为500伏,电流为2安培,即功率为1000瓦的短时放电。虽然发出的是直流电,但放电频率每秒可达300个脉冲。


放电的损伤力取决于鳗鱼的大小和机体的状况。
当电鳗长不到1米时,电压随着电鳗的成长而增加。当长到1米后,只增加电流的强度。


5、自身不会被电死的原因

电鳗内部有许多所谓生物电池 (electroplaques)串联及并联在一起,所以虽然电鳗的头尾电位差可以高达750V,但是因为生物电池的并联(一共约140行左右)把电流分散掉,所以实际上,通过每个行的电流跟他电鱼时所放出的电流差了两个命令,相对之下小的多,所以他才不会电鱼时,把自己也给电死了。



电鳗是活的“发电机”。它尾部两侧的肌肉,是由有规则地排列着的6000—10000枚肌肉薄片组成,薄片之间有结缔组织相隔,并有许多神经直通中枢神经系统。每枚肌肉薄片像一个小电池,只能产生150毫伏的{TagsLink:2},但近万个“小电池”串联起来,就可以产生很高的电压。电鳗尾部发出的电流,流向头部的感受器,因此在它身体周围形成一个弱电场。电鳗中枢神经系统中有专门的细胞来监视电感受器的活动,并能根据监视分析的结果指挥电鳗的行为,决定采取捕食行为或避让行为或其它行为。


有人做过这么一个实验:在水池中放置两根垂直的导线,放入电鳗,并将水池放在黑暗的环境里,结果发现电鳗总在导线中间穿梭,一点儿也不会碰导线;当导线通电后,电鳗一下子就往后跑了。这说明电鳗是靠“电感”来判断周围环境的。

6、放电范围

电鳗体内有一些细胞就像小型的叠层电池,当它被神经信号所激励时,能陡然使离子流通过它的细胞膜。电鳗体内从头到尾都有这样的细胞,就像许多叠在一起的叠层电池。当产生电流时,所有这些电池(每个电池电压约15伏)都串联起来,这样在电鳗的头和尾之间就产生了很高的电压。许多这样的电池组又并联起来,这样就能在体外产生足够大的电流。用这些电流足以将它的猎物或天敌击晕或击毙。淡水里的电鱼需要更多的电池串联在一起,因为淡水的电阻较大,产生同样的电流需要更高的的电压。


电鳗的放电器官在身体的两侧,而且它大部分的身体或重要的器官都由绝缘性很高的构造包住,在水中就像是一个大电池。我们知道电流会由电阻最小的通路经过,所以在水中放电时,电流会经由水(电阻比电鳗身体小)传递,电鳗并不会电到自已。但如果电鳗被抓到空气中,因空气的电阻比它身体的电阻更大,放电的话就会电到自已了。

另外,如果电鳗受伤使两侧的绝缘体同时破损的话,放电时就会像两条裸露的电线一样发生短路的现象。它所释放的电量,能够轻而易举地把比它小的动物击死,有时还会击毙比它大的动物,如正在河里涉水的马和游泳的牛也会被电鳗击昏。



在已知的所有能发电的动物中,电鳗是最可怕的一个,它们输出的电压可达300~800伏,电流大概在1安左右,这是什么概念嘞,可以做个对比,对于人类的安全电压是36伏,安全电流是0.01安,电鳗释放的电是人体安全值的几百倍,电鳗的威力不言而喻。


7、电鳗的应用价值

电鳗的营养价值与结构特点在工业方面的应用在当今逐渐被开发出来。利用前景相当的可观。



电鳗的放电特性启发人们发明和创造了能贮存电的电池。


近期,美国海军正在研制并改进一种水下造仿真鳗鱼。主要利用鳗鱼出色的导航本领。鳗鱼的眼睛已经退化,它是根据脉冲的发射来判断方向。这种水下的电脉冲发射与接收非常令人感兴趣。这正是现代船舶雷达的导航原理。

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