时间: 2022-07-23 15:01:21 | 来源: 喜蛋文章网 | 编辑: admin | 阅读: 101次
电鳗能瞬间放电,人类为何不能利用这种能力发电呢?电鳗放电形式是受惊吓紧张神经收缩产生高压电流,是瞬间性的,故此无法应用在交通工具上。千万不要被固化思维,不是做不到,而是怎样做到。我们可以先假设可以把这技术应用到汽车上。然后进行结果倒推就行了。只要能够实现稳定的,连续放电就行了呗。怎么实现呢?其实现在的问题是什么东西能够储存能量,体积和质量都要合适。那就涉及到材料科学。科技的发展是相辅相成的,有时候解决这个问题又需要不同学科的突破。瞬间为什么不能用在汽车上,汽车需要长时间放电。自然界中能放电的不止电鳗,收集闪电也许未来,新能源的考虑方向。只是现在材料限制没有能存储这么大的能源装备。
瞬间功率不小(估计在数千瓦到十几千瓦),但这种电能的持续性很差,也即,总能量很低(绝不可能到1MJ,一度电为3.6MJ)。所以这个东西不可能与电力工具搭上界。多说一句,现在纯电车的里程焦虑症也来自动力电池的能量不足。(如果能到200KWh,就没人焦虑了,而现在如果达到这个电量,成本太高,重量太重,故实现不了)电鳗放电的本事来自它体内的一些能放电的细胞。在电鳗的体内有一些特殊的细胞,当这些细胞受到神经刺激后,会打开其表面的离子通道,让大量的离子迅速通过细胞膜,而带电离子的运动就形成了电流。每一个细胞能产生的电压虽然只有0.15伏左右,但因为电鳗体内有很多这样的细胞,无数的细胞首尾相连,就构成了一种串联结构。从总体上看,电鳗就像一节超大号的电池,它的头部是负极,尾部是正极,电压能达到600-800伏。
当电鳗放电时,因为电鳗的身体有脂肪组织,这些组织的电阻很大,而它生活的环境——水,的电阻很小,于是电流就倾向于从水中传播。而电鳗身体虽然也会有一些电流通过,但因为它已经适应了这种相对较低的电流,所以不会被自己电死。不过,电鳗的放电细胞不能持续高强度放电,随着放电次数的增加,它很快就会陷入疲惫状态,因此在生活中电鳗轻易不会用最大强度放电,而是用低电流完成环境探索、警示天地等行为,只有面对过于强的天敌时才会放强电。
在两千多年前,人们就发现有会放电的鱼类,如电鳗、电鳐、电鲇、瞻星鱼等。电鳗在放电动物中最为常见(对我国不去水族馆的人来说它们都很少见)。
享有“水中高压线”美誉的电鳗,瞬时电压竟然能达到800多伏,比我们家庭用电的220V电压要大得多,简直让人惊掉下巴!享有极高知名度的电鳗,是怎么发电的?会不会电死自己?
生物的细胞、组织和器官在活动的时候都可能会产生微弱的电流和电位,神经活动和肌肉运动时发生信息传递就会有电流产生,信息的传递靠细胞间动作电势完成,但是这些电流极其微弱,并且无法积聚,所以普通的生物我们并不能放电。
人体发生的静电是因为衣物和人大量摩擦,冬天空气干燥,静电更容易发生,但并不是我们能够放电。
电鳗改变了自身的某些肌肉细胞,它们不同于普通细胞,称为“发电细胞”,组成发电器官,位于身体后部的两侧肌肉组织内,能放电的肌肉组织能占到电鳗身体的80%。
电鳗拥有成千上万的发电细胞,这些细胞内电解质的浓度发生变化的时候会产生一种懈怠电荷的离子流,每个细胞都像一个小小的电池,单独的一个细胞只能产生微弱的电压,但是发电器官内成千上万的发电细胞好比是无数串联在一起电池,通过串联可以将电压累积在一起,从而产生很高的电压。
电鳗放电能力《自然》杂志新发表的一篇文章,科学家发现了新的电鳗物种,能产生高达860V的电压,以往发现的电鳗物种,放电能力通常在300V-800V之间,这次发现的名为Electrophorus voltai
为止放电量最大的,远高于以往测量到的电鳗,不愧是“水中高压线”。
物理课上,36V以下的电压是安全电压,高于36V的就有可能对人造成伤害了,而电鳗放电能力普遍都高于了我们家用电器220V的电压。
作为鱼类的电鳗,它的身体柔软,牙齿也不锋利,而放电成为它们最有效的捕食方法。
