Направленное (упорядоченное) движение частиц, носителей электрического заряда, в электромагнитном поле.

Что такое электрический ток в разных веществах? Примем, соответственно, движущиеся частицы:

• в металлах - электроны,
• в электролитах - ионы (катионы и анионы),
• в газах - ионы и электроны,
• в вакууме при определённых условиях - электроны,
• в полупроводниках - дырки (электронно-дырочная проводимость).

Иногда электрическим током называют также ток смещения, возникающий в результате изменения во времени электрического поля.

Электрический ток проявляется следующим образом:

• нагревает проводники (явление не наблюдается в сверхпроводниках);
• изменяет химический состав проводника (данное явление в первую очередь характерно для электролитов);
• создает магнитное поле (проявляется у всех без исключения проводников).

Если заряженные частицы движутся внутри макроскопических тел относительно той или иной среды, то такой ток называют электрический ""ток проводимости"". Если движутся макроскопические заряженные тела (например, заряженные капли дождя), то этот ток называют ""конвекционным"".

Токи различают на постоянный и переменный. Также существуют всевозможные разновидности переменного тока. При определении видов тока слово «электрический» опускают.

• Постоянный ток - ток, направление и величина которого не меняются во времени. Может быть пульсирующий, например выпрямленный переменный, который является однонаправленным.
• Переменный ток - электрический ток, изменяющийся во времени. Под переменным током понимают любой ток, не являющийся постоянным.
• Периодический ток - электрический ток, мгновенные значения которого повторяются через равные интервалы времени в неизменной последовательности.
• Синусоидальный ток - периодический электрический ток, являющийся синусоидальной функцией времени. Среди переменных токов основным является ток, величина которого изменяется по синусоидальному закону. Любой периодический несинусоидальный ток может быть представлен в виде комбинации синусоидальных гармонических составляющих (гармоник), имеющих соответствующие амплитуды, часто́ты и начальные фазы. В этом случае Электростатический потенциал каждого конца проводника изменяется по отношению к потенциалу другого конца проводника попеременно с положительного на отрицательный и наоборот, проходя при этом через все промежуточные потенциалы (включая и нулевой потенциал). В результате возникает ток, непрерывно изменяющий направление: при движении в одном направлении он возрастает, достигая максимума, именуемого амплитудным значением, затем спадает, на какой-то момент становится равным нулю, потом вновь возрастает, но уже в другом направлении и также достигает максимального значения, спадает, чтобы затем вновь пройти через ноль, после чего цикл всех изменений возобновляется.
• Квазистационарный ток - относительно медленно изменяющийся переменный ток, для мгновенных значений которого с достаточной точностью выполняются законы постоянных токов. Этими законами являются закон Ома, правила Кирхгофа и другие. Квазистационарный ток, так же как и постоянный ток, имеет одинаковую силу тока во всех сечениях неразветвлённой цепи. При расчёте цепей квазистационарного тока из-за возникающей э. д. с. индукции ёмкости и индуктивности учитываются как сосредоточенные параметры. Квазистационарными являются обычные промышленные токи, кроме токов в линиях дальних передач, в которых условие квазистационарности вдоль линии не выполняется.
• Ток высокой частоты - переменный ток, (начиная с частоты приблизительно в десятки кГц), для которого становятся значимыми такие явления, которые являются либо полезными, определяющими его применение, либо вредными, против которых принимаются необходимые меры, как излучение электромагнитных волн и скин-эффект. Кроме того, если длина волны излучения переменного тока становится сравнимой с размерами элементов электрической цепи, то нарушается условие квазистационарности, что требует особых подходов к расчёту и проектированию таких цепей.
• Пульсирующий ток - это периодический электрический ток, среднее значение которого за период отлично от нуля.
• Однонаправленный ток - это электрический ток, не изменяющий своего направления.

Вихревые токи

Вихревые токи (или токи Фуко) - замкнутые электрические токи в массивном проводнике, которые возникают при изменении пронизывающего его магнитный поток, поэтому вихревые токи являются индукционными токами. Чем быстрее изменяется магнитный поток, тем сильнее вихревые токи. Вихревые токи не текут по определённым путям в проводах, а замыкаясь в проводнике образуют вихреобразные контуры.

Существование вихревых токов приводит к скин-эффекту, то есть к тому, что переменный электрический ток и магнитный поток распространяются в основном в поверхностном слое проводника. Нагрев вихревыми токами проводников приводит к потерям энергии, особенно в сердечниках катушек переменного тока. Для уменьшения потерь энергии на вихревые токи применяют деление магнитопроводов переменного тока на отдельные пластины, изолированные друг от друга и расположенные перпендикулярно направлению вихревых токов, что ограничивает возможные контуры их путей и сильно уменьшает величину этих токов. При очень высоких частотах вместо ферромагнетиков для магнитопроводов применяют магнитодиэлектрики, в которых из-за очень большого сопротивления вихревые токи практически не возникают.

Характеристики

Исторически принято, что """направление тока""" совпадает с направлением движения положительных зарядов в проводнике. При этом, если единственными носителями тока являются отрицательно заряженные частицы (например, электроны в металле), то направление тока противоположно направлению движения заряженных частиц.

Дрейфовая скорость электронов

Дрейфовая скорость направленного движения частиц в проводниках, вызванного внешним полем, зависит от материала проводника, массы и заряда частиц, окружающей температуры, приложенной разности потенциалов и составляет величину, намного меньшую скорости света. За 1 секунду электроны в проводнике перемещаются за счёт упорядоченного движения меньше чем на 0,1 мм. Несмотря на это, скорость распространения собственно электрического тока равна скорости света (скорости распространения фронта электромагнитной волны). То есть то место, где электроны изменяют скорость своего движения после изменения напряжения, перемещается со скоростью распространения электромагнитных колебаний.

Сила и плотность тока

Электрический ток имеет количественные характеристики: скалярную - силу тока, и векторную - плотность тока.

Сила ток а - физическая величина, равная отношению количества заряда

Прошедшего за некоторое время

через поперечное сечение проводника, к величине этого промежутка времени.

Сила тока в СИ измеряется в амперах (международное и русское обозначение: A).

По закону Ома сила тока

на участке цепи прямо пропорциональна электрическому напряжению

Приложенному к этому участку цепи, и обратно пропорциональна его сопротивлению

Если на участке цепи электрический ток не постоянный, то напряжение и сила тока постоянно изменяется, при этом у обычного переменного тока средние значения напряжения и силы тока равны нулю. Однако средняя мощность выделяемого при этом тепла нулю не равна.

Поэтому применяют следующие понятия:

• мгновенные напряжение и сила тока, то есть действующие в данный момент времени.
• амплитудные напряжение и сила тока, то есть максимальные абсолютные значения
• эффективные (действующие) напряжение и сила тока определяются тепловым действием тока, то есть имеют те же значения, которые они имеют у постоянного тока с таким же тепловым эффектом.

Плотность тока - вектор, абсолютная величина которого равна отношению силы тока, протекающего через некоторое сечение проводника, перпендикулярное направлению тока, к площади этого сечения, а направление вектора совпадает с направлением движения положительных зарядов, образующих ток.

Согласно закону Ома в дифференциальной форме плотность тока в среде

пропорциональна напряжённости электрического поля

и проводимости среды

Мощность

При наличии тока в проводнике совершается работа против сил сопротивления. Электрическое сопротивление любого проводника состоит из двух составляющих:

• активное сопротивление - сопротивление теплообразованию;
• реактивное сопротивление - сопротивление, обусловленное передачей энергии электрическому или магнитному полю (и обратно).

Как правило, большая часть работы электрического тока выделяется в виде тепла. Мощностью тепловых потерь называется величина, равная количеству выделившегося тепла в единицу времени. Согласно закону Джоуля - Ленца мощность тепловых потерь в проводнике пропорциональна силе протекающего тока и приложенному напряжению:

Мощность измеряется в ваттах.

