「電力分享」瞬間放電高達800伏,電鰻是怎麼發電的?


「電力分享」瞬間放電高達800伏,電鰻是怎麼發電的?

電鰻是指屬於脊索動物門、輻鰭魚綱、電鰻亞目、裸背電鰻科、電鰻屬的一種。以放電而進行捕食,是能夠放電的特殊物種。自身又具有特殊的結構,又不至於自身觸電由於電鰻會發電,人們叫它做活的發電機、活電池、電魚等。它具有很高的營養價值與產業利用價值,為人類做出了很大的貢獻。電鰻的放電特性啟發人們發明和創造了能貯存電的電池。其利用前景相當可觀,許我們進一步開發與利用這一寶貴資源。人們日常生活中所用的乾電池,在正負極間的糊狀填充物,就是受電鰻發電器裡的膠狀物啟發而改進的。

1.電鰻的分佈

生活在南美洲亞馬遜河和圭亞那河的電鰻,外形極似鰻鱺,體長2米左右。全世界的電鰻主要生長於熱帶及溫帶地區水域,除了歐洲電鰻及美洲電鰻分佈在大西洋外,其餘均分佈在印度洋及太平洋區域。

在中國,順德被稱為“中國鰻魚之鄉”。首屆中國(龍之星)鰻魚美食文化節就是在那裡開門。首屆中國鰻魚節已經開展了一系列富有成效的宣傳推廣活動,在全國興起了一股鰻魚熱,極大地提升了鰻魚知名度。

2.生活習性

電鰻是一種降河性洄游魚類,原產於海中,溯河到淡水內長大,後回到海中產卵。每年春季,大批幼電鰻成群自大海進入江河口。雄電鰻通常就在江河口成長;而雌電鰻則逆水上溯進入江河的幹、支流和與江河相通的湖泊,有的甚至跋涉幾千公里到達江河的上游各水體。

它們在江河湖泊中生長、發育,往往晝伏夜出,喜歡流水、弱光、穴居,具有很強的溯水能力,其潛逃能力也很強。到達性成熟年齡的個體,在秋季又大批降河,遊至江河口與雄電鰻會合後,繼續遊至海洋中進行繁殖。據推測其產卵場在北緯30度以南和中國臺灣的東南附近,1次性產卵,卵小,10天內可孵化。孵化後仔魚逐漸上升到水錶層,以後被海流漂向中國、朝鮮、日本沿岸,此時仔魚約為1齡,冬春在近岸處變為白苗,並隨著色素的增加而變為黑苗。開始溯河時為白苗,到溯河後期則以黑苗為主,混雜少量白苗。電鰻的性腺在淡水中不能很好地發育,更不能在淡水中繁殖,雌電鰻的性腺發育是在降河洄游入海之後才得以完成。在秋末(8-9月間)大批雌電鰻接近性成熟時降河入海,並隨同在河口地帶生長的雄電鰻至外海進行繁殖。

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2.捕食

電鰻常在夜間捕食,食物中有小魚、蟹、蝦、甲殼動物和水生昆蟲,也食動物腐敗屍體,更有部分個體的食物中發現有高等植物碎屑。攝食強度及生長速度隨水溫升高而增強,一般以春、夏兩季為最高。電鰻可以發電,並靠發出的電流擊斃水中的小魚、蝦及其他的小動物,是一種捕食和打擊敵害的手段。

電鰻捕食的時候,首先悄悄地遊近魚群,然後可連續放出電流,受到電擊的魚馬上暈厥過去,身體僵直,於是,電鰻乘機吞食它們。電鰻放電,有時也不一定是為了捕食,也可能是一種生理需要。被電鰻電死的魚,往往超過它們食用所需要的量,這給漁業生產帶來危害。電鰻放電後要經過一段時間的恢復,才能放電。利用這一特點,漁民們捕撈電鰻時,先把牲畜趕到水中,使電鰻放電,等到它們把電量消耗掉,再進行捕撈,這樣做可以避免漁民被擊傷。

3.身體結構

生活在南美洲亞馬遜河和圭亞那河的電鰻,外形極似鰻鱺,體長2米左右,重達20公斤。體表光滑無鱗,背部黑色腹部橙黃色,沒有背鰭和腹鰭。臀鰭特別長,是主要的游泳器官。電鰻有兩對發電器,形狀為長梭形,位於尾部脊髓兩側。


