Биологический электродвигатель
Преобразование электрической энергии в механическую в живых организмах. Характеристики, специфика биологического электродвигателя. Применение в макроустройствах в условиях космического пространства. Скорость снижается пропорционально увеличению давления.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 01.07.2018 |
| Размер файла | 39,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Биологический электродвигатель
Томалак В.С.
Работа посвящена преобразованию электрической энергии в механическую в живых организмах. Актуальность темы обусловлена высоким КПД биологических электродвигателей и малым объемом на единицу мощности.
Преобразование электрической энергии в механическую происходит в мембране клетки. Биологический электромеханический преобразователь (рис. 1) содержит мембрану с каналами, диаметры которых равны или несколько больше диаметра иона. На поверхностях внешней и внутренней мембраны (по отношению к клетке, которую охватывает мембрана) сосредоточены ионы - калия, натрия, водорода, хлора - в разной концентрации, так что имеет место разность потенциалов U. Эта мембрана является «статором» привода. «Ротором» является белковая молекула, выступы которой расположены в каналах.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Под действием разности потенциалов ионы без трения перемещаются по каналам, взаимодействуя с выступами «ротора», т.е. давят на него с силой F. Под действием этой силы выступ перемещается со скоростью v в течение времени t. Так происходит преобразование энергии электрического потенциала U в механическую энергию Fvt. Плотность тока на расстояниях, не больших длины свободного пробега зарядов, определяется законом Ленгмюра [1, c.422]:
(1)
где j - плотность тока, А/м2; е - заряд иона, 1,610-19 Кл, Ас; 0 - электрическая постоянная, 8,8510-12 Ф/м; l - расстояние между поверхностями с разностью потенциалов U. У бактерий порядок этой величины 10-8м; m - масса иона: протона (атома водорода, Н+) - 1,6710-24 г, натрия Na+- 38,210-24 г, калия K+ - 64,910-24 г.
После подстановки значений постоянных величин (0, е, mПР)
(2)
mИ - масса иона, mПР - масса протона.
Механическая характеристика электродвигателя определяется из уравнений:
электрическая энергия биологический давление
, (3)
. (4)
В них обозначено И - плотность ионов, г/м3; v - скорость ионов, м/с; f - давление потока ионов на «ротор», Н/м2; jИ - плотность пока ионов, г/( см2).
Из этих уравнений следует
, (5)
где vИ - скорость ионов, vР - скорость «ротора».
Плотность тока ионов как частиц, обладающих массой jИ, получается из выражения для плотности тока зарядов (4), делением на значение элементарного заряда е и умножением на массу иона:
(6)
Скорость ионов
. (7)
На основании уравнений (1) - (7)
, (8)
где E=U/l , .
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
На рис. 2 представлены внешняя vP(f) и регулировочная f(Е) характеристики биологического электродвигателя бактерии, где «рабочим телом» является поток протонов (mИ= mПР).
Из трафиков видно, что скорость снижается пропорционально увеличению давления, и давление пропорционально квадрату напряженности электрического поля. Биологические электродвигатели могут быть применены в макроустройствах в условиях космического пространства, где длина свободного пробега составляет сантиметры, а не десятки нанометров, как в мембране живой клетки.
Перечень ссылок
1. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике.- М.: «Наука»,- 1968.-940 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Механическая характеристика рабочей машины, приведённой к угловой скорости вала электродвигателя. Передаточное число передачи электродвигателя к рабочей машине. Продолжительность пуска электродвигателя с нагрузкой. Потери энергии в асинхронном двигателе.
контрольная работа [49,3 K], добавлен 27.10.2010Асинхронный двигатель как основной преобразователь электрической энергии в механическую и основа электропривода. Анализ конструкции электродвигателя. Расчет параметров магнитного потока, сопротивления обмоток. Круговая диаграмма и рабочие характеристики.
курсовая работа [275,8 K], добавлен 06.09.2012Основы энергосбережения, энергетические ресурсы, выработка, преобразование, передача и использование различных видов энергии. Традиционные способы получения тепловой и электрической энергии. Структура производства и потребления электрической энергии.
реферат [27,7 K], добавлен 16.09.2010Групповая скорость. Парадокс. Вектор Пойнтинга. Проблемы определения скорости переноса энергии. Скорость переноса энергии ТЕ и ТМ волн. Фазовая скорость это скорость движения силового свойства поля.
