바이오발전(중등학교)과 관련된 실험 사례가 있나요?

쥐는 흔한 ​​동물이지만 쥐가 전기를 생산할 수 있다는 사실에 놀라실 수도 있습니다. 누군가가 살아있는 쥐로부터 500킬로사이클의 주파수로 무선 송신기를 구동하는 데 필요한 전기 에너지를 얻은 적이 있습니다.

쥐의 생체전기는 아무런 감쇠 없이 6개월(하루 8시간 작업 기준) 동안 이 송신기의 정상적인 작동을 유지할 수 있다고 합니다. 측정에 따르면 마우스에서 끌어온 전류는 0.68A였습니다. 전압이 0.23V이고 부하 저항이 500Ω일 때 마우스의 최대 출력 전력은 155μW에 도달할 수 있습니다.

관련 연구에 따르면 동물의 눈도 전기를 생성할 수 있는 것으로 나타났습니다. 사람이 매우 얇은 금속선을 동물의 눈 신경 세포에 통과시키면 빛의 작용으로 이 세포에서 방출되는 전류가 100만 배 증폭되어 오실로스코프 화면에 기록되는 것을 발견합니다. 빛의 강도, 시간 및 기타 요인의 변화에 ​​따라 변경될 수 있습니다.

바다에 사는 많은 물고기들도 전기를 생산하는 능력을 가지고 있습니다.

통계에 따르면 전 세계적으로 전기를 생산할 수 있는 능력을 가진 물고기는 500종이 넘습니다. 물고기는 어두운 물 세계에 있는 다른 물고기의 성별, 종, 심지어 나이까지 탐색하고, 의사소통하고, 구애하고, 먹이를 찾고, 공격하고, 식별하기 위해 자신의 전기 기관에 의존합니다.

다양한 물고기는 서로 다른 발전 능력을 가지고 있습니다. 아프리카 메기는 350V의 전압을 생성할 수 있으며, 전기뱀장어는 500V 이상의 전압을 생성할 수 있으며, 큰 가오리에 의해 생성된 전류는 50A 저항선을 태울 수 있습니다. .

전기 광선은 전기를 생산하는 전문가입니다. 두꺼운 둥근 부채처럼 생겼으며 등과 배가 편평하고 머리와 가슴이 서로 연결되어 있으며 두꺼운 막대 모양의 꼬리가 있습니다. 전기가오리는 등 앞쪽 중앙에 한 쌍의 작은 눈이 있고, 몸의 배면에 작은 가로로 갈라진 틈 모양의 입이 있고, 양쪽에 5개의 아가미 구멍이 있다. 전기 가오리는 태평양, 대서양, 인도양과 같은 열대 및 아열대 해역 바닥에 서식하는 경우가 많습니다. 이동 속도가 느리고 일반적으로 길이가 약 2m입니다. 우리나라 남동해안에서도 전기가오리가 발견되는데 그 크기가 일반적으로 0.3미터 미만으로 더 작습니다.

전기가오리가 깊은 물 속에서 자랄 때 어떻게 전기를 생산할 수 있나요? 해부학적 연구 결과, 전기가오리의 두흉부 배면 양쪽에 신장 모양, 벌집 모양의 '생성기'가 있는 것으로 밝혀졌습니다. 각 '생성기'는 약 600개의 육각형 원주형 관으로 구성되어 있으며, 관은 근섬유조직의 한 쪽이 신경말단에 연결되어 있으며, 전기선의 뇌신경이 자극을 받으면 양쪽의 '생성기'가 겹칩니다. 전기 광선의 신경 펄스를 전기 에너지로 바꿀 수 있습니다. 근섬유 조직 조각들은 배터리의 극 조각과 같으며, 원통형 튜브에는 콜로이드 절연 물질이 채워져 있기 때문에 방전 시 전기선의 전압은 약 80V에 달합니다. 거대한 광선의 전기 펄스로 인해 6개의 100W 전구가 네온 광고판처럼 깜박일 수도 있습니다.

전기뱀장어는 미국 중남부 강, 특히 아마존 강 하류와 가이아나 강 유역에 서식합니다. 전기뱀장어는 길이가 최대 2m에 달하고 무게는 약 20kg에 이릅니다. 등지느러미는 없지만 가슴지느러미가 유난히 발달되어 있다. 전기뱀장어는 많은 전기어류 중에서 가장 강력한 전기뱀장어 중 하나입니다. 동력 생성 기관은 가슴지느러미 위와 측정선 아래에 매우 잘 발달된 두 줄의 세로 근육 조직으로 구성됩니다. 몸길이 50cm의 전기뱀장어는 40~300V 전압의 생체전기를 방출할 수 있다. 몸집이 큰 전기뱀장어는 생체전기를 이용해 말만큼 큰 동물도 죽일 수 있다고 한다. 따라서 맛있는 고기로 전기뱀장어를 잡을 때에는 가축 몇 마리를 강으로 몰고 가서 전기뱀장어의 전기를 소모한 뒤, 그물과 손을 이용해 지친 전기뱀장어를 잡아야 한다.

