L'influence biologique des champs électriques et magnétiques sur l'organisme des humains et des animaux a été beaucoup étudiée. Les effets observés dans ce cas, s'ils se produisent, ne sont toujours pas clairs et difficiles à définir, ce sujet reste donc pertinent.

Les champs magnétiques sur notre planète ont une double origine - naturelle et anthropique. Les champs magnétiques naturels, appelés orages magnétiques, proviennent de la magnétosphère terrestre. Les perturbations magnétiques anthropiques couvrent un territoire plus restreint que les perturbations naturelles, mais leur manifestation est beaucoup plus intense, et, par conséquent, apporte des dommages plus tangibles. À la suite d'une activité technique, une personne crée des champs électromagnétiques artificiels, des centaines de fois plus puissants que le champ magnétique naturel de la Terre. Les sources de rayonnement anthropique sont : les puissants appareils de transmission radio, les véhicules électrifiés, les lignes électriques.

Gamme de fréquences et longueurs d'onde de certaines sources de rayonnement électromagnétique

L'un des agents pathogènes les plus puissants des ondes électromagnétiques est les courants à fréquence électrique (50 Hz). Ainsi, la force du champ électrique directement sous la ligne électrique peut atteindre plusieurs milliers de volts par mètre de sol, bien qu'en raison de la propriété de réduire la tension par le sol, déjà à une distance de 100 m de la ligne, l'intensité chute fortement à plusieurs dizaines de volts par mètre.

Des études sur l'effet biologique d'un champ électrique ont montré que même à une intensité de 1 kV / m, il a un effet néfaste sur système nerveux humain, qui à son tour entraîne des troubles de l'appareil endocrinien et du métabolisme dans l'organisme (cuivre, zinc, fer et cobalt), perturbe les fonctions physiologiques : fréquence cardiaque, niveau de pression artérielle, activité cérébrale, processus métaboliques et activité immunitaire.

Depuis 1972, des publications sont parues dans lesquelles l'effet sur les personnes et les animaux de champs électriques d'intensité supérieure à 10 kV / m a été pris en compte.

Intensité du champ magnétique proportionnel au courant et inversement proportionnel à la distance ; l'intensité du champ électrique est proportionnelle à la tension (charge) et inversement proportionnelle à la distance. Les paramètres de ces champs dépendent de la classe de tension, caractéristiques de conception et les dimensions géométriques de la ligne de transport à haute tension. L'émergence d'une source puissante et étendue Champ électromagnétique entraîne une modification des facteurs naturels sous lesquels l'écosystème s'est formé. Les champs électriques et magnétiques peuvent induire des charges de surface et des courants dans le corps humain.

Des études ont montré que le courant maximal dans le corps humain, induit par un champ électrique, est beaucoup plus élevé que le courant provoqué par un champ magnétique. Ainsi, l'effet néfaste du champ magnétique ne se manifeste que lorsque son intensité est d'environ 200 A / m, ce qui se produit à une distance de 1 à 1,5 m des fils de phase de ligne et n'est dangereux que pour le personnel de maintenance lorsqu'il travaille sous tension. Cette circonstance a permis de conclure qu'il n'y a pas d'effet biologique des champs magnétiques de fréquence industrielle sur les personnes et les animaux sous les lignes électriques. Ainsi, le champ électrique des lignes électriques est le principal facteur biologiquement efficace d'une transmission d'énergie prolongée, qui peut tourner être une barrière sur le chemin de la migration de mouvement différents types faune aquatique et terrestre.

Lignes électriques de champs électriques et magnétiques affectant une personne se tenant sous une ligne électrique aérienne CA

Sur la base des caractéristiques de conception de la transmission de puissance (affaissement du fil), la plus grande influence du champ se manifeste au milieu de la travée, où la tension des lignes à surtension et à ultra-haute tension au niveau de la taille d'une personne est de 5 - 20 kV/m et plus, selon la classe de tension et la conception de la ligne.

Au niveau des supports, là où la hauteur de suspension des fils est la plus grande et où l'effet de blindage des supports affecte, l'intensité du champ est la plus faible. Etant donné que les personnes, les animaux, les transports peuvent se faire sous les lignes électriques, il devient nécessaire d'évaluer les conséquences possibles d'un séjour de longue et courte durée d'êtres vivants dans champ électrique différentes tensions.

Les plus sensibles aux champs électriques sont les ongulés et les humains en chaussures qui les isolent du sol. Le sabot des animaux est aussi un bon isolant. Dans ce cas, le potentiel induit peut atteindre 10 kV, et l'impulsion de courant à travers le corps lorsqu'il touche un objet mis à la terre (branche de buisson, brin d'herbe) est de 100-200 A. De telles impulsions de courant sont sans danger pour le corps, mais des sensations désagréables obligent les ongulés à éviter les lignes électriques à haute tension en été.

Dans l'action d'un champ électrique sur une personne, les courants circulant dans son corps jouent un rôle dominant. Ceci est déterminé par la conductivité élevée du corps humain, où prédominent les organes contenant du sang et de la lymphe qui y circulent.

À l'heure actuelle, des expériences sur des animaux et des volontaires humains ont établi que la densité de courant avec une conductivité de 0,1 A / cm et moins n'affecte pas le travail du cerveau, car les biocourants pulsés, circulant généralement dans le cerveau, dépassent de manière significative la densité de un tel courant de conduction.

Avec une densité de courant de 1 A / cm, un scintillement de cercles lumineux est observé dans les yeux d'une personne, des densités de courant plus élevées capturent déjà les valeurs seuil de stimulation des récepteurs sensoriels, ainsi que des cellules nerveuses et musculaires, ce qui conduit à l'apparition d'effroi et de réactions motrices involontaires.

Dans le cas d'une personne touchant des objets isolés du sol dans la zone d'un champ électrique d'intensité importante, la densité de courant dans la zone cardiaque dépend fortement de l'état des conditions sous-jacentes (type de chaussures, état du sol, etc. .), mais il peut déjà atteindre ces valeurs.