В сплошной среде объёмная мощность потерь

определяется скалярным произведением вектора плотности тока

и вектора напряжённости электрического поля

в данной точке:

Объёмная мощность измеряется в ваттах на кубический метр.

Сопротивление излучению вызвано образованием электромагнитных волн вокруг проводника. Это сопротивление находится в сложной зависимости от формы и размеров проводника, от длины излучаемой волны. Для одиночного прямолинейного проводника, в котором везде ток одного направления и силы, и длина которых L значительно меньше длины излучаемой им электромагнитной волны

Зависимость сопротивления от длины волны и проводника относительно проста:

Наиболее применяемому электрическому току со стандартной частотой 50 ""Гц"" соответствует волна длиной около 6 тысяч километров, именно поэтому мощность излучения обычно пренебрежительно мала по сравнению с мощностью тепловых потерь. Однако, с увеличением частоты тока длина излучаемой волны уменьшается, соответственно возрастает мощность излучения. Проводник, способный излучать заметную энергию, называется антенной.

Частота

Понятие частоты относится к переменному току, периодически изменяющему силу и/или направление. Сюда же относится наиболее часто применяемый ток, изменяющийся по синусоидальному закону.

Период переменного тока - наименьший промежуток времени (выраженный в секундах), через который изменения силы тока (и напряжения) повторяются. Количество периодов, совершаемое током за единицу времени, носит название частота. Частота измеряется в герцах, один герц (Гц) соответствует одному периоду в секунду.

Ток смещения

Иногда для удобства вводят понятие тока смещения. В уравнениях Максвелла ток смещения присутствует на равных правах с током, вызванным движением зарядов. Интенсивность магнитного поля зависит от полного электрического тока, равного сумме тока проводимости и тока смещения. По определению, плотность тока смещения

Векторная величина, пропорциональная скорости изменения электрического поля

во времени:

Дело в том, что при изменении электрического поля, также как и при протекании тока, происходит генерация магнитного поля, что делает эти два процесса похожими друг на друга. Кроме того, изменение электрического поля обычно сопровождается переносом энергии. Например, при зарядке и разрядке конденсатора, несмотря на то, что между его обкладками не происходит движения заряженных частиц, говорят о протекании через него тока смещения, переносящего некоторую энергию и своеобразным образом замыкающего электрическую цепь. Ток смещения

в конденсаторе определяется по формуле:

Заряд на обкладках конденсатора,

Электрическое напряжение в между обкладками,

Электрическая ёмкость конденсатора.

Ток смещения не является электрическим током, поскольку не связан с перемещением электрического заряда.

Основные типы проводников

В отличие от диэлектриков в проводниках имеются свободные носители нескомпенсированных зарядов, которые под действием силы, как правило разности электрических потенциалов, приходят в движение и создают электрический ток. Вольтамперная характеристика (зависимость силы тока от напряжения) является важнейшей характеристикой проводника. Для металлических проводников и электролитов она имеет простейший вид: сила тока прямо пропорциональна напряжению (закон Ома).

Металлы - здесь носителями тока являются электроны проводимости, которые принято рассматривать как электронный газ, отчётливо проявляющий квантовые свойства вырожденного газа.

Плазма - ионизированный газ. Электрический заряд переносится ионами (положительными и отрицательными) и свободными электронами, которые образуются под действием излучения (ультрафиолетового, рентгеновского и других) и (или) нагревания.

Электролиты - жидкие или твёрдые вещества и системы, в которых присутствуют в сколько-нибудь заметной концентрации ионы, обусловливающие прохождение электрического тока. Ионы образуются в процессе электролитической диссоциации. При нагревании сопротивление электролитов падает из-за увеличения числа молекул, разложившихся на ионы. В результате прохождения тока через электролит ионы подходят к электродам и нейтрализуются, оседая на них. Законы электролиза Фарадея определяют массу вещества, выделившегося на электродах.

Существует также электрический ток электронов в вакууме, который используется в электронно-лучевых приборах.

Электрические токи в природе

Атмосферное электричество - электричество, которое содержится в воздухе. Впервые показал присутствие электричества в воздухе и объяснил причину грома и молнии Бенджамин Франклин.

В дальнейшем было установлено, что электричество накапливается в сгущении паров в верхних слоях атмосферы, и указаны следующие законы, которым следует атмосферное электричество:

• при ясном небе, так же как и при облачном, электричество атмосферы всегда положительное, если на некотором расстоянии от места наблюдения не идёт дождь, град или снег;
• напряжение электричества облаков становится достаточно сильным для выделения его из окружающей среды лишь тогда, когда облачные пары сгущаются в дождевые капли, доказательством чего может служить то, что разрядов молний не бывает без дождя, снега или града в месте наблюдения, исключая возвратный удар молнии;
• атмосферное электричество увеличивается по мере возрастания влажности и достигает максимума при падении дождя, града и снега;
• место, где идёт дождь, является резервуаром положительного электричества, окружённым поясом отрицательного, который, в свою очередь, заключён в пояс положительного. На границах этих поясов напряжение равно нулю.

Движение ионов под действием сил электрического поля формирует в атмосфере вертикальный ток проводимости со средней плотностью, равной около (2÷3)·10 −12 А/м².

Полный ток, текущий на всю поверхность Земли, при этом составляет приблизительно 1800 А.

Молния является естественным искровым электрическим разрядом. Была установлена электрическая природа полярных сияний. Огни святого Эльма - естественный коронный электрический разряд.

Биотоки - движение ионов и электронов играет весьма существенную роль во всех жизненных процессах. Создаваемый при этом биопотенциал существует как на внутриклеточном уровне, так и у отдельных частей тела и органов. Передача нервных импульсов происходит при помощи электрохимических сигналов. Некоторые животные (электрические скаты, электрический угорь) способны накапливать потенциал в несколько сот вольт и используют это для самозащиты.

Применение

При изучении электрического тока было обнаружено множество его свойств, которые позволили найти ему практическое применение в различных областях человеческой деятельности, и даже создать новые области, которые без существования электрического тока были бы невозможны. После того, как электрическому току нашли практическое применение, и по той причине, что электрический ток можно получать различными способами, в промышленной сфере возникло новое понятие - электроэнергетика.

Электрический ток используется как носитель сигналов разной сложности и видов в разных областях (телефон, радио, пульт управления, кнопка дверного замка и так далее).

В некоторых случаях появляются нежелательные электрические токи, например блуждающие токи или ток короткого замыкания.

Использование электрического тока как носителя энергии

• получения механической энергии во всевозможных электродвигателях,
• получения тепловой энергии в нагревательных приборах, электропечах, при электросварке,
• получения световой энергии в осветительных и сигнальных приборах,
• возбуждения электромагнитных колебаний высокой частоты, сверхвысокой частоты и радиоволн,
• получения звука,
• получения различных веществ путём электролиза, зарядка электрических аккумуляторов. Здесь электромагнитная энергия превращается в химическую,
• создания магнитного поля (в электромагнитах).

Использование электрического тока в медицине

• диагностика - биотоки здоровых и больных органов различны, при этом бывает возможно определить болезнь, её причины и назначить лечение. Раздел физиологии, изучающий электрические явления в организме называется электрофизиология.
  • Электроэнцефалография - метод исследования функционального состояния головного мозга.
  • Электрокардиография - методика регистрации и исследования электрических полей при работе сердца.
  • Электрогастрография - метод исследования моторной деятельности желудка.
  • Электромиография - метод исследования биоэлектрических потенциалов, возникающих в скелетных мышцах.
• Лечение и реанимация: электростимуляции определённых областей головного мозга; лечение болезнь болезни Паркинсона и эпилепсии, также для электрофореза. Водитель ритма, стимулирующий сердечную мышцу импульсным током, используют при брадикардии и иных сердечных аритмиях.

