Re: [請益] 為何生物電不會碰水短路?已刪文

看板ask-why (知識奧秘)作者xiaoa (不事生產)時間3年前 (2021/02/10 03:38)推噓0(0推 0噓 1→)

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refresh了一下自己的記憶，順便騙P幣因為過去的生物學知識積累 + 聽比較可靠的科普頻說 + 以下paper的極淺層複習 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960982215011471 如果說的不對，請依照paper的內容為準首先，shinpoyen板友說的沒錯生物發電靠的是一層層疊加起來的細胞膜，是一長串串聯的可控開關電池在不放電的情況下，細胞膜上的離子通道關閉。細胞膜電阻係數很大(Mohm/m)，而每層細胞膜承載的電壓差卻又是極小(幾百個mV) 在不放電的情況下就算碰水"短路"，電池的內電阻也很大 (P = V/R^2) 在放電時，細胞膜的電阻係數還是相當大的，但會縮減千百倍(完全忘了是多少) 但電流量仍會在細胞系統自身可承受的範圍 (畢竟是靠濃度梯度產生電，不是氧化還原反應。大不了梯度消失，還能怎樣? 燒起來?) 相對的，與電池串聯的外界的水的電阻卻是很大的，短路的功耗全都在水中所以電鰻的發電器官從各層面來說，完全不會因為"短路"而報廢其次，發電生物的發電器官和皮下會有絕緣構造包覆，一般是用脂肪並在電池串聯兩端的皮膚及電壓感應器官的皮膚的絕緣構造特別薄 (就像電池有裸露的電極和絕緣外衣和接收器有外露的天線) 通常發電器官的端點會一前一後來拉開距離，以便電流能夠擴散到比較遠的區域接下來是，說說水造成的"短路" 其實發電生物就像電偶極，當電荷分離的距離短，外部就很難感應到電偶的存在因為電場線會在短距離內捲縮起來(其實距離的長短即相對於電偶極矩)，形成短路相反，電偶極相距越遠，電場外擴也越大或者比較數學、具體的說法: 以運動場為例，兩端半圓10公尺，如果兩個半圓圓心的距離是0.1公尺，那麼跑內圈和外圈的差距就會很大電流就會按照長度的比例的倒數分布在這些"跑道"上 (按照比例是由於電路並聯的關係) (倒數則是電阻係數、長度和電流的關係 I = V/R = I V/(ρx L /A)， A當成跑道寬度) 如果兩個半圓圓心的距離是100公尺，那麼內、外圈的差距就小了電流同樣按照長度比例的倒數分布在跑道上，就會出現比較均勻的分布換句話說，就是相對距離電極較近的區域，都會變成電流的載體所以身體越長，可以承載越高的生物電壓最後說說電鰻的攻擊行為它其實可以分成兩種攻擊行為，一是攻擊性的，二是防禦性的攻擊性的行為對比較小的獵物，所以它可以通過較小的多次放電來使獵物抽搐、無法逃離不需要置之於死地，所以電鰻也不需要全力以赴放電，所以它的絕緣層幾乎完全能夠抵禦而防禦性的行為，是面對體型較大的獵食者。通常還是會選擇遠離但如果電鰻決定拚死一搏時，它就可能全力放電這情況下，電鰻會在盡可能接近獵食者時才放電，讓電流盡可能往獵食者身上去避免電力消散在水中全力放電的時候電鰻就可能電到自己的肌肉、神經，甚至導致自己癱瘓但電池依然不會過熱、爆炸~ 前面已說明它不是靠氧化還原反應發電肌肉神經會受到衝擊，是因為它們是少數個別串聯細胞承受大批堆疊的發電細胞的電力 n vs 4000~5000 至於說它的大型對手，就不好說了。畢竟是演化來要吃它的，當然會有防禦上的優勢(但不必然是絕對優勢，畢竟是軍備競賽) ※ 引述《q910044 (弦樂五重奏)》之銘言： : 人類如果受傷碰水 : 或者電鰻或電擊性攻擊生物 : 如果受傷,整片擦傷碰水 : 為何不會像機械防水有破口,浸水短路燒毀? -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 202.186.193.61 (馬來西亞) ※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/ask-why/M.1612899527.A.832.html