A un courant maximum correspondant à Emax == 15 kV / m (6,225 mA), une fraction connue de ce courant circulant dans la région de la tête (environ 1/3), et la surface de la tête (environ 100 cm), la densité de courant<0,1 мкА/см, что и подтверждает допустимость принятой напряженности 15 кВ/м под проводами воздушной линии.

Pour la santé humaine, le problème est de déterminer la relation entre la densité de courant induite dans les tissus et l'induction magnétique du champ extérieur, V. Calcul de la densité de courant

compliquée par le fait que son chemin exact dépend de la répartition de la conductance y dans les tissus du corps.

Ainsi, la conductivité spécifique du cerveau est déterminée par y = 0,2 cm / m, et celle du muscle cardiaque y = 0,25 cm / m. Si le rayon de la tête est de 7,5 cm et le rayon du cœur est de 6 cm, alors le produit yR s'avère être le même dans les deux cas. Par conséquent, on peut donner une représentation de la densité de courant à la périphérie du cœur et du cerveau.

Il a été déterminé que l'induction magnétique, sans danger pour la santé, est d'environ 0,4 mT à une fréquence de 50 ou 60 Hz. Dans les champs magnétiques (de 3 à 10 mT, f = 10 - 60 Hz), on a observé l'apparition de scintillements lumineux, similaires à ceux qui se produisent lors d'une pression sur le globe oculaire.

La densité du courant induit dans le corps humain par un champ électrique de valeur d'intensité E se calcule comme suit :

avec des coefficients k différents pour la région du cerveau et du cœur.

La valeur de k = 3-10 -3 cm / Hzm.

Selon des scientifiques allemands, l'intensité du champ auquel la vibration des cheveux est ressentie par 5% des hommes testés est de 3 kV/m, et pour 50% des hommes testés, elle est de 20 kV/m. Actuellement, il n'y a aucune preuve que les sensations causées par l'action du champ créent un effet indésirable. Quant à la relation entre densité de courant et influence biologique, quatre domaines peuvent être distingués, présentés dans le tableau.

La dernière zone de la valeur de densité actuelle fait référence à des temps d'exposition de l'ordre d'un cycle cardiaque, soit environ 1 s pour une personne. Pour des expositions plus courtes, les valeurs seuils sont plus élevées. Pour déterminer la valeur seuil de l'intensité du champ, des études physiologiques ont été réalisées sur des humains dans des conditions de laboratoire à une intensité de 10 à 32 kV/m. Il a été constaté qu'à une tension de 5 kV/m, 80% des personnes ne ressentent pas de douleur lors des décharges lorsqu'elles touchent des objets mis à la terre. C'est cette valeur qui a été adoptée comme norme lors de travaux dans des installations électriques sans l'utilisation d'équipements de protection.

La dépendance du temps admissible de séjour d'une personne dans un champ électrique avec une intensité E supérieure au seuil est approchée par l'équation

Le respect de cette condition garantit l'auto-restauration de l'état physiologique du corps pendant la journée sans réactions résiduelles ni changements fonctionnels ou pathologiques.

Faisons connaissance avec les principaux résultats des études sur les effets biologiques des champs électriques et magnétiques, menées par des scientifiques soviétiques et étrangers.

Effets des champs électriques sur le personnel

Au cours des études, un dosimètre intégrateur a été fixé à la partie supérieure de l'avant-bras de chaque travailleur. Il a été constaté que l'exposition quotidienne moyenne des travailleurs sur les lignes à haute tension variait de 1,5 kV/(m-h) à 24 kV/(m-h). Les valeurs maximales sont notées dans de très rares cas. À partir des données obtenues à partir de l'étude, on peut conclure qu'il n'y a pas de relation notable entre l'exposition dans les champs et l'état général de la santé humaine.

Effet électrostatique sur les cheveux humains et animaux

Les recherches ont été menées en lien avec l'hypothèse que l'influence du champ ressenti par la surface de la peau est provoquée par l'action de forces électrostatiques sur les cheveux. En conséquence, il a été constaté qu'à une intensité de champ de 50 kV / m, le sujet ressentait des démangeaisons associées aux vibrations des cheveux, qui ont été enregistrées par des appareils spéciaux.

Effet d'un champ électrique sur les plantes

Les expériences ont été réalisées dans une chambre spéciale dans un champ non déformé avec une intensité de 0 à 50 kV/m. Un léger dommage au tissu foliaire a été révélé à une exposition de 20 à 50 kV/m, selon la configuration de la plante et son taux d'humidité initial. Une nécrose des tissus a été observée dans des parties de plantes aux arêtes vives. Les plantes épaisses avec une surface arrondie et lisse n'ont pas été endommagées à une tension de 50 kV/m. Les dommages sont le résultat de la couronne sur les parties saillantes de la plante. Chez les plantes les plus faibles, des dommages ont été observés dès 1 à 2 h après l'exposition. Il est important que dans les semis de blé avec des extrémités très pointues, la couronne et les dommages étaient perceptibles à une tension relativement faible de 20 kV / m. Il s'agissait du seuil le plus bas pour les dommages dans les études.

Le mécanisme le plus probable des dommages aux tissus végétaux est thermique. Les tissus sont endommagés lorsque l'intensité du champ devient suffisamment élevée pour provoquer une couronne et qu'un courant couronne à haute densité traverse l'extrémité de la feuille. La chaleur dégagée dans ce cas sur la résistance du tissu foliaire entraîne la mort d'une étroite couche de cellules, qui perdent relativement rapidement de l'eau, se dessèchent et rétrécissent. Cependant, ce procédé a une limite et le pourcentage de surface végétale séchée est faible.

L'effet du champ électrique sur les animaux

La recherche a été menée dans deux directions : l'étude au niveau du biosystème et l'étude des seuils des influences détectées. Parmi les poulets placés dans un champ avec une tension de 80 kV/m, un gain de poids, une viabilité et une faible mortalité ont été notés. Le seuil de perception du terrain a été mesuré sur des pigeons domestiques. Il a été démontré que les pigeons disposent d'une sorte de mécanisme pour détecter les champs électriques de faible intensité. Aucun changement génétique n'a été observé. Il est à noter que les animaux soumis à un champ électrique de haute intensité peuvent subir un mini-choc dû à des facteurs externes en fonction des conditions expérimentales, ce qui peut entraîner une certaine anxiété et excitation chez les sujets.