Электробезопасность

Включает в себя правовые, социально-экономические, организационно-технические, санитарно-гигиенические, лечебно-профилактические, реабилитационные и иные мероприятия. Правила электробезопасности регламентируются правовыми и техническими документами, нормативно-технической базой. Знание основ электробезопасности обязательно для персонала, обслуживающего электроустановки и электрооборудование. Тело человека является проводником электрического тока. Сопротивление человека при сухой и неповрежденной коже колеблется от 3 до 100 кОм.

Ток, пропущенный через организм человека или животного, производит следующие действия:

• термическое (ожоги, нагрев и повреждение кровеносных сосудов);
• электролитическое (разложение крови, нарушение физико-химического состава);
• биологическое (раздражение и возбуждение тканей организма, судороги)
• механическое (разрыв кровеносных сосудов под действием давления пара, полученного нагревом током крови)

Основным фактором, обуславливающим исход поражения током, является величина тока, проходящего через тело человека. По технике безопасности электрический ток классифицируется следующим образом:

• ""безопасным"" считается ток, длительное прохождение которого через организм человека не причиняет ему вреда и не вызывает никаких ощущений, его величина не превышает 50 мкА (переменный ток 50 Гц) и 100 мкА постоянного тока;
• ""минимально ощутимый"" человеком переменный ток составляет около 0,6-1,5 мА (переменный ток 50 Гц) и 5-7 мА постоянного тока;
• пороговым ""неотпускающим"" называется минимальный ток такой силы, при которой человек уже неспособен усилием воли оторвать руки от токоведущей части. Для переменного тока это около 10-15 мА, для постоянного - 50-80 мА;
• ""фибрилляционным порогом"" называется сила переменного тока (50 Гц) около 100 мА и 300 мА постоянного тока, воздействие которого дольше 0,5 с с большой вероятностью вызывает фибрилляцию сердечных мышц. Этот порог одновременно считается условно смертельным для человека.

В России в соответствии c Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей (Приказ Минэнерго РФ от 13.01.2003 № 6 «Об утверждении Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей») и Правилами по охране труда при эксплуатации электроустановок (Приказ Минэнерго РФ от 27.12.2000 N 163 «Об утверждении Межотраслевых правил по охране труда (правил безопасности) при эксплуатации электроустановок»), установлено 5 квалификационных групп по электробезопасности в зависимости от квалификации и стажа работника и напряжения электроустановок.

Примечания

• Баумгарт К. К., Электрический ток.
• А.С. Касаткин. Электротехника.
• Ю.Г. Синдеев. Электротехника с элементами электроники.

Доминик Стэтхем

Фото ©depositphotos.com/Yourth2007

Electrophorus electricus ) обитает в темных водах болот и рек в северной части Южной Америки. Это таинственный хищник, обладающий сложной системой электролокации и способный перемещаться и охотиться в условиях низкой видимости. Используя «электрорецепторы» для определения искажений электрического поля, вызванных его собственным телом, он способен обнаруживать потенциальную жертву, сам при этом оставаясь незамеченным. Он обездвиживает жертву с помощью сильнейшего электрического шока, достаточно сильного, чтобы оглушить такое крупное млекопитающее, как лошадь, или даже убить человека. Своей удлиненной округлой формой тела угорь напоминает рыбу, которую мы обычно называем муреной (порядок Anguilliformes); однако принадлежит к другому порядку рыб (Gymnotiformes).

Рыб, способных обнаруживать электрические поля, называют электрорецептивными , а способных генерировать мощное электрическое поле, таких как электрический угорь, называют электрогенными .

Как электрический угорь генерирует такое высокое электрическое напряжение?

Электрические рыбы – не единственные, кто способен генерировать электричество. Фактически все живые организмы делают это в той или иной мере. Мышцы нашего тела, к примеру, управляются мозгом с помощью электрических сигналов. Электроны, вырабатываемые бактериями, могут быть использованы для выработки электричества в топливных клетках, которые называются электроцитами. (см. таблицу ниже). И хотя каждая из клеток несет незначительный заряд, благодаря тому, что тысячи таких клеток собираются в серии, подобно батарейкам в фонарике, может быть выработано напряжение до 650 вольт (V). Если организовать эти ряды в параллели, можно получить электрический ток силой в 1Ампер (A), что дает электрический удар силой в 650 ватт (W; 1 W = 1 V × 1 A).

Каким образом угрю удается не оглушать самого себя электрическим током?

Фото:CC-BY-SA Steven Walling via Wikipedia

Ученые не знают точно, как ответить на этот вопрос, но результаты некоторых интересных наблюдений могут пролить свет на данную проблему. Во-первых, жизненно важные органы угря (например, мозг и сердце) расположены возле головы, вдалеке от органов, вырабатывающих электричество, и окружены жировой тканью, которая может действовать в виде изоляции. Кожа также имеет изолирующие свойства, поскольку, согласно результатам наблюдений, угри с поврежденной кожей более подвержены самооглушению электрическим ударом.

Во-вторых, наиболее сильные электрические удары угри способны наносить в момент спаривания, не нанося при этом вреда партнеру. Однако если удар такой же силы нанести другому угрю не во время спаривания, это может его убить. Это предполагает, что у угрей существует некая система защиты, которую можно включать и отключать.

Мог ли электрический угорь возникнуть в результате эволюции?

Очень трудно представить себе, как это могло бы произойти в ходе незначительных изменений, как того требует процесс, предложенный Дарвиным. В случае, если ударная волна была важной с самого начала, то вместо того, чтобы оглушить, она предупреждала бы жертву об опасности. Более того, чтобы в ходе эволюции выработать способность оглушать жертву, электрическому угрю пришлось бы одновременно вырабатывать и систему самозащиты. Каждый раз, когда возникала мутация, увеличивающая силу электрического удара, должна была возникать и другая мутация, улучшающая электроизоляцию угря. Кажется маловероятным то, что одной мутации было бы достаточно. К примеру, для того, чтобы передвинуть органы ближе к голове, понадобилось бы целая серия мутаций, которые должны были возникнуть одновременно.

Хотя немногие рыбы способны оглушать свою добычу, существует множество видов, использующих электричество низкого напряжения для навигации и общения. Электрические угри относятся к группе южно-американских рыб, известных под названием «ножетелки» (семейство Mormyridae), которые тоже используют электролокацию и, как считается, развили эту способность наряду со своими южно-американскими собратьями . Более того, эволюционисты вынуждены заявлять, что электрические органы у рыб эволюционировали независимо друг от друга восемь раз . Если учесть сложность их строения, поражает уже то, что эти системы могли развиться в ходе эволюции хотя бы один раз, не говоря уже о восьми.

Ножетелки из Южной Америки и химеровые из Африки используют свои электрические органы для определения местонахождения и коммуникации, и используют ряд различных видов электрорецепторов. В обеих группах есть виды, продуцирующие электрические поля разных сложных форм волны. Два вида ножетелок, Brachyhypopomus benetti и Brachyhypopomus walteri настолько похожи друг на друга, что их можно было бы отнести к одному виду, однако первый из них вырабатывает ток постоянного напряжения, а второй – ток переменного напряжения. Эволюционная история становится еще более примечательной, если копнуть еще глубже. Для того, чтобы их аппараты электролокации не мешали друг другу и не создавали помех, некоторые виды используют специальную систему, с помощью которой каждая из рыб меняет частоту электрического разряда. Примечательно, что эта система работает практически так же (используется такой же вычислительный алгоритм), как у стеклянной ножетелки из Южной Америки (Eigenmannia ) и африканской рыбы аба-аба (Gymnarchus ). Могла ли такая система устранения помех независимо развиться в ходе эволюции у двух отдельных групп рыб, обитающих на разных континентах?

Шедевр Божьего творения

Энергетический агрегат электрического угря затмил все творения человека своей компактностью гибкостью, мобильностью, экологической безопасностью и способностью к самовосстановлению. Все части этого аппарата идеальным образом интегрированы в лощеное тело, что дает угрю возможность плыть с большой скорость и проворством. Все детали его строения – от крохотных клеток, вырабатывающих электричество, до сложнейшего вычислительного комплекса, анализирующего искажения производимых угрем электрических полей, - указывают на замысел великого Создателя.

