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电鳗放电特性的探究

by Nemo

  

电鳗放电特性的探究
电鳗

电鳗,是鱼类中放电能力最强的淡水鱼类,输出的电压300~800伏,足以将人击昏。也因此被称为“水中高压线”。今天小编就和大家一起研究分析下电鳗放电的特性。
一、放电的能力
电鳗发电是一种捕食和打击敌害的手段,有时是一种生理需要。电鳗能随意放电,自己掌握放电时间和强度,发电器最主要的枢纽,是器官的神经部分。世界上有好多种电鳗,其发电能力各不相同。非洲电鳗一次发电的电压在200伏左右,中等大小的电鳗一次发电的电压在70~80伏,像较小的南美电鳗一次只能发出37伏电压。
电鳗输出的电压有300伏,平均电压为350多伏,美洲电鳗的最大电压达800伏,足以击死一头牛。放电时产生的电流是极微弱的,一般不到一安培;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。
二、放电的损伤力
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。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。在水中3—6米范围内,常有人触及电鳗放出的电而被击昏,甚至因此跌入水中而被淹死。电鳗可以放出50安培的电流,有海中“活电站”之称,也被人们称为活电池、电鱼等。
三、靠电来感知周围环境
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。有人曾经做过这样一个实验: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,电鳗迅速往后跑。这说明电鳗是靠“电感”来判断周围环境的。
四、放电原理
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。
五、电鳗自身不被电的原因
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。电流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。
足以见得,这是一个多么让人好奇又生畏的家伙,也难怪会入选美国《国家地理》杂志网站盘点的“地球上最令人恐惧的淡水动物”之一。

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