Dans un certain nombre de pays, il existe des réglementations qui limitent les valeurs limites de l'intensité du champ dans le domaine des lignes de transmission aériennes. Une tension maximale de 20 kV/m était recommandée en Espagne, et la même valeur est désormais considérée comme la limite en Allemagne.

La sensibilisation du public à l'effet du champ électromagnétique sur les organismes vivants continue de croître, et un certain intérêt et inquiétude concernant cet effet conduiront à la poursuite de recherches médicales pertinentes, en particulier sur les personnes vivant à proximité de lignes électriques aériennes.

Notre Terre et d'autres planètes ont à la fois des champs magnétiques et électriques. Le fait que la Terre possède un champ électrique était connu il y a 150 ans. La charge électrique des planètes du système solaire est créée par le Soleil en raison des effets de l'induction électrostatique et de l'ionisation de la matière planétaire. Le champ magnétique est généré par la rotation axiale des planètes chargées. Le champ magnétique moyen de la Terre et des planètes dépend de la densité surfacique moyenne de la charge électrique négative, de la vitesse angulaire de rotation axiale et du rayon de la planète. Par conséquent, la Terre (et d'autres planètes), par analogie avec le passage de la lumière à travers une lentille, doit être considérée comme une lentille électrique, et non comme une source de champ électrique.

Cela signifie que la Terre est connectée au Soleil au moyen de la force électrique, le Soleil lui-même est connecté au centre de la Galaxie au moyen de la force magnétique, et le centre de la Galaxie est connecté à la condensation centrale des galaxies au moyen de force électrique.

Notre planète est électriquement comme un condensateur sphérique, chargé à environ 300 000 volts. La sphère intérieure - la surface de la Terre - est chargée négativement, la sphère extérieure - l'ionosphère - positivement. L'atmosphère terrestre sert d'isolant.

Les courants de fuite des condenseurs ioniques et convectifs circulent constamment dans l'atmosphère, atteignant plusieurs milliers d'ampères. Mais, malgré cela, la différence de potentiel entre les plaques du condensateur ne diminue pas.

Cela signifie que dans la nature, il existe un générateur (G), qui réalimente constamment les fuites de charges des plaques du condensateur. Un tel générateur est le champ magnétique terrestre, qui tourne avec notre planète dans le flux du vent solaire.

Comme pour tout condensateur chargé, il existe un champ électrique dans un condensateur terrestre. L'intensité de ce champ est répartie de manière très inégale le long de la hauteur : elle est maximale à la surface de la Terre et est d'environ 150 V/m. Avec l'altitude, elle décroît approximativement selon la loi exponentielle et à une altitude de 10 km elle est d'environ 3% de la valeur à la surface de la Terre.

Ainsi, presque tout le champ électrique est concentré dans la couche inférieure de l'atmosphère, près de la surface de la Terre. Le vecteur de l'intensité du champ électrique terrestre E est dirigé dans le cas général vers le bas. Le champ électrique de la Terre, comme tout champ électrique, agit sur des charges avec une certaine force F, qui pousse les charges positives vers le sol et les charges négatives dans les nuages.

Tout cela peut être vu dans les phénomènes naturels. Les ouragans, les tempêtes tropicales et de nombreux cyclones font constamment rage sur Terre. Par exemple, la montée de l'air lors d'un ouragan se produit principalement en raison de la différence de densité de l'air à la périphérie de l'ouragan et en son centre - la tour de chaleur, mais pas seulement. Une partie de la portance (environ un tiers) est fournie par le champ électrique terrestre, selon la loi de Coulomb.

L'océan pendant une tempête est un immense champ parsemé de pointes et de côtes, sur lequel se concentrent les charges négatives et la force du champ électrique terrestre. Les molécules d'eau en évaporation dans de telles conditions capturent facilement les charges négatives et les emportent avec elles. Et le champ électrique de la Terre, conformément à la loi de Coulomb, déplace ces charges vers le haut, ajoutant de la portance à l'air.

Ainsi, le générateur électrique global de la Terre dépense une partie de son énergie pour renforcer les tourbillons atmosphériques de la planète - ouragans, tempêtes, cyclones, etc. De plus, une telle consommation d'énergie n'affecte en aucune manière l'amplitude du champ électrique terrestre. .

Le champ électrique terrestre est soumis à des fluctuations : en hiver il est plus fort qu'en été, il atteint son maximum quotidien à 19h00 GMT, et dépend aussi de l'état du temps. Mais ces fluctuations ne dépassent pas 30% de sa valeur moyenne. Dans de rares cas, sous certaines conditions météorologiques, la force de ce champ peut augmenter plusieurs fois.

Lors d'un orage, le champ électrique change sur une large plage et peut changer de direction dans l'autre sens, mais cela se produit dans une petite zone, directement sous la cellule orageuse et pendant une courte période.

Pour commencer, l'industrie agricole a été rasée. Et après? N'est-il pas temps de ramasser des pierres ? N'est-il pas temps d'unir toutes les forces créatives afin de donner aux villageois et aux estivants ces nouveaux produits qui augmenteront fortement les rendements, réduiront le travail manuel, trouveront de nouvelles voies dans la génétique... Je suggère que les lecteurs du magazine soient les auteurs de la rubrique "Pour les ruraux et les estivants". Je vais commencer par mon ancien travail "Champ électrique et rendement".

En 1954, alors que j'étais étudiant à l'Académie militaire des communications de Leningrad, je me suis passionnément intéressé au processus de la photosynthèse et j'ai effectué un test intéressant de culture d'oignons sur un rebord de fenêtre. Les fenêtres de la pièce dans laquelle j'habitais faisaient face au nord, et donc les bulbes ne pouvaient pas recevoir le soleil. J'ai planté cinq bulbes dans deux boîtes allongées. J'ai pris la terre au même endroit pour les deux cases. Je n'avais pas d'engrais, c'est-à-dire ont été créés comme si les mêmes conditions de croissance. Au-dessus d'une boîte en haut, à une distance d'un demi-mètre (Fig. 1), j'ai placé une plaque métallique à laquelle j'ai attaché un fil d'un redresseur haute tension +10 000 V et j'ai planté un clou dans le sol de cette boîte, à laquelle j'ai connecté un fil "-" du redresseur.