放电捕食:电鳗通常生活在泥泞的浑水中,它们的视力退化,在浑水中本也难看清什么,电鳗利用自己体内的电流,电流如雷达一般,是它们的探测器,利用微弱的电流去“观看”周围环境,寻找猎物。当电鳗发现猎物后,它们会放电进击晕猎物,也还会藏匿自己,远程放电去攻击并诱导猎物。
电鳗之所以能够利用放电进行捕猎,是因为江河湖海水是电的良导体,而电鳗自身也在水中,但它并不会电到自己。
电鳗体内所有重要的器官以及放电器官两侧,都被绝缘性很高的结构包裹住了,它们在水中放电的时候,电流是通过水传播,自身好比是包裹防电层的,所以不会电到自己。
但是一旦它受伤,如果身体两侧的绝缘结构同时受损,它自己放电的时候就好比裸露的两根电线,那么放电的时候就也会电到自己。
同时如果电鳗不是在水中,而是在空气中放电,空气可以说是很难导电的,这时候空气的电阻会远高于电鳗自身的绝缘层,那么它在空气中放电就也会电到自己。
《自然》杂志上一篇文章介绍了一种模仿电鳗而造的电源,这种电源可以为心脏起搏器等身体内的电子设备供电。研究人员通过研究电鳗发电细胞如何产生强大电流,利用水凝胶,模拟电鳗的发电细胞解剖结构,然后将2500个左右类似结构组合在一起,组成一个能够产生110V电压的灵活且透明的电源。
但因为电鳗的发电细胞这样的自然产物更薄,电阻更小,这个仿生电池的总输出功率还比不上电鳗的放电能力,但未来,也许人能造出更厉害的设备。
小时候,很喜欢收集打火机的电子点火器,不是为了收藏,只是为了恶作剧。
用打火机的电子点火器来欺负人,效果往往是最好的。
偷偷靠近,趁对方不注意,接触皮肤按下点火器,对方不仅会感觉到一点点疼痛,还会被吓一跳。
显然,用电来作为自己的防御手段,绝对是快准狠的招数,要么被突如其来的电流吓死,要么会被强大的电压电晕。
在自然界中,电鳗就是这项技能的拥有者,因为这个技能,它被冠上了最恐怖的名号。
电鳗:高压线,地球上最令人恐怖的淡水动物之一
电鳗的高压袭击,一直以来都被认为是自然界中最强大的攻击手段之一。
几个世纪以来,科学家们都在研究电鳗的秘密,但是这种生物,是出了名的难以研究。
电鳗生活在南美洲亚马逊河流的水域中,体型大,可长到2.5米,20公斤。由于喜欢生活在很浑浊的水域,因此很难观察到它们,再加上如此巨大的体型,能够产生高达600伏电压,电流足以电晕一个成年人,因此,很难在自然环境中观察和捕捉到它。
当捕捉猎物和逃避危险的时候,电鳗都会使用电能。
电鳗是如何产生电能的呢?
这就和它特化的肌肉有关。在电鳗体内含有很多特化的肌肉组织,这些肌肉组织就是它的放电体。每一个放电体都能产生0.15伏的电压,像这样的放电体电鳗有数千个,占据身体的80%以上。
数千个放电体像小型电池一样串联起来,一起放电的时候,头部是负极,尾部是正极,可以释放出600-800伏的电压。
也就是说,放电体越多,电压就越大,因此电鳗的大小和放电的损伤力是有关的,但也有极限。
在1米以内,电鳗体型越大电压越高,超过1米,电压就不太明显,越大只能增加电流强度。
电鳗的放电体可以像电池一样,储存能量,在关键的时候使用。
遇到可口的猎物的时候,就会释放电压,利用高压电荷来破坏鱼的肌肉,当鱼瘫痪后,就把鱼吃进肚子里;
当猎物的藏身位置不太明显的时候,电鳗也会放电,迫使鱼从藏身之处逃出来;
遇到捕食者,例如鳄鱼,电鳗也不慌不忙,当鳄鱼主动靠近招惹电鳗后,电鳗才会放电,不自量力的鳄鱼足以被电流电晕甚至死亡。
如此高压电荷,为什么电鳗没把自己电死?
电鳗放出的电荷有多强,之前我们已经说到了,若要养殖这样的鱼类,也是需要非常注意的。
即使你离电鳗5米左右的距离,若它感觉到危险放电,人很有可能被电晕,电晕后会因为没有意识,很容易发生溺水事件。
作为放电体,电鳗又是如何保护自己的呢?
首先,电鳗放电的装置在身体两侧,在水里的时候,身体大部分都是有绝缘性物质包裹着,自身就像一个大电池。
我们知道,水是很好的导体,电阻比较小,而电鳗身体电阻比较大,因此在放电的时候,电能会选择电阻小的水来释放,不会通过电鳗的身体,自然就不会伤到自己。
但如果遇到电阻比电鳗身体大的,例如空气,那么电荷优先选择电阻小的来通过,电鳗就会电到自己。
如果电鳗的绝缘性包裹有破损的时候,也有可能出现被电伤的情况。
那电鳗会被另一只电鳗的电伤到吗?