Как электрический угорь генерирует электричество? (научно-популярная статья)

Электрические рыбы генерируют электричество подобно тому, как это делают нервы и мышцы в нашем теле. Внутри клеток-электроцитов особые энзимные протеины под названием Na-K ATФаза выкачивают натриевые ионы через клеточную мембрану, и всасывают ионы калия. (‘Na’ – химический символ натрия, а ‘K’ – химический символ калия». ‘ATФ’ – аденозинтрифосфат – энергетическая молекула, используемая для работы насоса). Дисбаланс между ионами калия внутри и снаружи клетки приводит к возникновению химического градиента, который снова выталкивает ионы калия из клетки. Подобным образом, дисбаланс между ионами натрия порождает химический градиент, который затягивает ионы натрия обратно в клетку. Другие протеины, встроенные в мембрану, действуют в виде каналов для ионов калия, пор, позволяющих ионам калия покинуть клетку. По мере того, как ионы калия с позитивным зарядом накапливаются снаружи клетки, вокруг клеточной мембраны нарастает электрический градиент, при чем наружная часть клетки имеет более позитивный заряд, чем ее внутренняя часть. Насосы Na-K ATФазы (натрий-калиевой аденозинтрифосфатазы) построены таким образом, что они выбирают лишь один позитивно заряженный ион, иначе негативно заряженные ионы также стали бы перетекать, нейтрализуя заряд.

Большая часть тела электрического угря состоит из электрических органов. Главный орган и орган Хантера отвечают за выработку и накопление электрического заряда. Орган Сакса вырабатывает электрическое поле низкого напряжения, которое используется для электролокации.

Химический градиент действует таким образом, что выталкивает ионы калия, а электрический градиент втягивает их обратно. В момент наступления баланса, когда химические и электрические силы упраздняют друг друга, снаружи клетки будет находиться примерно на 70 милливольт больше позитивного заряда, чем внутри. Таким образом, внутри клетки оказывается негативный заряд в -70 милливольт.

Однако большее количество протеинов, встроенных в клеточную мембрану, обеспечивают каналы для ионов натрия – это поры, которые позволяют ионам натрия снова попадать в клетку. В обычном состоянии эти поры перекрыты, однако когда электрические органы активируются, поры раскрываются, и ионы натрия с позитивным зарядом снова поступают в клетку под воздействием градиента химического потенциала. В данном случае баланс достигается, когда внутри клетки собирается позитивный заряд до 60 милливольт. Происходит общее изменение напряжения от -70 до +60 милливольт, и это составляет 130 mV или 0.13 V. Этот разряд происходит очень быстро, примерно за одну миллисекунду. И поскольку в серии клеток собрано примерно 5000 электроцитов, благодаря синхронному разряду всех клеток может вырабатываться до 650 вольт (5000 × 0.13 V = 650).

Насос Na-K ATФазы (натрий-калиевой аденазинтрифосфотазы). За каждый цикл два иона калия (K +) поступают в клетку, а три иона натрия (Na +) выходят из клетки. Этот процесс приводится в движение энергией АТФ молекул.

Глоссарий

Атом или молекула, несущий электрический заряд благодаря неравному количеству электронов и протонов. Ион будет иметь негативный заряд, если в нем содержится больше электронов, чем протонов, и позитивный заряд – если в нем содержится больше протонов, нежели электронов. Ионы калия (K +) и натрия (Na +) имеют позитивный заряд.

Градиент

Изменение какой-либо величины при перемещении от одной точки пространства к другой. Например, если вы отходите от костра, температура понижается. Таким образом, костер генерирует температурный градиент, уменьшающийся с расстоянием.

Электрический градиент

Градиент изменения величины электрического заряда. Например, если снаружи клетки содержится большее количество позитивно заряженных ионов, чем внутри клетки, электрический градиент будет проходить через клеточную мембрану. Благодаря тому, что одинаковые заряды отталкиваются друг от друга, ионы будут двигаться таким образом, чтобы сбалансировать заряд внутри и снаружи клетки. Передвижения ионов из-за электрического градиента происходят пассивно, под воздействием электрической потенциальной энергии, а не активно, под воздействием энергии, поступающей из внешнего источника, например из АТФ-молекулы.

Химический градиент

Градиент химической концентрации. Например, если снаружи клетки содержится большее количество ионов натрия, чем внутри клетки, то химический градиент натриевого иона будет проходить через клеточную мембрану. Из-за произвольного движения ионов и столкновений между ними существует тенденция, что ионы натрия будут двигаться от более высоких концентраций к более низким концентрациям до тех пор, пока не будет установлен баланс, то есть пока по обе стороны мембраны не окажется одинаковое количество ионов натрия. Это происходит пассивно, в результате диффузии. Движения обусловлены кинетической энергией ионов, а не энергией, получаемой из внешнего источника, такого как АТФ молекула.

В реках морях и океанах живут несколько видов рыб, которые могут вырабатывать электрический ток. Как показали последние исследования, в настоящее время существует около трехсот видов рыб, вырабатывающих электричество. К таким рыбам относятся и электрический угорь.

Обитает электрический угорь в реках северо-восточной части Южной Америки и притоке 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.

Интересным в структуре электрических угрей являются электрические органы, которые занимают около 4/5 длины тела. Угорь генерирует разряд напряжением до 1300 В и силой тока до 1 A. Положительный заряд находится в передней части тела, отрицательный - в задней. Удар током взрослого электрического угря способен оглушить лошадь

Электричество угорю нужно для:

• защиты. Когда на угоря нападает хищник, она выпускает разряд электрического тока. Это отпугивает хищника или обездвиживает (парализует) его;
• общения друг с другом. Угорь выпускает электрические разряды в воду, другие рыбы могут чувствовать их, таким образом, рыбы получают информацию о местонахождении своих собратьев, так же, одна особь может оповестить другую о приближении опасности;
  ориентирования в водном пространстве. При помощи тока угорь может определить расстояние до дна, камня или другого объекта, находящегося в воде;
• охоты. При помощи электрического тока угорь добывает себе пищу. Когда мелкая рыбешка оказывается вблизи, хищник парализует ее током, рыбка не может двигаться, поэтому становится легкой добычей.

Откуда берется ток у рыб?

Электрический ток у рыб образуется в особых органах, которые называются «электрические органы». У каждого вида рыб электрические органы расположены по-разному. У одних рыб они находятся по бокам (например, электрический скат и угорь), у других в подкожном слое, практически по всей длине тела (например, электрический сом), у третьих рыб электрические органы находятся около глаз (американский звездочет).

Каждый электрический орган состоит из небольших пластин (именно в них и образуется электричество), которые собраны в столбики. Количество столбиков разное у каждого вида рыб, их может быть от нескольких десятков, до нескольких тысяч. В одну секунду рыба может вырабатывать от 10 до 600 электрических импульсов. Чем выше количество импульсов, тем больше вреда оно может доставить другим рыбам. Например, когда хищник охотится, он вырабатывает 500-600 импульсов, для защиты и отпугивания врагов достаточно 10-30 импульсов.

17 августа 2016 в 21:31

Физика в мире животных: электрический угорь и его «энергостанция»

• Научно-популярное ,
• Биотехнологии ,
• Физика ,
• Экология

Электрический угорь (Источник: youtube)

Рыба вида электрический угорь (Electrophorus electricus) - единственный представитель рода электрических угрей (Electrophorus). Встречается он в ряде приток среднего и нижнего течения Амазонки. Размер тела рыбы достигает 2,5 метра в длину, а вес - 20 кг. Питается электрический угорь рыбой, земноводными, если повезет - птицами или мелкими млекопитающими. Ученые изучают электрического угря десятки (если не сотни) лет, но только сейчас начали проясняться некоторые особенности строения его тела и ряда органов.