J'ai fait cela pour que, selon ma théorie de la catalyse, la création d'un potentiel élevé dans la zone des plantes conduise à une augmentation du moment dipolaire des molécules participant à la réaction de photosynthèse, Et les jours d'essais s'éternisaient. En deux semaines, j'ai découvert que les plantes poussent plus efficacement dans une boîte avec un champ électrique que dans une boîte sans "champ" ! 15 ans plus tard, cette expérience a été répétée à l'institut, lorsqu'elle a été nécessaire pour réaliser la culture de plantes dans un engin spatial. Là, étant à l'abri des champs magnétiques et électriques, les plantes ne pouvaient pas se développer. Ils ont dû créer un champ électrique artificiel, et maintenant les plantes survivent sur les vaisseaux spatiaux. Et si vous habitez une maison en béton armé, et même au dernier étage, vos plantes dans la maison ne souffrent-elles pas de l'absence de champ électrique (et magnétique) ? Enfoncez un clou dans le sol du pot de fleurs et connectez les fils de celui-ci à une batterie chauffante exempte de peinture ou de rouille. Dans ce cas, votre plante se rapprochera des conditions de vie dans un espace ouvert, ce qui est très important pour les plantes mais aussi pour l'homme !

Mais mes épreuves ne se sont pas arrêtées là. Vivant à Kirovograd, j'ai décidé de faire pousser des tomates sur le rebord de la fenêtre. Cependant, l'hiver est arrivé si vite que je n'ai pas eu le temps de déterrer des buissons de tomates dans le jardin pour les transplanter dans des pots de fleurs. Je suis tombé sur un buisson gelé avec une petite branche vivante. Je l'ai ramené à la maison, l'ai mis dans l'eau et... Oh, joie ! Après 4 jours, des racines blanches ont poussé à partir de la partie inférieure de l'appendice. Je l'ai transplanté dans un pot et lorsqu'il a grandi avec des pousses, j'ai commencé à obtenir de nouveaux plants par la même méthode. Tout l'hiver, j'ai mangé des tomates fraîches cultivées sur le rebord de la fenêtre. Mais j'étais hantée par la question : un tel clonage est-il vraiment possible dans la nature ? Peut-être que les anciens de cette ville m'ont confirmé. Peut-être, mais...

J'ai déménagé à Kiev et j'ai essayé d'obtenir des plants de tomates de la même manière. Cela n'a pas fonctionné pour moi. Et je me suis rendu compte qu'à Kirovograd j'avais réussi avec cette méthode car là, à l'époque où je vivais, l'eau était mise dans le réseau d'approvisionnement en eau à partir de puits, et non du Dniepr, comme à Kiev. Les eaux souterraines de Kirovograd contiennent une faible proportion de radioactivité. C'est ce qui a joué le rôle de stimulateur de la croissance du système racinaire ! Ensuite, j'ai appliqué +1,5 V de la batterie au sommet de la pousse de tomate, et "-" a amené le navire où la pousse se tenait à l'eau (Fig. 2), et après 4 jours une épaisse "barbe" a poussé sur la pousse dans l'eau! C'est ainsi que j'ai réussi à cloner des pousses de tomates.

Récemment, j'en ai eu marre de regarder l'arrosage des plantes sur le rebord de la fenêtre, j'ai planté une bande de fibre de verre recouverte de papier d'aluminium et un gros clou dans le sol. J'y ai connecté les fils du microampèremètre (Fig. 3). La flèche a immédiatement dévié, car la terre dans le pot était humide et la paire galvanique cuivre-fer fonctionnait. Une semaine plus tard, j'ai vu comment le courant a commencé à baisser. Il était donc temps d'arroser... En plus, la plante a jeté de nouvelles feuilles ! C'est ainsi que les plantes réagissent à l'électricité.

V.V. Markevitch

Dans cet article, nous nous tournons vers l'un des domaines de recherche les plus intéressants et les plus prometteurs - l'effet des conditions physiques sur les plantes.

En étudiant la littérature sur cette question, j'ai appris qu'avec l'aide d'un équipement hautement sensible, le professeur P.P. Et les potentiels cellulaires ne sont pas si petits.

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LA PHYSIQUE

LA BIOLOGIE

Les plantes et leur potentiel électrique.

Complété par : V.V. Markevich

GBOU OSH № 740 Moscou

9e année

Tête : Kozlova Violetta Vladimirovna

professeur de physique et mathématiques

Moscou 2013

1. introduction

1. Pertinence
2. Buts et objectifs du travail
3. Méthodes de recherche
4. Importance du travail

1. Analyse de la littérature étudiée sur le thème « L'électricité dans la vie

les plantes "

1. Ionisation de l'air intérieur

1. Méthode et technique de recherche

1. Etude des courants d'endommagement dans diverses plantes

1. Expérience n°1 (avec des citrons)
2. Expérience #2 (avec une pomme)
3. Expérience n°3 (avec une feuille de plante)

1. Etude de l'effet d'un champ électrique sur la germination des graines

1. Expériences pour observer l'effet de l'air ionisé sur la germination des graines de pois
2. Expériences pour observer l'effet de l'air ionisé sur la germination des graines de haricot

1. conclusions

1. Conclusion
2. Littérature

1. introduction

"Aussi étonnants que soient les phénomènes électriques,

inhérents à la matière inorganique, ils ne vont pas

aucune comparaison avec ceux associés à

processus de la vie".

Michael Faraday

Dans cet article, nous nous tournons vers l'un des domaines de recherche les plus intéressants et les plus prometteurs - l'effet des conditions physiques sur les plantes.

En étudiant la littérature sur cette question, j'ai appris qu'avec l'aide d'un équipement hautement sensible, le professeur P.P. Et les potentiels cellulaires ne sont pas si petits. Par exemple, chez certaines algues, ils atteignent 0,15 V.