正常情况下不会的,电对于电鳗来说不光是防御手段,也是交流手段,可以通过电流来观测周围环境,以及和同伴交流,可见电鳗并不是完全绝缘的,只是它习惯这样的电流生活,对电的耐受性比较高罢了。
电鳗可以成为人类的“放电机”吗?
从理论上来说,电鳗的电荷是可持续的。
它会根据危险系数的不同,控制释放电流的强度。电荷释放后,重新蓄积后也能再次释放,只是中间是需要蓄积的时间的。
虽然电鳗的电压很高,但电流并不强,而且持续时间只有10-15秒。持续放电后,电流也会越来越弱。
当地人捕食电鳗,正是利用这个特点。
土著居民会先将牲畜赶到有电鳗的河域中,迫使电鳗放电,等电鳗没有力气再放电的时候,再下河捕捉。电鳗是当地比较有名的食用鱼。
无法持续不断放电,再加上电鳗是生物,难以控制,因此要利用电鳗来发电,是有难度的。
最后
总的来说,电鳗不会把人电死,电晕导致溺水死亡是有可能;
电鳗也可以吃,只要你敢下河抓就行;
电鳗虽然会放电,但本身也怕电,电击鳗鱼,它也会被电死;
还有想养一条电鳗来给手机充电的,请放弃这样的想法,一来危险,二来电鳗的电无法持续稳定输出。
在我们所身处的这个自然界中,有着各种形形色色的生物存在,人类也只是其中的一员。而在自然界中有着许多动物们,他们的一些能力让即使有发达文明的人类也羡慕不已,如说自带电力的电鳗,就让很多网友们调侃道:这是一种不要交电费的存在啊!而我们大家都知道是电鳗自身就能够放电,以此来觅食或者保护自身。那么就会有人非常好奇,既然电鳗能够放电,那么他自己怕不怕电呢?对于这个问题就有国外的网友做出了实验。
这位国外的小伙在自己的家里养了几条小电鳗,为了测试传说中能放电的电鳗自身到底怕不怕电流,于是他接通一个电压比较小的电线,将其慢慢的放入电鳗所在的鱼缸之中。随着这个带有电流的电线放入鱼缸之后,鱼缸里原本正常的电鳗慢慢的开始不正常了。这些电鳗在电线放入水中之后,显得十分的焦躁不安。
这样看来即使是自身带电的电鳗也是会怕电的,那么电鳗在水中自身放电的时候,由于水是导电的原因,他们自身为何又不怕电呢?其实也并非不怕电,因为电鳗在水中释放电流的时候,他们自身所感应到的电流是远比释放出去的电流要小上很多,所以电鳗即使是在水中大肆放电,也不会威胁到自身。
但是用外借的电流触碰电鳗的时候,那么他们的优势将会不复存在。开始四处流窜,似乎是受到了电流的影响。而当这位网友将电线靠近一个小电鳗的时候,这条小电鳗如同被雷打中一样疯狂游动。不知道各位读者朋友们,还知道自然界中哪些比较有趣的动物呢?
该生物在2021年被美国《国家地理》杂志列为“地球上最令人恐惧的淡水生物”之一。电鳗,虽然名字里有“鳗”,但它并不是一种鳗鱼,而是刀鱼的一种。不过它会放电倒是真的,而且威力不小。在电鳗的体内有一种特化的肌肉组织所构成的放电体,肌肉组织几乎都能放电,这种组织可以占到其身体的五分之四(除了头部)。
一条常规的电鳗通常可以长到两米长,体重约20斤,拥有数以千记的放电体。每个放电体约可制造出0.15伏特的电压。这些电压来源于电鳗体内的部分细胞,在电鳗的身体中,发电细胞层层堆叠起来,形成小型的叠层电池。当它们被神经信号所激励时,发电细胞的离子流(如钠离子、钾离子等)会突然通过细胞膜,形成电流。
这时电鳗从头到尾的叠层电池都被串联起来,形成了很高的电压。假如这些放电体同时全力放电时,电压最高可以达到800伏特。并且经由水这一介质的传播,其辐射范围可以达到3-6米。当然这样高强度的电量能持续的时间不长,在一般情况的下它们也不会这么冲动。因为它们发电器最主要的枢纽为器官的神经部分,所以它们可以随意放电,并自己控制放电的时间和强度。它们所放出的电量可以轻易击毙水中比它小的生物,以便其捕食、生存。
全站搜索