реферат [95,4 K], добавлен 02.03.2002Этапы развития науки об электричестве. Теории электрических явлений. Физика и живые организмы, их связь. Электричество в различных классах живых организмах. Исследование протекания электричества в земноводных, опыты Гальвани, Александра Вольта.
реферат [17,9 K], добавлен 20.12.2010Устройство и принцип действия трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Рабочие характеристики и свойства двигателя, его применение для преобразования электрической энергии трехфазного переменного тока в механическую энергию.
лабораторная работа [117,9 K], добавлен 22.02.2013Электрические машины как такие, в которых преобразование энергии происходит в результате явления электромагнитной индукции, история и основные этапы разработки, достижения в этой области. Создание электродвигателя с возможностью практического применения.
реферат [733,5 K], добавлен 21.06.2012История возникновения приборов учёта и измерения электрической энергии. Классификация счётчиков электричества по типу измеряемых величин, типу подключения и конструкции. Схема устройства индукционного счетчика. Будущее учёта электрической энергии.
реферат [268,8 K], добавлен 11.06.2014Установка на НПС "Шкапово" центробежного магистрального насоса НМ-500/300. Схема магистрального насоса. Выбор типа электропривода и электродвигателя. Предварительный выбор мощности и типа электродвигателя. Механические характеристики электродвигателя.
курсовая работа [375,3 K], добавлен 03.03.2012Основные размеры электродвигателя постоянного тока. Расчет обмоток якоря и возбуждения. Размеры зубцов, пазов, проводов и электрические параметры якоря. Коллектор, щеткодержатели и щетки. Магнитная система и рабочие характеристики электродвигателя.
курсовая работа [367,2 K], добавлен 13.10.2014Использование солнечного излучения для получения энергии. Преобразование ее в теплоту и холод, движущую силу и электричество. Применение технологий и материалов для обогрева, охлаждения, освещения здания и промышленных предприятий за счет энергии Солнца.
презентация [457,4 K], добавлен 25.02.2015Работа электрической схемы управления автоматическим пуском электродвигателя постоянного тока в соответствии с заданным вариантом. Пусковая диаграмма в виде механических характеристик. Схема управления пуском электродвигателя и описание работы схемы.
контрольная работа [90,7 K], добавлен 11.02.2009Относительное сопротивление цепи якоря. Регулирование частоты вращения. Какие методы используют для изменения частоты вращения двигателя независимого возбуждения. Жесткость механической характеристики шунтового электродвигателя. Потери энергии в меди.
презентация [5,4 M], добавлен 21.10.2013Использование разности температур воды и построение схемы ОТЭС, работающей по замкнутому и открытому циклу. Применение перепада температур океан-атмосфера. Прямое преобразование тепловой энергии. Преобразователи и баланс возобновляемой энергии волн.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 27.10.2011Влияние отклонения показателей качества электрической энергии от установленных норм. Параметры качества электрической энергии. Анализ качества электрической энергии в системе электроснабжения городов-миллионников. Разработка мероприятий по ее повышению.
дипломная работа [2,8 M], добавлен 21.01.2017Применение энергии термоядерного синтеза. Радиоактивный распад. Получение ядерной энергии. Расщепление атома. Деление ядер тяжелых элементов, получение новых нейронов. Преобразование кинетической энергии в тепло. Открытие новых элементарных частиц.
презентация [877,4 K], добавлен 08.04.2015Производство электрической и тепловой энергии. Гидравлические электрические станции. Использование альтернативных источников энергии. Распределение электрических нагрузок между электростанциями. Передача и потребление электрической и тепловой энергии.
учебное пособие [2,2 M], добавлен 19.04.2012Проектирование силовой части схемы управления регулятором хода бесколлекторного электродвигателя. Классификация электродвигателей и систем автоматического управления. Применение бесколлекторного электродвигателя постоянного тока. Создание печатной платы.
практическая работа [265,3 K], добавлен 08.02.2013Потребление тепловой и электрической энергии. Характер изменения потребления энергии. Теплосодержание материальных потоков. Расход теплоты на отопление и на вентиляцию. Потери теплоты с дымовыми газам. Тепловой эквивалент электрической энергии.
реферат [104,8 K], добавлен 22.09.2010Преобразование тепловой энергии в механическую турбинными и поршневыми двигателями. Кривошипный механизм поршневых двигателей внутреннего сгорания. Схема газотурбинной установки. Расчет цикла с регенерацией теплоты и параметров необратимого цикла.
курсовая работа [201,3 K], добавлен 20.11.2012