« Si 500 paires de demi-pois sont collectées dans un certain ordre dans une série, alors la tension électrique finale sera de 500 volts... C'est bien que le chef ne sache pas le danger qui le menace lorsqu'il prépare ce plat spécial, et heureusement pour lui, les petits pois ne s'enchaînent pas. en séries ordonnées."Cette déclaration du chercheur indien J. Boss est basée sur une expérience scientifique rigoureuse. Il a relié les parties interne et externe du pois avec un galvanomètre et l'a chauffé à 60 ° C. Dans le même temps, l'appareil a montré une différence de potentiel de 0,5 V.

Comment cela peut-il arriver? Sur quel principe fonctionnent les générateurs et batteries vivants ? Eduard Trukhan, candidat en sciences physiques et mathématiques, chef adjoint du département des systèmes vivants à l'Institut de physique et de technologie de Moscou, estime que l'un des processus les plus importants qui se produisent dans une cellule végétale est le processus d'assimilation de l'énergie solaire, le processus de photosynthèse.

Donc, si à ce moment-là les scientifiques parviennent à « séparer » des particules chargées positivement et négativement dans différentes directions, alors, en théorie, nous aurons à notre disposition un merveilleux générateur vivant, pour lequel l'eau et la lumière du soleil serviraient de carburant, et en plus d'énergie, il produirait aussi de l'oxygène pur.

Peut-être qu'un tel générateur sera créé à l'avenir. Mais pour réaliser ce rêve, les scientifiques vont devoir travailler dur : ils doivent sélectionner les plantes les plus adaptées, et peut-être même apprendre à fabriquer artificiellement des grains de chlorophylle, créer des sortes de membranes qui permettraient la séparation des charges. Il s'avère qu'une cellule vivante, stockant de l'énergie électrique dans des condensateurs naturels - les membranes intracellulaires de formations cellulaires spéciales, les mitochondries, l'utilise ensuite pour effectuer de nombreux travaux : construire de nouvelles molécules, attirer des nutriments dans la cellule, réguler sa propre température... Et ce n'est pas tout. A l'aide de l'électricité, la plante elle-même effectue de nombreuses opérations : respire, bouge, grandit.

Pertinence

Déjà aujourd'hui, on peut affirmer que l'étude de la vie électrique des plantes est bénéfique pour l'agriculture. Même IV Michurin a mené des expériences sur l'effet du courant électrique sur la germination des semis hybrides.

Le traitement des semences avant le semis est l'élément le plus important de la technologie agricole, permettant d'augmenter leur germination et, finalement, la productivité des plantes, et cela est particulièrement important pendant notre été pas très long et chaud.

1. Buts et objectifs du travail

Le but de ce travail est d'étudier la présence de potentiels bioélectriques dans les plantes et d'étudier l'effet d'un champ électrique sur la germination des graines.

Pour atteindre l'objectif de recherche, il est nécessaire de résoudre les problèmes suivants Tâches :

1. Etude des principales dispositions concernant la doctrine des potentiels bioélectriques et l'influence d'un champ électrique sur l'activité vitale des plantes.
2. Réaliser des expériences pour détecter et observer les courants de dégâts dans diverses plantes.
3. Réalisation d'expériences pour observer l'effet d'un champ électrique sur la germination des graines.

1. Méthodes de recherche

Pour accomplir les tâches de recherche, des méthodes théoriques et pratiques sont utilisées. Méthode théorique : recherche, étude et analyse de la littérature scientifique et de vulgarisation scientifique sur cette question. Des méthodes de recherche pratiques sont utilisées : observation, mesure, expérimentation.

1. Importance du travail

Le matériel de ce travail peut être utilisé dans les cours de physique et de biologie, car les manuels ne couvrent pas cette question importante. Et la méthode de conduite des expériences - comme matériau pour les leçons pratiques du cours au choix.

1. Analyse de la littérature étudiée

L'histoire de la recherche sur les propriétés électriques des plantes

L'une des caractéristiques des organismes vivants est leur capacité à irriter.

Charles Darwin attachait une grande importance à l'irritabilité des plantes. Il a étudié en détail les caractéristiques biologiques des représentants insectivores du monde végétal, qui sont très sensibles, et a présenté les résultats de ses recherches dans le magnifique livre "On Insectivorous Plants", publié en 1875. De plus, divers mouvements végétaux ont attiré l'attention du grand naturaliste. Ensemble, toutes les études suggèrent que l'organisme végétal est remarquablement similaire à l'animal.

L'utilisation généralisée des méthodes électrophysiologiques a permis aux physiologistes animaliers de réaliser des progrès significatifs dans ce domaine de la connaissance. Il a été constaté que des courants électriques (biocourants) apparaissent constamment dans les organismes des animaux, dont la propagation entraîne des réactions motrices. C. Darwin a suggéré que des phénomènes électriques similaires se produisent également dans les feuilles des plantes insectivores, qui ont une capacité de mouvement assez prononcée. Cependant, lui-même n'a pas testé cette hypothèse. À sa demande, des expériences avec l'usine d'attrape-mouches de Vénus ont été réalisées en 1874 par un physiologiste de l'Université d'Oxford.Burdan Sanderson... Après avoir connecté une feuille de cette plante à un galvanomètre, le scientifique a noté que la flèche a immédiatement dévié. Cela signifie que des impulsions électriques se produisent dans la feuille vivante de cette plante insectivore. Lorsque le chercheur a irrité les feuilles en touchant les poils situés à leur surface, l'aiguille du galvanomètre a dévié en sens inverse, comme dans l'expérience avec le muscle de l'animal.

physiologiste allemand Hermann Munch , qui a poursuivi ses expériences, est parvenu en 1876 à la conclusion que les feuilles de l'attrape-mouche de Vénus sont électromotricement similaires aux nerfs, aux muscles et aux organes électriques de certains animaux.