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4.發電機原理

它的發電器分佈在身體兩側的肌肉內,身體的尾端為正極,頭部為負極,電流是從尾部流向頭部。當電鰻的頭和尾觸及敵體,或受到刺激影響時即可發生強大的電流。

發電器最主要的樞紐,是器官的神經部分,電鰻能隨意放電,放電時間和強度,它完全能夠自己掌握。世界上有好多種電鰻,其發電能力各不相同。電鰻可以放出50安培的電流,電壓達60—80伏,有海中“活電站”之稱。電鰻是魚類中放電能力最強的淡水魚類,輸出的電壓達300~800伏,因此電鰻有水中"高壓線"電鰻每秒鐘能放電50次,但連續放電後,電流逐漸減弱,10—15秒鐘後完全消失,休息一會後又能重新恢復放電能力。

電鰻放電時的平均電壓為350多伏,但也有過650伏的放電記錄。電鰻放電時產生的電流是極微弱的,一般不到l安培;然而有時觀察到的電壓為500伏,電流為2安培,即功率為1000瓦的短時放電。雖然發出的是直流電,但放電頻率每秒可達300個脈衝。

放電的損傷力取決於鰻魚的大小和機體的狀況。當電鰻長不到1米時,電壓隨著電鰻的成長而增加。當長到1米後,只增加電流的強度。

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5.自身不會被電死的原因

電不著自己電鰻內部有許多所謂生物電池 (electroplaques)串聯及並聯在一起,所以雖然電鰻的頭尾電位差可以高達750V,但是因為生物電池的並聯(一共約140行左右)把電流分散掉,所以實際上,通過每個行的電流跟他電魚時所放出的電流差了兩個命令,相對之下小的多,所以他才不會電魚時,把自己也給電死了。

電鰻是活的“發電機”。它尾部兩側的肌肉,是由有規則地排列著的6000—10000枚肌肉薄片組成,薄片之間有結締組織相隔,並有許多神經直通中樞神經系統。每枚肌肉薄片像一個小電池,只能產生150毫伏,但近萬個“小電池”串聯起來,就可以產生很高的電壓。電鰻尾部發出的電流,流向頭部的感受器,因此在它身體周圍形成一個弱電場。電鰻中樞神經系統中有專門的細胞來監視電感受器的活動,並能根據監視分析的結果指揮電鰻的行為,決定採取捕食行為或避讓行為或其它行為。有人做過這麼一個實驗:在水池中放置兩根垂直的導線,放入電鰻,並將水池放在黑暗的環境裡,結果發現電鰻總在導線中間穿梭,一點兒也不會碰導線;當導線通電後,電鰻一下子就往後跑了。這說明電鰻是靠“電感”來判斷周圍環境的。所以能產生很高的電壓,但它不會被自己放出的電而死亡。

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6.放電範圍

電鰻體內有一些細胞就像小型的疊層電池,當它被神經信號所激勵時,能陡然使離子流通過它的細胞膜。電鰻體內從頭到尾都有這樣的細胞,就像許多疊在一起的疊層電池。當產生電流時,所有這些電池(每個電池電壓約15伏)都串聯起來,這樣在電鰻的頭和尾之間就產生了很高的電壓。許多這樣的電池組又並聯起來,這樣就能在體外產生足夠大的電流。用這些電流足以將它的獵物或天敵擊暈或擊斃。淡水裡的電魚需要更多的電池串聯在一起,因為淡水的電阻較大,產生同樣的電流需要更高的的電壓。

電鰻的放電器官在身體的兩側,而且它大部分的身體或重要的器官都由絕緣性很高的構造包住,在水中就像是一個大電池。我們知道電流會由電阻最小的通路經過,所以在水中放電時,電流會經由水(電阻比電鰻身體小)傳遞,電鰻並不會電到自已。但如果電鰻被抓到空氣中,因空氣的電阻比它身體的電阻更大,放電的話就會電到自已了。另外,如果電鰻受傷使兩側的絕緣體同時破損的話,放電時就會像兩條裸露的電線一樣發生短路的現象。它所釋放的電量,能夠輕而易舉地把比它小的動物擊死,有時還會擊斃比它大的動物,如正在河裡涉水的馬和游泳的牛也會被電鰻擊昏。

在已知的所有能發電的動物中,電鰻是最可怕的一個,它們輸出的電壓可達300~800伏,電流大概在1安左右,這是什麼概念嘞,可以做個對比,對於人類的安全電壓是36伏,安全電流是0.01安,電鰻釋放的電是人體安全值的幾百倍,電鰻的威力不言而喻。

7.電鰻的應用價值

電鰻的營養價值與結構特點在工業方面的應用在當今逐漸被開發出來。利用前景相當的可觀。


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電鰻的放電特性啟發人們發明和創造了能貯存電的電池。

貴州金能集團(含旗下九洲黔貴電力設計、金能建設電力工程)專注於電力勘察、電力設計、電力工程、電力運維、電力搶險與新能源開發等市場,同時也是致力於科普電力知識,培養新型人才,不斷髮展做大做強的民營企業。


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