Стимулятор роста растений на солнечных элементах. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Альтернативные источники энергии

 Комментарии к статье

Солнечные элементы действительно поражают воображение, как только вспоминаешь о необыкновенном множестве их применения. Известны миниатюрные солнечные элементы, питающие часы, так и сравнительно мощная солнечная батарея для системы электроснабжения высокоинтенсивных ламп накаливания. Действительно, область применения солнечных элементов достаточно широка.

Ниже описывается применение солнечных элементов, в которое трудно будет поверить. Речь идет о фотоэлектропреобразователях, стимулирующих рост растений. Звучит неправдоподобно?

Рост растения

Для начала лучше всего познакомиться с основами жизни растений Большинству читателей хорошо известно явление фотосинтеза, который является основной движущей силой в жизни растений. По существу фотосинтез представляет собой процесс, благодаря которому солнечный свет позволяет осуществить питание растений.

Хотя процесс фотосинтеза значительно сложнее объяснения, которое возможно и уместно в данной книге, этот процесс заключается в следующем Лист каждого зеленого растения состоит из тысяч отдельных клеток. Они содержат вещество, называемое хлорофиллом, которое между прочим и придает зеленую окраску листьям. Каждая такая клеточка является химическим заводом в миниатюре. Когда частица света, называемая фотоном, попадает в клетку, она поглощается хлорофиллом. Высвобождаемая при этом энергия фотона активизирует хлорофилл и дает начало ряду превращений, приводящих в конечном итоге к образованию сахара и крахмала, которые усваиваются растениями и стимулируют рост.

Эти вещества хранятся в клетке, пока не понадобятся растению. С уверенностью можно предположить, что количество питательных веществ, которыми лист может обеспечить растение, прямо пропорционально количеству солнечного света, падающего на его поверхность. Это явление похоже на преобразование энергии солнечным элементом.

Несколько слов о корнях

Однако растению одного солнечного света недостаточно. Чтобы вырабатывать питательные вещества, лист должен иметь исходное сырье. Поставщиком таких веществ является развитая корневая система, через которую они всасываются из почвы. Вернее, не только из почвы, но и из воздуха. К счастью для человека и животных, растения дышат днем углекислым газом, которым мы постоянно обогащаем атмосферу, выдыхая воздух, в составе которого отношение углекислого газа к кислороду значительно увеличено по сравнению с воздухом, вдыхаемым нами.

Корни, представляющие собой сложную структуру, так же важны для развития растения, как и солнечный свет. Обычно корневая система столь же обширна и разветвлена, как и растение, которое она питает. Например, может оказаться, что здоровое растение высотой 10 см имеет корневую систему, уходящую в землю на глубину 10 см. Конечно, так бывает не всегда и не у всех растений, но, как правило, это так.

Следовательно, было бы логично ожидать, что если бы удалось каким-либо образом усилить рост корневой системы, то верхняя часть растения последовала бы ее примеру и на столько же выросла бы. В действительности так оно и происходит. Было обнаружено, что благодаря непонятному еще до конца действию слабый электрический ток действительно способствует развитию корневой системы, а следовательно, и росту растения. Предполагается, что подобная стимуляция электрическим током в самом деле дополняет энергию, получаемую обычным путем при фотосинтезе.

Фотоэлектричество и фотосинтез

Солнечный элемент, как и клетки листа при фотосинтезе, поглощает фотон света и преобразует его энергию в электрическую. Однако солнечный элемент в отличие от листа растения выполняет функцию преобразования намного лучше. Так, обычный солнечный элемент преобразует в электрическую энергию по крайней мере 10% падающего на него света. С другой стороны, при фотосинтезе в энергию преобразуется едва ли не 0,1% падающего света.

При подключении одного солнечного элемента к корневой системе растения имеет место стимуляция ее роста. Но здесь есть одна хитрость. Она заключается в том, что стимуляция роста корней дает лучшие результаты у затененных растений.

Есть какая-либо польза от стимулятора корневой системы? Это можно решить, взглянув на фотографию двух растений Оба они одного типа и возраста, росли в идентичных условиях. У растения слева располагался стимулятор корневой системы.

Для эксперимента были выбраны саженцы длиной 10 см. Они росли в помещении при слабом солнечном освещении, проникающем через окно, расположенное на значительном расстоянии. Никаких попыток отдать предпочтение какому-либо растению ие делалось, кроме того, что лицевая панель фотоэлектрического элемента была ориентирована в направлении солнечного света.

Эксперимент продолжался около 1 мес. Эта фотография сделана на 35-й день. Обращает внимание тот факт, что растение со стимулятором корневой системы более, чем в 2 раза крупнее контрольного растения.

Рис.1

Исследования показали, что для растений, освещаемых ярким солнечным светом, пользы от стимуляции корневой системы мало или нет совсем. Вероятно, это потому, что таким растениям вполне достаточно энергии, получаемой при фотосинтезе. По-видимому, эффект стимуляции проявляется лишь тогда, когда единственным источником энергии для растения является фотоэлектрический преобразователь (солнечный элемент).

Однако следует помнить, что солнечный элемент преобразует свет в энергию значительно эффективнее, чем лист при фотосинтезе. В частности, он может преобразовать в полезное количество электроэнергии свет, который для растения был бы просто бесполезен, например свет от люминесцентных ламп и ламп накаливания, ежедневно используемых для освещения помещений. Опыты также показывают, что у семян, подвергшихся воздействию слабого электрического тока, ускоряется прорастание и увеличивается число побегов и в конечном счете - урожайность.

Конструкция стимулятора роста

Все, что необходимо для проверки теории,- это один-единственный солнечный элемент. Однако еще потребуется пара электродов, которые можно было бы легко воткнуть в землю вблизи корней (рис. 2).