En Russie, des méthodes électrophysiologiques ont été utiliséesN.K. Levakovskiétudier les phénomènes d'irritabilité du mimosa timide. En 1867, il publia un livre intitulé "Sur le mouvement des organes végétaux irritables". Dans les expériences de N.K. Levakovsky, les signaux électriques les plus forts ont été observés dans ces spécimens mimosa qui répondait le plus vigoureusement aux stimuli externes. Si le mimosa est rapidement tué par le chauffage, alors les parties mortes de la plante ne produisent pas de signaux électriques. L'auteur a également observé l'apparition d'impulsions électriques dans les étamineschardon et chardon, dans les tiges des feuilles de droséra.Il a été constaté par la suite que

Potentiels bioélectriques dans les cellules végétales

La vie végétale est associée à l'humidité. Par conséquent, les processus électriques qu'ils contiennent se manifestent le plus pleinement dans le mode normal d'humidification et s'atténuent pendant le flétrissement. Cela est dû à l'échange de charges entre le liquide et les parois des vaisseaux capillaires lors de l'écoulement des solutions nutritives à travers les capillaires des plantes, ainsi qu'aux processus d'échange d'ions entre les cellules et l'environnement. Le plus important pour la vie, les champs électriques sont excités dans les cellules.

Alors, on sait que...

1. Le pollen transporté par le vent est chargé négativementApproche en taille de la charge de particules de poussière lors des tempêtes de poussière. À proximité des plantes qui perdent du pollen, le rapport entre les ions lumineux positifs et négatifs change fortement, ce qui affecte favorablement le développement ultérieur des plantes.
2. Dans la pratique de la pulvérisation de pesticides dans l'agriculture, il a été constaté queles produits chimiques à charge positive se déposent davantage sur les betteraves et les pommiers, et les produits chimiques à charge négative se déposent sur les lilas.
3. L'éclairage unilatéral d'une feuille excite une différence de potentiel électrique entre ses zones éclairées et non éclairées et le pétiole, la tige et la racine.Cette différence de potentiel exprime la réponse de la plante aux changements de son corps associés au début ou à la fin du processus de photosynthèse.
4. Germination des graines dans un champ électrique intense(par exemple près de l'électrode corona)conduit au changementla hauteur et l'épaisseur de la tige et la densité de la couronne des plantes en développement. cela se produit principalement en raison de la redistribution dans l'organisme végétal sous l'influence du champ électrique externe de la charge d'espace.
5. L'endroit endommagé dans les tissus végétaux est toujours chargé négativementzones relativement intactes, et les zones mourantes des plantes acquièrent une charge négative par rapport aux zones poussant dans des conditions normales.
6. Les graines chargées de plantes cultivées ont une conductivité électrique relativement élevée et perdent donc rapidement leur charge.Les graines de mauvaises herbes sont plus proches dans leurs propriétés des diélectriques et peuvent conserver une charge pendant longtemps. Ceci est utilisé pour séparer les graines des cultures des mauvaises herbes sur le convoyeur.
7. Des différences de potentiel significatives dans l'organisme végétal ne peuvent pas être excitéesParce que les plantes n'ont pas d'organe électrique spécialisé. Par conséquent, il n'y a pas d'« arbre de la mort » parmi les plantes, qui pourrait tuer des êtres vivants avec son énergie électrique.

Effet de l'électricité atmosphérique sur les plantes

L'une des caractéristiques de notre planète est la présence d'un champ électrique constant dans l'atmosphère. La personne ne le remarque pas. Mais l'état électrique de l'atmosphère ne lui est pas indifférent ainsi qu'aux autres êtres vivants qui peuplent notre planète, dont les plantes. Au-dessus de la Terre, à une altitude de 100 à 200 km, se trouve une couche de particules chargées positivement - l'ionosphère.
Cela signifie que lorsque vous marchez le long d'un champ, d'une rue, d'un parc, vous vous déplacez dans un champ électrique, vous inhalez des charges électriques.

L'influence de l'électricité atmosphérique sur les plantes a été étudiée depuis 1748 par de nombreux auteurs. Cette année, l'abbé Nolet a rendu compte d'expériences dans lesquelles il a électrifié des plantes en les plaçant sous des électrodes chargées. Il a observé l'accélération de la germination et de la croissance. Grandieu (1879) a observé que les plantes qui n'étaient pas exposées à l'électricité atmosphérique parce qu'elles étaient placées dans une boîte mise à la terre en treillis métallique présentaient une réduction de poids de 30 à 50 % par rapport aux plantes témoins.

Lemström (1902) a exposé des plantes à l'action des ions de l'air, en les plaçant sous un fil, équipé de pointes et connecté à une source de haute tension (1 m au-dessus du niveau du sol, courant ionique 10-11 - 10 -12 A / cm 2 ), et il a constaté une augmentation du poids et de la longueur de plus de 45 % (par exemple, carottes, pois, chou).

Le fait que la croissance des plantes ait été accélérée dans une atmosphère avec une concentration artificiellement augmentée de petits ions positifs et négatifs a été récemment confirmé par Krueger et ses collaborateurs. Ils ont découvert que les graines d'avoine réagissaient aussi bien aux ions positifs qu'aux ions négatifs (concentration d'environ 10 4 ions/cm 3 ) une augmentation de 60 % de la longueur totale et une augmentation du poids frais et sec de 25 à 73 %. L'analyse chimique des parties aériennes des plantes a révélé une augmentation de la teneur en protéines, en azote et en sucre. Dans le cas de l'orge, a eu une augmentation encore plus importante (d'environ 100 %) de l'allongement total ; l'augmentation du poids frais n'était pas importante, mais il y avait une augmentation marquée du poids sec, qui s'accompagnait d'augmentations correspondantes des protéines, de l'azote et du sucre.

Des expériences avec des graines de plantes ont également été menées par Warden. Il a découvert que la germination des haricots verts et des pois verts devenait plus précoce avec l'augmentation des niveaux d'ions de l'une ou l'autre polarité. Le pourcentage final de graines germées était plus faible avec l'ionisation négative par rapport au groupe témoin ; la germination dans le groupe ionisé positivement et le groupe témoin était la même. Au fur et à mesure que les plantules grandissaient, les plantes témoins et ionisées positivement ont continué à croître, tandis que les plantes ionisées négativement se fanaient et mouraient pour la plupart.

