Нині відомо, що з 20-ти тис. сучасних видів риб близько 20 здатні використовувати біоелектричні поля (додаток 2) . За характером розрядів такі риби діляться на сильноелектричні і слабоелектричні.. До перших належать прісноводні південноамериканські електричні вугри, африканські електричні соми і морські електричні схили. Ці риби генерують досить потужні розряди: вугри, наприклад, напругою до 600 вольт, соми - 350. Напруга струму великих морських скатів невисока, оскільки морська вода є гарним провідником, але сила струму їх розрядів, наприклад ската Торпедо, сягає часом 60 Ампер.
Риби другого типу, наприклад, мормирус та інші представники загону клюворилоподібних не випромінюють окремих розрядів. Вони посилають в воду серії майже безперервних і ритмічних сигналів (імпульсів) високої частоти. Отже ці риби здійснюють справжню електричну локацію.
Майже всі полюють переважно вночі..
Прийоми, використовувані електричними рибами при ловлі й обороні від ворогів, підказують людині технічні вирішення при розробці установок для електролову і відлякування риб. Виняткові перспективи відкриває моделювання електричних систем локації риб.
Учені різних галузей досліджували це явище два століття, докладаючи по крихті, поглиблюючи вивчене, розширюючи поле дослідження. Роль живої електрики виявилася великою. Вона універсальна як за своїм обсягом, бо властива без винятку всьому живому, так і за значенням в організмі.
Для з‘ясування ролі електричних органів у риб у пошуці ними здобичі було проведено цікавий дослід. В один акваріум помістили ската (морську лисицю), а в другий – камбалу, якою скат любить ласувати. Між акваріумами спорудили стінку, щоб риби не могли ні бачити, ні чути одна одну. Обидва акваріуми з‘єднали електричним проводом. Під ча руху камбали електричне поле навколо неї змінювалося, і серце ската «тьохкало», про що свідчили сплески на електрокардіограмі хижака.
Применим теорему о циркуляции вектора для вычисления простейшего магнитного поля – бесконечно длинного соленоида, представляющего собой тонкий провод, намотанный плотно виток к витку на цилиндрический каркас (рис. 2.11).
Рис. 2.11
Соленоид можно представить в виде системы одинаковых круговых токов с общей прямой осью.
Бесконечно длинный соленоид симметричен любой, перпендикулярной к его оси плоскости. Взятые попарно (рис. 2.12), симметричные относительно такой плоскости витки создают поле, в котором вектор перпендикулярен плоскости витка, т.е. линии магнитной индукции имеют направление параллельное оси соленоида внутри и вне его.
Рис. 2.12
Из параллельности вектора оси соленоида вытекает, что поле как внутри, так и вне соленоида должно быть однородным.
Возьмём воображаемый прямоугольный контур 1–2–3–4–1 и разместим его в соленоиде, как показано на рисунке 2.13.
Рис. 2.13
Второй и четвёртый интегралы равны нулю, т.к. вектор перпендикулярен направлению обхода, т.е .
Возьмём участок 3–4 – на большом расстоянии от соленоида, где поле стремится к нулю; и пренебрежём третьим интегралом, тогда
где – магнитная индукция на участке 1–2 – внутри соленоида, – магнитная проницаемость вещества.
Если отрезок 1–2 внутри соленоида, контур охватывает ток:
где n – число витков на единицу длины, I – ток в соленоиде (в проводнике).
Тогда магнитная индукция внутри соленоида:
, (2.7.1)
Вне соленоида:
и , т.е. .
Бесконечно длинный соленоид аналогичен плоскому конденсатору – и тут, и там поле однородно и сосредоточено внутри.
Произведение nI – называется число ампер витков на метр.
У конца полубесконечного соленоида, на его оси магнитная индукция равна:
, (2.7.2)
Практически, если длина соленоида много больше, чем его диаметр, формула (2.7.1) справедлива для точек вблизи середины, формула (2.7.2) для точек около конца.
Если же катушка короткая, что обычно и бывает на практике, то магнитная индукция в любой точке А, лежащей на оси соленоида, направлена вдоль оси (по правилу буравчика) и численно равна алгебраической сумме индукций магнитных полей создаваемых в точке А всеми витками. В этом случае имеем:
· В точке, лежащей на середине оси соленоида магнитное поле будет максимальным:
, (2.7.3)
где L – длина соленоида, R – радиус витков.
· В произвольной точке конечного соленоида (рис. 2.14) магнитную индукцию можно найти по формуле
, (2.7.4)
Рис. 2.14
На рисунке 2.15 изображены силовые линии магнитного поля : а) металлического стержня; б) соленоида; в) железные опилки, рассыпанные на листе бумаги, помещенной над магнитом, стремятся вытянуться вдоль силовых линий; г) магнитные полюсы соленоида.