Причем способность вырабатывать электричество - не единственная необычная черта электрического угря. К примеру, дышит он атмосферным воздухом. Это возможно благодаря большому количеству особого вида ткани ротовой полости, пронизанной кровеносными сосудами. Для дыхания угрю нужно каждые 15 минут всплывать к поверхности. Из воды кислород брать он не может, поскольку обитает он в очень мутных и мелких водоемах, где очень мало кислорода. Но, конечно, главная отличительная черта электрического угря - это его электрические органы.

Они играют роль не только оружия для оглушения или убийства его жертв, которыми угорь питается. Разряд, генерируемый электрическими органами рыбы, может быть и слабым, до 10 В. Такие разряды угорь генерирует для электролокации. Дело в том, что у рыбы есть специальные «электрорецепторы», которые позволяют определять искажения электрического поля, вызываемые его собственным телом. Электролокация помогает угрю находить путь в мутной воде и находить спрятавшихся жертв. Угорь может дать сильный разряд электричества, и в это время затаившаяся рыба или земноводное начинает хаотично дергаться из-за судорог. Эти колебания хищник без труда обнаруживает и съедает жертву. Таким образом, эта рыба является одновременно и электрорецептивной и электрогенной.

Интересно, что разряды различной силы угорь генерирует при помощи электрических органов трех типов. Они занимают примерно 4/5 длины рыбы. Высокое напряжение вырабатывают органы Хантера и Мена, а небольшие токи для навигационных целей и коммуникационных целей генерирует орган Сакса. Главный орган и орган Хантера размещаются в нижней части тела угря, орган Сакса - в хвосте. Угри «общаются» между собой при помощи электрических сигналов на расстоянии до семи метров. Определенной серией электрических разрядов они могут привлекать к себе других особей своего вида.

Как электрический угорь генерирует электрический разряд?

Угри этого вида, как и ряд других «электрифицированных» рыб воспроизводят электричество тем же образом, что и нервы с мышцами в организмах других животных, только для этого используются электроциты - специализированные клетки. Задача выполняется при помощи фермента Na-K-АТФазы (кстати, этот же фермент очень важен и для (лат. Nautilus)). Благодаря ферменту образуется ионный насос, выкачивающий из клетки ионы натрия, и закачивающий ионы калия. Калий выводится из клеток благодаря специальным белкам, входящих в состав мембраны. Они образуют своеобразный «калиевый канал», через который и выводятся ионы калия. Внутри клетки скапливаются положительно заряженные ионы, снаружи - отрицательно заряженные. Возникает электрический градиент .

Разница потенциалов в результате достигает 70 мВ. В мембране той же клетки электрического органа угря есть и натриевые каналы, через которые ионы натрия могут снова попасть в клетку. В обычных условиях за 1 секунду насос выводит из клетки около 200 ионов натрия и одновременно переносит в клетку приблизительно 130 ионов калия. На квадратном микрометре мембраны может разместиться 100- 200 таких насосов. Обычно эти каналы закрыты, но в случае необходимости они открываются. Если это произошло, градиент химического потенциала приводит к тому, что ионы натрия снова поступают в клетки. Происходит общее изменение напряжения от -70 до +60 мВ, и клетка дает разряд в 130 мВ. Продолжительность процесса - всего 1 мс. Электрические клетки соединяются между собой нервными волокнами, соединение - последовательное. Электроциты составляют своеобразные столбики, которые соединяются уже параллельно. Общее напряжение генерируемого электрического сигнала достигает 650 В, сила тока - 1А. По некоторым данным, напряжение может достигать даже 1000 В, а сила тока - 2А.

Электроциты (электрические клетки) угря под микроскопом

После разряда снова действует ионный насос, и электрические органы угря заряжаются. По мнению некоторых ученых, насчитывается 7 типов ионных каналов мембраны клеток электроцитов. Расположение этих каналов и чередование типов каналов влияет на скорость производства электричества.

Разряд электрической батареи

По результатам исследования Кеннета Катания (Kenneth Catania) из Университета Вандербильта (США), угорь может использовать три типа разряда своего электрического органа. Первый, как и упоминалось выше - это серия низковольтных импульсов, которые служат для коммуникации и навигационных целей.

Второй - последовательность из 2-3 высоковольтных импульсов продолжительностью несколько миллисекунд. Этот способ используется угрем при охоте на спрятавшуюся и затаившуюся жертву. Как только дано 2-3 разряда высокого напряжения, мышцы затаившейся жертвы начинают сокращаться, и угорь может без труда обнаружить потенциальную еду.

Третий способ - ряд высоковольтных высокочастотных разрядов. Третий способ угорь использует при охоте, выдавая за секунду до 400 импульсов. Этот способ парализует практически любое животное небольшого и среднего размера (даже человека) на расстоянии до 3 метров.

Кто еще способен вырабатывать электрический ток?

Из рыб на это способны около 250 видов. У большинства электричество - лишь средство навигации, как, например, в случае слоника нильского (Gnathonemus petersii).

Но электрический разряд чувствительной силы способны генерировать немногие рыбы. Это электрические скаты (ряд видов), электрический сом и некоторые другие.

Электрический сом (

Киборги - они заполонили всю планету...

1. Человек - это электрическая система. Существуют определённые законы, которым подчиняется движение электрического тока внутри человеческого организма. Организм человека и животного - это электрические системы, где существует генератор электричества, проводники (периферическая нервная система), объекты частичного поглощения биотоков (внутренние органы) и объекты полного поглощения биотоков (акупунктурные точки).
В теле животного есть свои «электростанции» (головной мозг, сердце, сетчатка глаза, внутреннее ухо, вкусовые рецепторы и т. д.), «линии электропередач» (нервные ветви различной толщины), «потребители» биотоков (мозг, сердце, легкие, печень, почки, желудочно-кишечный тракт, железы внутренней секреции, мышцы и т. д.) и поглотители балластного электричества (в виде биологически активных точек, расположенных под кожей).

Если рассматривать человеческий организм с «технических» позиций, то человек является автономной саморегулирующейся электрической системой .
Физика называет три главных составных части электрической цепи: производитель электрического тока (генератор), система электропередачи (проводники тока) и потребитель (поглотитель) электричества. Например, электростанция вырабатывает электрический ток, линия электропередач (ЛЭП) передает электричество на большие расстояния потребителю (заводу, фабрике, жилым домам и т.д.). Из физики электричества известно, что электрический ток в цепи будет проходить только в том случае, если на одном конце проводника образовался избыток электронов, а на другом конце их недостаток. Электроток движется от плюсового электрического заряда к минусовому. Условия для движения электротока не возникнут до тех пор, пока в электрической цепи не появится разность потенциалов .

Генератор электричества создает избыток электронов в одном месте, а потребители электричества играют роль непрерывных поглотителей электронов. Если бы потребители электричества не поглощали электроны, а постепенно их накапливали, то с течением времени их потенциал сравнялся бы с электрическим потенциалом генератора, и тогда движение электричества в цепи прекратилось бы. Поэтому первый закон электрофизики можно сформулировать следующим образом: для движения электрических токов в цепи обязательно необходимо присутствие трёх составных частей
- в виде генератора (электрического плюса), который вырабатывает электроны,
- проводника тока, который передает электроны с одного места в другое,
- и потребителя электричества (электрического минуса), который поглощает электроны.

Хорошо известно, что благодаря биотоку, движущемуся по нервным тканям, происходит перистальтика кишечника, сокращение мышечной ткани сердца, работа мышечно-суставного аппарата (благодаря которой человек ходит, совершает трудовую деятельность). Мышление и проявление эмоций осуществляется также вследствие движения биотоков по нервным клеткам коры головного мозга. Поступление биотоков по нервным стволам к речевому аппарату делает возможным общение людей друг с другом. Биоимпульсы, исходящие из головного мозга, регулируют синтез белков в печени, гормонов в железах внутренней секреции, влияют на выделительную функцию почек, устанавливают периодичность дыхательных движений. Человека в целом надо воспринимать как сложную электротехническую (кибернетическую) систему, которая способна к умственной и физической деятельности и размножению. Конечно, «электротехническое» строение живого организма значительно сложнее, чем банальная электрическая цепь. Но общие принципы их деятельности одинаковы.