Ces dernières années, l'influence a été un changement important dans l'état électrique de l'atmosphère; différentes régions de la Terre ont commencé à différer les unes des autres dans l'état ionisé de l'air, ce qui est dû à sa poussière, sa teneur en gaz, etc. La conductivité électrique de l'air est un indicateur sensible de sa pureté : plus il y a de particules étrangères dans l'air, plus les ions se déposent dessus et, par conséquent, la conductivité électrique de l'air diminue.
Donc, à Moscou en 1 cm 3 l'air contient 4 charges négatives, à Saint-Pétersbourg - 9 de ces charges, à Kislovodsk, où la norme de pureté de l'air est de 1,5 mille particules, et au sud de Kuzbass dans les forêts mixtes des contreforts, le nombre de ces particules atteint 6 mille. Cela signifie que là où il y a plus de particules négatives, il est plus facile de respirer, et là où il y a de la poussière, une personne en reçoit moins, car les particules de poussière se déposent dessus.
Il est bien connu qu'à proximité d'un cours d'eau rapide, l'air rafraîchit et revigore. Il contient de nombreux ions négatifs. Au 19ème siècle, il a été déterminé que les gouttes plus grosses dans les éclaboussures d'eau sont chargées positivement et les gouttes plus petites sont chargées négativement. Au fur et à mesure que les grosses gouttelettes se déposent plus rapidement, les petites gouttelettes chargées négativement restent dans l'air.
Au contraire, l'air dans les espaces confinés avec une abondance de toutes sortes d'appareils électromagnétiques est saturé d'ions positifs. Même un séjour relativement court dans une telle pièce entraîne de la léthargie, de la somnolence, des étourdissements et des maux de tête.

1. Méthodologie de recherche

Etude des courants d'endommagement dans diverses plantes.

1. LITTÉRATURE

1. Bogdanov K. Yu. Physicien visitant un biologiste. - M. : Nauka, 1986.144 p.
2. A.A. Vorotnikov Physique pour les jeunes. - M : Récolte, 1995-121s.
3. Katz Ts.B. La biophysique dans les cours de physique. - M : Éducation, 1971-158.
4. Perelman Ya.I. Une physique divertissante. - M : Sciences, 1976-432s.
5. Artamonov V.I. La physiologie végétale divertissante. - M. : Agropromizdat, 1991.
6. Arabadzhi V.I., Les énigmes de l'eau plate.- M. : "Connaissance", 1973.
7. http://www.pereplet.ru/obrazovanie/stsoros/163.html
8. http://www.npl-rez.ru/litra/bios.htm
9. http://www.ionisation.ru

Le corps céleste, appelé planète Terre, a une charge électrique, qui crée le champ électrique naturel de la Terre. L'une des caractéristiques d'un champ électrique est le potentiel, et le champ électrique terrestre est également caractérisé par le potentiel. On peut également dire qu'en plus du champ électrique naturel, il existe également un courant électrique continu (CC) naturel de la planète Terre. Le gradient du potentiel de la Terre est distribué de sa surface à l'ionosphère. Par beau temps pour l'électricité statique, le champ électrique de l'atmosphère est d'environ 150 volts par mètre (V / m) près de la surface de la Terre, mais cette valeur diminue de façon exponentielle avec l'augmentation de l'altitude jusqu'à 1 V / m ou moins (à une altitude de 30 km). La raison de la diminution du gradient est, entre autres, une augmentation de la conductivité de l'atmosphère.

Si vous portez des vêtements faits d'un bon isolant, qui est un excellent diélectrique, par exemple des vêtements en nylon, et utilisez exclusivement des chaussures en caoutchouc, et n'avez aucun objet métallique à la surface des vêtements, alors la différence de potentiel peut être mesurée entre la surface du sol et le sommet de la tête. Puisque chaque mètre vaut 150 volts, alors avec une augmentation de 170 cm, il y aura une différence de potentiel de 1,7x150 = 255 volts sur le dessus de la tête par rapport à la surface. Si vous mettez une casserole en métal sur votre tête, une charge de surface s'accumulera dessus. La raison de cette collecte de charges est que les vêtements en nylon sont un bon isolant et les chaussures en caoutchouc. Mise à la terre, c'est-à-dire qu'il n'y a pas de contact conducteur avec la terre. Afin de ne pas accumuler de charges électriques sur soi, il est nécessaire de se "terrer". De même, les objets, les choses, les bâtiments et les structures, en particulier ceux de grande hauteur, sont capables d'accumuler de l'électricité atmosphérique. Cela peut avoir des conséquences désagréables, car toute charge accumulée peut provoquer une panne de courant électrique et d'étincelles dans les gaz. De telles décharges électrostatiques peuvent endommager l'électronique et provoquer des incendies, en particulier pour les substances inflammables.

Afin de ne pas accumuler de charges d'électricité atmosphérique, il suffit de connecter le point supérieur au conducteur électrique inférieur (terre), et si la zone est grande, la mise à la terre est effectuée sous la forme d'une cellule, d'un circuit, mais, en fait, ce qu'on appelle une "cage de Faraday" est utilisée.

Caractéristiques de l'électricité atmosphérique

La terre est chargée négativement et a une charge égale à 500 000 Coulombs (C) de charge électrique. La différence de potentiel se situe entre 300 000 volts (300 kV) si l'on considère la tension entre l'ionosphère chargée positivement et la surface de la terre. Il existe également un courant électrique continu, de l'ordre de 1350 Ampères (A), et la résistance de l'atmosphère terrestre est d'environ 220 ohms. Cela donne une puissance de sortie d'environ 400 mégawatts (MW), qui est régénérée par l'activité du soleil. Cette puissance affecte l'ionosphère terrestre ainsi que les couches inférieures, ce qui provoque des orages. L'énergie électrique qui est stockée et stockée dans l'atmosphère terrestre est d'environ 150 gigajoules (GJ).

Le système Terre-Ionosphère agit comme un condensateur géant d'une capacité de 1,8 Farads. Compte tenu de la taille énorme de la surface de la Terre, il n'y a que 1 nC de charge électrique pour 1 mètre carré de surface.