전기뱀장어의 발전기는 먹이를 찾거나 적에게 저항할 수 있을 뿐만 아니라, 더욱 흥미로운 점은 전기뱀장어가 전기에너지 기관을 이용해 물 속에서 의사소통하고 길을 찾을 수 있다는 점입니다. 수컷 뱀장어가 물고기 떼에 있는 암컷 뱀장어에게 접근하면 전하의 세기가 변하는 것으로 밝혀졌습니다.

코끼리코롱피쉬 역시 전기를 생산할 수 있는 물고기로 아프리카 열대지방의 강이나 호수에서 주로 발견된다. 입이 매우 길고, 머리도 매우 커서 체중의 약 1/25~1/28을 차지하며, 이는 다른 하등 척추동물과 비교할 수 없습니다.

코끼리코 물고기의 발전 기관은 꼬리 끝 양쪽에 있으며, 조용한 상태에서 코끼리가 있으면 저주파 전기 펄스를 방출할 수 있습니다. - 근처에 있는 코 물고기는 전기 펄스를 방출하는 것으로 나타났습니다. 전기 펄스는 특정 수준에 도달하면 양쪽의 전기 펄스가 다시 감소하고 점차 정상적인 저주파 상태로 돌아갑니다.

코끼리코물고기는 전기를 생산할 수 있을 뿐만 아니라 더욱 놀라운 점은 등쪽에 레이더 안테나처럼 전파를 수신할 수 있는 장치가 있다는 점입니다. 코끼리코 물고기의 주둥이와 눈이 먹이를 찾기 위해 땅 속으로 파고들면 꼬리에 있는 발전기가 주변에 전기 펄스를 방출할 수 있습니다. 적과 조우하면 등의 전파 수신기가 전파의 반사 신호를 받아 즉시 경고를 보내 코끼리코 물고기는 탈출할 수 있습니다.

사람들이 항공 통신을 위해 전기를 사용하기 시작한 것은 불과 80여년밖에 되지 않은 전신이지만, 물고기는 수천만 년 동안 전기를 통신에 사용해 왔습니다. 더욱 귀중한 것은 물고기가 물속에서 의사소통을 할 수 있다는 점인데, 이는 놀라운 기술입니다.

인간은 매우 발전된 현대 통신 기술을 보유하고 있어 전파를 사용하여 지구상 어느 곳과도 통신할 수 있고 심지어 달과도 접촉할 수 있지만, 수심 15m 깊이의 잠수함과 통신하려면 라디오의 송신 전력은 파도는 몇 메가와트 정도여야 하며 잠수함은 아직 신호에 응답할 수 없습니다. 다이빙의 깊이가 깊어질수록 의사소통은 점점 더 어려워집니다. 그러나 바다에 사는 일부 물고기는 물 속에서 뛰어난 의사소통 능력을 가지고 있습니다. 예를 들어, 무게가 1kg이 넘는 고등어는 매우 작은 전력을 사용하여 100m 떨어진 동료와 접촉할 수 있으며, 심지어 물에서 공기 중으로 관련 신호를 전송할 수도 있습니다.

이러한 놀라운 능력은 사람들의 큰 관심을 불러일으켰고, 현대에는 물고기가 수중 통신을 위해 전기를 이용하는 연구를 바탕으로 수중 전파 송신기가 개발되었습니다. 이 새로운 송신기는 100밀리와트의 전력을 출력할 때 250m 떨어진 목표물과 접촉할 수 있다고 합니다.

생체전기를 통신에 활용하는 연구에 있어서 바이오라디오 역시 중요한 연구 주제이다.

우리는 생물학적 활동이 생체 전기를 생성할 뿐만 아니라 더 흥미롭게도 전파를 공기 중으로 방출한다는 것을 알고 있습니다. 예를 들어 근육 활동은 전파 방사선을 생성할 수 있습니다. 인체가 숨을 들이마시면 가슴 근육은 1504주기의 방사 주파수(때로는 더 높은 주파수)의 전파를 생성할 수 있습니다.

또한 실험에서는 전파 방사선을 생성할 수 없는 머리를 제외하고 모든 근육에서 전파 방사선을 생성할 수 있다는 사실이 밝혀졌습니다. 더욱 놀라운 점은 인간의 경우와 같이 일부 작은 근육이 특히 중요한 전기 신호를 방출한다는 것입니다. .손의 새끼손가락 근육은 가장 강한 무선 신호를 방출합니다.