2. О генераторах электричества человеческого организма. Животные организмы имеют два вида генераторов электричества: внутренние и наружные . К внутренним относятся мозг и сердце, к наружным пять органов чувств (зрения, слуха, вкуса, обоняния и осязания).
В головном мозге биотоки вырабатываются в том месте, где располагается ретикуло-эндотелиальная формация. От головного мозга биотоки поступают в спинной мозг, а оттуда по нервным сплетениям направляются ко всем органам и тканям. Далее очень мелкие нервы проникают во все органы грудной и брюшной полости, в кости, мышцы, сосуды, связки туловища и конечностей. Нервные ткани являются специфическими проводниками биотоков. В виде тончайшей сеточки они пронизывают все органы и ткани организма. В конце своего пути биотоки покидают нервные окончания и переходят в межклеточное пространство неспецифических проводников электричества внутренних органов, мышц, сосудов, кожи и т. д. Все ткани человеческого тела состоят на 95 % из воды с растворенными в ней солями. Поэтому живые ткани являются прекрасными проводниками электричества.

В сердце биотоки генерируются в синатриальном узле. От него концентрированный поток электронов проходит по пучку Гисса, нервные ветви которого заканчиваются клетками Пуркинье, диффузно расположенными в миокарде. Клетки Пуркинье передают биоимпульсы к мышечным клеткам сердца. Под действием биоимпульсов происходит сжатие сердечной мышцы. Далее сердечные биотоки покидают пределы сосредоточения и «растекаются» по всему телу. Благодаря этому электрокардиограф фиксирует наличие биотоков на контактных металлических пластинках, которые соприкасаются с кожей грудной клетки, ног и рук.

Внутри глаза также имеется специфический генератор биотоков в виде сетчатки. Когда свет попадает на сетчатку глаза, возникает поток электронов, который дальше распространяется по зрительному нерву и передается в кору головного мозга. Благодаря выработке биотоков сетчаткой глаза, человек получает возможность видеть окружающий мир. Зрение дает более 80 % информации для человека.

Внутреннее ухо является генератором электроимпульсов, которые возникают при воздействии звуковых волн. Чувствительные слуховые клетки кортиева органа расположены на основной мембране внутреннего уха (улитка) и приходят в возбуждение при колебаниях основной мембраны. Из улитки биотоки проходят по слуховому нерву в продолговатый мозг, а дальше в кору головного мозга.

Кожные рецепторы воспринимают прикосновение, давление, болевое раздражение, холодовое и тепловое воздействие. При гистологическом исследовании в коже обнаружено большое количество нервных окончаний в виде кисточек, корзинок, розеток, окруженных капсулой. Тактильную чувствительность воспринимают клетки Меркеля, Фатера-Пачини и тельца Мейснера. Свободные окончания осевых цилиндров в виде заострений и пуговчатых утолщений воспринимают болевую чувствительность. Колбы Краузе, тельца Мейснера и Руффини воспринимают чувство холода и тепла. На 1 квадратном сантиметре кожи находится 200 болевых рецепторов, 20 тактильных, 12 холодовых и 2 тепловых. Воздействие давления, тепла, холода, укола и других видов травмы на эти кожные рецепторы приводит к возникновению биоимпульсов, которые по мелким и крупным нервным стволам передаются в спинной мозг, далее в продолговатый мозг и кору полушарий. Кожные рецепторы относятся к самым мелким генераторам электричества в организме человека.

Обонятельные нервы берут свое начало на так называемых митральных клетках обонятельной луковицы. Воздействие пахучих веществ на эти клетки приводит к возникновению биоимпульсов. Нервные обонятельные клетки заканчиваются в грушевидной извилине коры головного мозга.
Вкусовые рецепторы расположены на языке и представлены микроскопическими «вкусовыми почками», которые объединяются во вкусовые сосочки. При воздействии химических веществ вкусовые сосочки языка вырабатывают биоимпульс, т.е. вкусовые сосочки играют роль генераторов электрического тока. Вкусовые нервы относятся к волокнам лицевого, языкоглоточного и блуждающего нервов. По ним биоимпульсы проходят к таламусу и заканчиваются в опекулярной области коры головного мозга. В этой области возникают электропотенциалы после раздражения вкусовых рецепторов химическими веществами.
Если все электричество, которое вырабатывается соответствующими тканями на протяжении суток принять за 100 %, то 50 % этого количества вырабатывает сердце, 40 % - мозг, и только 10 % органы чувств (сетчатая оболочка глаза 7 %, внутреннее ухо - 2 %, и 1 % тактильные, обонятельные и вкусовые рецепторы). Конечно, если человек перенёс сильную травму, то тогда болевые рецепторы (тактильные органы чувств) могут выработать до 90 % всего количества биоимпульсов, выработанных человеком за сутки.

второй закон биоэлектрофизики : в организме человека имеется 7 биологических генераторов биотоков. Физиологические исследования нервных тканей давно установили факт существования двух различных по функциональной деятельности нервных клеток: эфферентных и афферентных. В эфферентной электрической цепи биотоки распространяются от центра (мозга) к периферии (кожным покровам), проходя через все внутренние органы и ткани. В афферентных путях биотоки распространяются от внешних генераторов электричества (органов чувств) к центральной нервной системе (сначала к спинному, а потом к головному мозгу). Это положение относится ко второму закону биоэлектрофизики.
3. Траектория движения балластного (отработанного) электричества от сердца и мозга. Теперь обратим внимание на явление, которое фактически никогда не исследовалось физиологией нервной ткани. Биотоки генерируются в живом организме с целью передачи информации, закодированной в синусоидальном электрическом биопотенциале. Они проводят биотоки по эфферентным нервным клеткам, от центральной нервной системы к внутренним органам и тканям (и, в конце концов, электричество поступает к кожным покровам). Это может быть информация-команда об усилении перистальтики кишечника, о рвотной реакции, об увеличении выделения желудочного сока, об уменьшении выделения гормональных веществ, о сокращении определенной группы мышц и так далее. Все внутренние органы и ткани «прочитывают» информацию, заложенную в биоимпульсе, соответствующим образом реагируют, а потом этот поток биотоков становится ненужным организму, и подлежит ликвидации. Клетки воспринимают информацию биоимпульса, и после этого в его существовании не нуждаются. Далее по межклеточному пространству биотоки поступают на кожу.

Интересны последние исследования автора книги. Им установлено, что в головном мозгу происходит медленное накопление «балластных электронов » в связи с активной умственной деятельностью. Это вызывает «мыслительную усталость» человека, заторможенность мышления и действий, плохую память. В мозгу к концу дня (перед сном) «застревает» внутри нервных тканей около 15 % статического, отработанного электричества. Вредное статическое электричество покидает клетки мозга (почему-то) только ночью, во время сна . К акупунктурным точкам головы во время сна устремляются потоки «застрявших» днём статических электронов в клетках головного мозга. Организм человека требует сна потому, что мозг должен «разрядить» накопившийся в нем электрический заряд, который (почему-то) покидает клетки головного мозга и уничтожается акупунктурными точками только во время сна . Это факт указывает на несовершенство клеток мозга, так как эти клетки за миллиарды лет своей эволюции не выработали для себя электрического или биохимического механизма для полного, 100 % - ого удаления из своего тела отработанных, «статических» электронов в дневное время суток, во время бодрствования человека. Если бы такой механизм существовал, то сон для людей был бы не нужен.