L'électrosphère terrestre s'étend du niveau de la mer à une altitude d'environ 60 km. Dans les couches supérieures, où il y a beaucoup d'ions libres et cette partie de la sphère s'appelle l'ionosphère, la conductivité est maximale, car il y a des porteurs de charges libres. On peut dire que le potentiel dans l'ionosphère est nivelé, car cette sphère est essentiellement considérée comme un conducteur de courant électrique, il y a des courants dans les gaz et un courant de transfert. La source des ions libres est la radioactivité du Soleil. Un flux de particules chargées venant du Soleil et de l'espace « éjecte » des électrons des molécules de gaz, ce qui conduit à l'ionisation. Plus la surface de la mer est haute, plus la conductivité de l'atmosphère est faible. À la surface de la mer, la conductivité électrique de l'air est d'environ 10 -14 Siemens / m (S / m), mais elle augmente rapidement avec l'altitude et à une altitude de 35 km, elle est déjà de 10 -11 S / m. A cette altitude, la densité de l'air n'est que de 1% de celle à la surface de la mer. De plus, avec l'augmentation de l'altitude, la conductivité change de manière inhomogène, car le champ magnétique de la Terre et les flux de photons du Soleil influencent. Cela signifie que la conductivité de l'électrosphère au-dessus de 35 km du niveau de la mer n'est pas uniforme, selon l'heure de la journée (flux de photons) et la situation géographique (champ magnétique terrestre).

Pour qu'un claquage électrique se produise entre deux électrodes plates parallèles (dont la distance est de 1 mètre), qui se trouvent au niveau de la mer, dans l'air sec, une intensité de champ de 3000 kV/m est requise. Si ces électrodes sont élevées à une hauteur de 10 km du niveau de la mer, alors seulement 3% de cette intensité seront nécessaires, c'est-à-dire que 90 kV / m suffiront. Si les électrodes sont rapprochées de manière à ce que la distance entre elles soit de 1 mm, il faut alors 1000 fois moins de tension pour le claquage, c'est-à-dire 3 kV (niveau de la mer) et 9 V (à 10 km d'altitude).

La valeur naturelle de la force du champ électrique terrestre à sa surface (niveau de la mer) est d'environ 150 V / m, ce qui est bien inférieur aux valeurs requises pour le claquage entre les électrodes même dans un intervalle de 1 mm (3 kV / m est requis).

D'où vient le potentiel du champ électrique terrestre ?

Comme mentionné ci-dessus, la Terre est un condensateur, dont une plaque est la surface de la Terre et l'autre plaque d'un supercondensateur est la région de l'ionosphère. A la surface de la Terre, la charge est négative, et derrière l'ionosphère, elle est positive. Tout comme la surface de la Terre, l'ionosphère est également un conducteur, et la couche de l'atmosphère entre elles est un gaz diélectrique inhomogène. La charge positive de l'ionosphère est formée en raison du rayonnement cosmique, mais qu'est-ce qui charge la surface de la Terre d'une charge négative ?

Pour plus de clarté, vous devez vous rappeler comment un condensateur électrique conventionnel est chargé. Il est inclus dans un circuit électrique à une source de courant, et il est chargé à la tension maximale sur les plaques. Pour un condensateur comme la Terre, quelque chose de similaire se produit. De la même manière, une certaine source doit s'allumer, un courant doit circuler et des charges opposées se forment sur les plaques. Pensez à la foudre, qui s'accompagne généralement d'orages. Ces éclairs sont le circuit électrique même qui charge la Terre.

C'est la foudre frappant la surface de la Terre qui est la source qui charge la surface de la Terre avec une charge négative. La foudre a un courant d'environ 1800 ampères et le nombre d'orages et d'éclairs par jour est supérieur à 300. Un nuage d'orage a une polarité. Sa partie supérieure à une altitude d'environ 6-7 km à une température de l'air d'environ -20°C est chargée positivement, et sa partie inférieure à une altitude de 3-4 km à une température de l'air de 0° à -10°C est chargé négativement. La charge du bas du nuage orageux est suffisante pour créer une différence de potentiel avec la surface de la Terre de 20 à 100 millions de volts. Une charge de foudre est généralement de l'ordre de 20 à 30 Coulomb (C) d'électricité. La foudre se décharge entre les nuages ​​et entre les nuages ​​et la surface de la Terre. Chaque recharge prend environ 5 secondes, des coups de foudre peuvent donc se produire avec cet ordre, mais cela ne veut pas dire qu'une décharge se produira nécessairement en 5 secondes.

Éclair

La décharge atmosphérique sous forme de foudre a une structure assez complexe. Dans tous les cas, il s'agit du phénomène de courant électrique dans les gaz, qui se produit lorsque les conditions nécessaires à la décomposition du gaz sont réunies, c'est-à-dire l'ionisation des molécules d'air. Plus curieusement, l'atmosphère terrestre agit comme une dynamo continue qui charge négativement la surface de la Terre. Chaque coup de foudre frappe à condition que la surface de la Terre soit dépourvue de charges négatives, ce qui fournit la différence de potentiel nécessaire à la décharge (ionisation du gaz).

Dès que la foudre frappe le sol, la charge négative afflue à la surface, mais après cela, la partie inférieure du nuage d'orage est déchargée et son potentiel change, il devient positif. Ensuite, il y a un courant inverse et la charge en excès qui est tombée à la surface de la Terre se déplace vers le haut, chargeant à nouveau le nuage d'orage. Après cela, le processus peut être répété à nouveau, mais avec des valeurs de tension et de courant électriques inférieures. Cela se produit tant qu'il existe des conditions pour l'ionisation des gaz, la différence de potentiel requise et un excès de charge électrique négative.

En résumé, on peut dire que la foudre frappe par étapes, créant ainsi un circuit électrique à travers lequel le courant circule dans les gaz, en sens alterné. Chaque recharge foudre dure environ 5 secondes et ne frappe que lorsque les conditions nécessaires existent pour cela (tension de claquage et ionisation des gaz). La tension entre le début et la fin de la foudre peut être d'environ 100 millions de volts, et le courant moyen est d'environ 1800 ampères. Le courant de crête atteint plus de 10 000 ampères et la charge transférée est de 20 à 30 coulombs d'électricité.