Сердце , как и мозг , также является сильнейшей электростанцией нашего организма, однако из нервных и мышечных клеток сердца во время сна не выбрасывается поток «застрявших ранее» электронов. Это точно установлено, благодаря экспериментам по измерению потенциалов, исходящих от сердца ночью. Следовательно, нервные и мышечные клетки сердечной мышцы не накапливают внутри себя балластное электричество, а все биотоки выводятся за свои пределы в межклеточное пространство во время дневной деятельности. Тогда можно утверждать, что мозг днём работает, а ночью отдыхает (выбрасывает вредные биотоки из своих клеток), а сердце - работает и днём и ночью! И ещё можно сделать один вывод о том, что нервные клетки сердца у человека более совершенны , чем нервные клетки мозга. Следовательно сердце (как орган) у всех животных более раннее и более совершенное образование, чем мозг.

4. Траектория движения балластного (отработанного) электричества от пяти органов чувств (зрения, слуха, вкуса, обоняния и осязания). Как уже упоминалось, существуют еще и наружные генераторы тока в виде пяти органов чувств. Они проводят биотоки по афферентным нервным клеткам от поверхности тела к центральной нервной системе. Какова судьба этих биотоков? Возможно, они полностью поглощаются в коре головного мозга без образования «шлаковых» биотоков? Нейрофизиологами проведено большое количество опытов по исследованию электроэнцефалограмм (ЭЭГ) при воздействии вспышки яркого света (исследовались биотоки от глаза), сильного звука (исследовались биотоки от внутреннего уха), пахучих веществ (исследовались биотоки от обонятельных клеток), химических веществ на слизистую языка (исследовались биотоки от вкусовых рецепторов) и болевого симптома (исследовались биотоки от осязательных рецепторов). Во всех случаях энцефалограф отмечал множественные изменения биотоков, исходящих от мозга к коже головы. Надо обратить внимание, что энцефалограф воспринимает электрические импульсы не от глубинных участков мозга, а от кожных покровов головы! Следовательно, эти опыты доказывают, что биоимпульсы от органов чувств по афферентным нервам поступают в головной мозг, передают информацию коре головного мозга, а дальше в виде балластного электричества токи проникают на поверхность кожи через кости черепа и мягкие ткани головы.

5. Токи стремятся к "кожной" периферии тела. Итак, все органы и ткани поглощают только 5 % пришедших к ним биотоков, а 95 % электрического потенциала становится «ненужным балластом» и он со скоростью 200 метров в секунду перетекает на кожу. Почему все биотоки (полностью, на 100 %) не поглощаются органом, которому они предназначены? Почему генераторы биотоков вырабатывают избыточное количество электроэнергии, а не ровно столько, сколько требуется для передачи какой-то информации органу? Неужели природа создала затратный механизм электроснабжения живых организмов? На все эти вопросы автор дает ответы в следующих параграфах.
Итак, можно констатировать факт существования большого количества «балластного» электричества внутри и на поверхности человеческого тела. Постоянное поступление «отработанных» биотоков на поверхность живого организма является третьим законом биоэлектрофизики.
Что заставляет все биотоки организма заканчивать свое движение на кожных покровах тела? Ответ на этот вопрос дает следующий физический эксперимент.

6. Физический эксперимент. Теперь обратим внимание на эксперимент, который проводится на уроках физики с учениками средней школы. Для опыта берется полый металлический шар с толстой стенкой (около сантиметра), который имеет небольшое круглое отверстие «в днище».
(Смотрите рисунок 1).
При помощи эбонитовой палочки заряжаем статическим электричеством металлический шар изнутри, прикасаясь к точкам Д, Е и К. Сразу после подзарядки при помощи прибора измеряем электрический потенциал в этих точках. К большому изумлению учащихся, прибор показывает отсутствие электрического потенциала на внутренней поверхности шара (в точках Д, Е и К). Как бы сильно мы ни заряжали внутреннюю поверхность шара, она всегда оказывается электрически нейтральной. В то же время прибор фиксирует наличие высокого электрического потенциала на наружной поверхности шара, в том числе и в точках А, В, С, несмотря на то, что с наружной поверхности железный шар не насыщался статическими электронами. На основании этого опыта можно сделать очень важный вывод: при насыщении электрическими зарядами внутренней «зоны» какого-то тела весь потенциал будет быстро перетекать на наружную поверхность тела. Интересно отметить, что любые попытки направить хотя бы часть электрического потенциала с наружной поверхности шара (от точек А, В, С) на внутреннюю поверхность (к точкам Д, Е, К) не осуществимы.

Рисунок 1. Полый металлический шар.

Подчиняясь этому электрофизическому закону, балластное электричество человеческого тела неудержимо стремится от внутренних органов на периферию тела - к кожным покровам! Далее эндогенное электричество «растечется» по всей поверхности кожных покровов, покроет «одинаковым количеством электронов» каждый квадратный сантиметр кожи. Если из металла отлить фигурку человека с отведенными в сторону руками и ногами, то стремление электрических зарядов занять самые наружные поверхности выразится следующим образом. Более 80 % электрических зарядов располагаются на стопах ног, кистях рук и волосистой части головы. Лишь 20 % зарядов останутся на туловище (спине, животе), плечах и бедрах. Можно предположить, что из-за более низкой электропроводимости живых тканей (по сравнению с металлом) поведение эндогенного электричества в чем-то будет отличаться, но эти отличия не будут выражены очень резко.
Из сказанного можно сформулировать четвертый закон биоэлектрофизики: свободные электрические заряды всегда стремятся быстро покинуть внутренние «районы» металлического проводника (внутренние органы и ткани человеческого тела), и стремятся расположиться на поверхности металлического проводника (на поверхности проводящего электричество металлического провода, на коже). Электрики хорошо знают, что электрический ток распространяется по самой наружной оболочки железного помещения, и никогда не будет поражен электричеством человек, который находится внутри железного помещения. На протяжении жизни (животного или человека) происходит непрерывное поступление «отработанных» биотоков из внутренней среды организма к его наружной (периферической) поверхности. Если бы кожные покровы не осуществляли процесс утилизации электрического тока, то каждый человек стал бы носителем сильного заряда статического электричества. Однако накопление электрического заряда на поверхности тела не происходит. Кстати, существуют животные, которые накапливают эндогенное электричество на своей поверхности и при нападении на другое животное (или человека) поражают его смертельным ударом электрического тока. Это морские рыбы: электрический скат, электрический угорь и другие.

6. Где в организме электрический "плюс", а где "минус"? Великий физиолог И.П. Павлов утверждал, что в том месте, где возникает электричество (в ЦНС), там оно и поглощается. То есть, он полагал, что в ЦНС, как и в электрической батарее, существуют ткани вырабатывающие электричество (генератор, плюсовой потенциал) и ткани, поглощающие электричество (минусовой потенциал). Движение биотоков осуществляется по кругу: от генератора электричества, «от плюса» - к эфферентным нервным волокнам, после чего перетекают к органу.

Все биотоки в этой схеме не выходят за пределы нервных тканей, не покидают нервных клеток, «вооруженных» надежной электроизоляцией в виде жировой шванновской оболочки. Правда, тогда становится не понятна судьба электричества, выработанного в сердце. Ведь сердечные биотоки никак не могут попасть в ЦНС для своей «ликвидации».

К большому сожалению, «павловская рефлекторная дуга» является несостоятельной. Павловской рефлекторной дугой (точнее - Павловским кольцом) можно объяснить движение биотоков, вырабатываемых в ЦНС, но невозможно объяснить движение биотоков от сердца и пяти органов чувств.

Она не дает объяснения на вопрос: почему все биотоки можно регистрировать на поверхности кожи?

Ведь по Павловской теории биотоки не должны покидать нервные волокна, имеющие прекрасные жировые изоляторы вокруг своего электропроводящего волокна. Но почему тогда электрические приборы определяют наличие электрических потенциалов на поверхности кожи, исходящих от сердца (электрокардиограмма, ЭКГ) и от мозга (электроэнцефалограмма, ЭЭГ)?

Реальная схема распространения биотоков в организме животного и человека имеет вид движения только в одну сторону: или от центра к периферии, или от периферии к центру. Павловская теория игнорирует тот физиологический факт, что эфферентные нервные клетки имеют свой генератор биотоков в ЦНС и в сердце, и свой конечный путь, прерывающийся в глубинах внутренних органов и тканях. Афферентные же нервные волокна имеют совершенно другие генераторы энергии на поверхности организма (кожа, глаз, язык, нос, ухо) в 5 органах чувств, а прерываются они в центральной нервной системе.
Отсюда видно, что замкнутого цикла движения биотоков в природе не существует, а теория рефлекторной дуги подлежит коррекции.
Современные взгляды в электрофизиологии опровергают Павловскую модель «электроснабжения» органов и тканей.
Pазница механизма поглощения электричества промышленными потребителями (заводами, фабриками, городами) и животными организмами состоит в следующем: технические потребители электричества выступают одновременно в ролях и потребителя, и поглотителя электричества. В живом организме эти две функции разделены. Внутренние органы человеческого организма являются потребителями биоимпульсов, а кожные покровы выступают в роли поглотителей электронов (балластных, статических биотоков).
Как показывают мои исследования, если по нерву подается импульс по направлению к какому-то органу с силой тока, который можно принять за 100 %, то орган поглощает не более 5 % электрической энергии, а около 95 % потенциала покидает орган и быстро перетекает на кожу.

В электрической физике каждая батарейка имеет плюсовой потенциал с избытком электронов и минусовой потенциал, где электроны поглощаются. В человеческом организме избыток электронов создают биологические генераторы тока.

Локализация генераторов электричества внутри человеческого организма ученым хорошо известна. А вот места, где поглощаются биоимпульсы, установлены только сейчас. Оказывается, все электроны, которые генерирует организм в своем теле после передачи клеткам ценной информации, поступают на периферию организма по межклеточному пространству.
Вот для чего организму нужно содержать раствор поваренной соли (NaCl) в крови и межклеточном пространстве.
Вот почему пища без соли «не вкусная».

В мозгу к концу дня (перед сном) застревает около 15 % статического электричества, выработанного ретикуло-эндотелиальной формацией на протяжение дня. По-видимому, во время труда в мозгу человека работают в автономном режиме сотни «программ»: память, внимание, интуиция, напряжение мышления, слуха, зрения, разрабатывается система определенной очередности целенаправленных действий. Работа всей «компьютерной сети мозга» требует энергетических затрат на протяжении всего периода бодрствования. Только после того, как человек заснул, оперативная работа «компьютерной сети мозга» отключается, и биотоки «гасятся». Во время сна необходимость работы «компьютерной сети мозга» отпадает и (теперь уже балластное, вредное, статическое) электричество покидает клетки мозга.

Человек имеет далеко не идеальную электротехническую систему, несмотря на 3 миллиарда лет ее непрерывной эволюции. Такую расточительность и несовершенство живых тканей можно объяснить (а точнее - оправдать) следующими причинами.
Во-первых, неадекватно высокий электрический потенциал вырабатывают электростанции организма с целью быстрого прохождения биотока от начального нервного волокна через десятки синаптических щелей и вторичных нервных волокон к иннервируемому органу.

Во-вторых, объяснение выработки чрезмерно большего электрического потенциала в организме человека и животного, состоит в том, что балластные электроны в акупунктурных точках при своем «уничтожении» дают организму тепло, то есть электрическая энергия не исчезает бесследно, а превращается в тепловую энергию. К такому заключению автор этой книги пришёл после экспериментального измерения температуры в точках акупунктуры. Оказалось, что при температуре окружающей среды в 18 ° по Цельсию кожные покровы человека имеют максимальную температуру 36,6 ° - 36,8 ° исключительно и непосредственно над точками акупунктуры, а кожные покровы вокруг точки имеют температуру ниже на 0,5 - 2 градуса.

Это доказывает факт участия точек акупунктуры в процессе образование тепла для организма. Ведь охлаждение тела всегда начинается с периферии, с кожных покровов. Природа «позаботилась» о том, чтобы генераторы тепла находились на самой периферии организма - в кожных покровах. Животные 100 миллионов лет назад (в том числе и динозавры) имели механизм интенсивного охлаждения тела через испарение воды с кожных покровов, но не имели механизма выработки (генерации) тепла. Тогда окружающая среда (воды океанов и воздух атмосферы) была чрезмерно нагрета до 50 ° - 70 ° С. Но уже 100 миллионов лет назад началось медленное охлаждение поверхности Земли. Теплокровные животные на Земле появились около 70 миллионов лет тому назад, когда началось быстрое охлаждение поверхности планеты. Внутри животных организмов появились сложные биохимические механизмы эндогенного (внутреннего) образования тепла.

Благодаря длительным эволюционным процессам начали вырабатывать тепло 1700 акупунктурных точек, расположенных равномерно по всей поверхности кожи человека и животного. Те животные, которые 70 миллионов лет назад смогли «обзавестись» собственными генераторами тепла - выжили и продолжают развиваться. Все остальные животные, в том числе и крупные динозавры, погибли от холода.

Из сказанного можно сформулировать пятый закон биоэлектрофизики : в животном организме произошло разделение процесса потребления биотоков органами от процесса их уничтожения на поверхности кожи. Избыток электрической энергии возникает внутри электрических генераторов (сердца, мозга, 5 органов чувств), потребляют биотоки все органы и ткани человека, а поглощение электронов осуществляется внутри акупунктурных точек на поверхности кожных покровов.

Кроме того, на основании вышесказанного можно сформулировать и шестой биоэлектрофизический закон : все биотоки, вырабатываемые в организме человека, концентрируются в кожных покровах, где ликвидируются (утилизируются, поглощаются) благодаря специфической деятельности биологически активных точек.
Поэтому было бы правильнее назвать точки акупунктуры аннигиляционными точками, или точками - электропоглотителями.
Интересно, что древние китайские медики совершенно правильно истолковывали функциональную деятельность акупунктурных точек, придавая им энергетическое значение. Однако дальнейшие объяснения древних китайских врачей не согласуются с современными научными понятиями и больше похожи на мистику. По их мнению, акупунктурные точки являются отверстиями в теле человека, через которые происходит обмен энергии с окружающей средой и с космосом. Через эти «окна в теле» и через вставленные в кожу иглы энергия «улетает» в космос, когда существует ее переизбыток в организме. Если организм ощущает недостаток энергии, то она может, благодаря лечению, пополняться, медленно «всасываясь» в тело из космического пространства. Только через окна в теле человека (то есть через акупунктурные точки) проникают в организм патогенные климатические факторы внешней среды (Ветер, Жара, Холод, Влага и Сухость), и исключительно по этой причине возникают болезни у человека, так как эти «патогены» нарушают энергетическую гармонию в организме.

ВЫВОД. Теперь сделаем общий вывод из сказанного. Человек является замкнутой электрической системой. Внутри него вырабатываются электрические токи различных частот в 7 биологических электростанциях: в сердце, в мозге и в пяти органах чувств. Сначала биотоки по нервным клеткам несут информацию к специфическим для них клеткам человеческого тела, к органам и тканям. Организм человека поглощает только 5 % общей энергии. На заключительном этапе судьба 95 % электричества состоит в следующем. После передачи информации клеткам соответствующих органов, электричество устремляется по межклеточному пространству к кожным покровам, где аннигилируется акупунктурными точками. Все электричество, которое вырабатывается внутри человеческого организма (и организма животного) поглощается его же тканями. Ни один электрон, произведенный внутри живого организма, не покидает человеческое тело, и не переходит в окружающую среду, а поглощается кожей. Этим и обусловлена замкнутость электрической системы человека. Организм сам поглощает все электричество, которое ранее он же и произвел, генерировал.

Отсюда