Рис.2

Можно быстро и просто испытать стимулятор корневой системы, воткнув в землю вблизи растения пару длинных гвоздей и соединив нх проводами с каким либо солнечным элементом.

Размер солнечного элемента в принципе не имеет значения, поскольку сила тока, требуемая для стимуляции корневой системы, ничтожно мала. Однако для достижения наилучших результатов поверхность солнечного элемента должна быть достаточно большой, чтобы улавливать больше света. С учетом этих условий для стимулятора корневой системы был выбран элемент диаметром 6 см.

К диску элемента были подсоединены два стержня из нержавеющей стали. Один из них был припаян к тыльному контакту элемента, другой - к верхней токосъемной сетке (рис. 3). Однако использовать элемент в качестве крепления для стержней не рекомендуется, так как он слишком хрупок и тонок.

Рис.3

Лучше всего солнечный элемент закрепить на металлической пластине (преимущественно из алюминия или нержавеющей стали) несколько больших размеров. Убедившись в надежности электрического контакта пластинки с тыльной стороны элемента, можно подсоединить один стержень к пластине, другой - к токосъемной решетке.

Можно собрать конструкцию и по-другому: поместить элемент, стержни и все остальное в пластмассовый защитный футляр. Для этой цели вполне подойдут коробочки из тонкой прозрачной пластмассы (используемые, например, для упаковки юбилейных монет), которые можно найти в галантерейном, хозяйственном магазине или магазине канцелярских товаров. Необходимо лишь так укрепить металлические стержни, чтобы они не прокручивались и не гнулись. Можно даже залить все изделие жидким отверждающимся полимерным составом.

Однако следует иметь в виду, что при отверждении жидких полимеров происходит усадка. Если элемент и присоединенные стержни надежно закреплены, то никаких осложнений не возникнет. Плохо закрепленный стержень при усадке полимерного компаунда может разрушить элемент и вывести его из строя.

Элемент также нуждается в защите от воздействия внешней среды. Кремниевые солнечные элементы слегка гигроскопичны, способны впитывать небольшое количество воды. Конечно, со временем вода немного проникает внутрь кристалла и разрушает наиболее подверженные воздействию атомные связи. В результате ухудшаются электрические характеристики элемента, и в конце концов он полностью выходит из строя.

Механизм деградации параметров солнечных элементов под воздействием влаги иной: прежде всего происходит коррозия металлических контактов и отслоение просветляющих покрытий, появление на торцах солнечных элементов проводящих перемычек, шунтирующих p-n-переход.

Если элемент залит подходящим полимерным составом, можно считать проблему решенной. Другие способы крепления элемента потребуют и других решений.

Список деталей

Солнечный элемент диаметром 6 см; 2 стержня из нержавеющей стали длиной около 20 см; Подходящая коробка из пластмассы (см. текст).

Эксперимент со стимулятором роста

Теперь, когда стимулятор готов, необходимо воткнуть два металлических стержня в землю вблизи корней. Все остальное сделает солнечный элемент.

Можно поставить такой простой эксперимент. Взять два одинаковых растения, желательно выращенных в аналогичных условиях. Рассадить их в отдельные горшки. В один из горшков воткнуть электроды стимулятора корневой системы, а второе растение оставить для контроля. Теперь необходимо одинаково ухаживать за обоими растениями, одновременно поливая их и уделяя им равное внимание.

Примерно через 30 дней можно заметить поразительное различие между двумя растениями. Растение со стимулятором корневой системы будет явно выше контрольного растения и на нем будет больше листьев. Этот эксперимент лучше всего проводить в помещении, используя лишь искусственное освещение.

Стимулятор можно использовать для комнатных растений, поддерживая их в здоровом состоянии. Садовод или человек, занимающийся разведением цветов, может использовать его для ускоренного прорастания семян или улучшения корневой системы растений. Независимо от вида использования данного стимулятора можно хорошо поэкспериментировать в этой области.

Автор: Байерс Т.

Смотрите другие статьи раздела Альтернативные источники энергии.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Дети, растущие рядом с природой, обретают крепкие кости 02.03.2026

Влияние окружающей среды на здоровье человека становится все более очевидным, особенно в детском возрасте. Новое исследование, опубликованное в журнале JAMA Network Open, показывает, что близость к природе напрямую связана с крепостью костей у детей. Ученые установили, что у детей, чьи дома окружены природными территориями в радиусе 1000 метров на 25% больше обычного, риск развития крайне низкой плотности костей снижается на 65%. Для проведения исследования были проанализированы данные более 300 детей, проживающих в городских, пригородных и сельских районах Фландрии в Бельгии. Плотность костной ткани у детей в возрасте от четырех до шести лет оценивалась с помощью ультразвуковых методов. Такой подход позволил безопасно и точно измерить состояние костей на ранних этапах формирования скелета. При анализе учитывались ключевые факторы, влияющие на рост и развитие детей: возраст, вес, рост, этническая принадлежность и уровень образования матери. На основании этих параметров исследоват ...>>

Самовосстанавливающаяся инфраструктура будущего 02.03.2026

Современные мосты и бетонные конструкции по всему миру сталкиваются с проблемой устаревания и износа. Многие сооружения, построенные до 1980-х годов, постепенно теряют свою несущую способность, что требует дорогого ремонта или полной замены. Недавние разработки ученых из Швейцарских федеральных лабораторий материаловедения и технологий (Empa) предлагают инновационное решение - систему укрепления бетонных конструкций с помощью "умной стали", способной самостоятельно устранять трещины и повреждения. В основе новой технологии лежит арматура из сплава на основе железа с эффектом памяти формы (Fe-SMA). Этот материал обладает уникальным свойством: при нагревании до 190-200 °C стержни стремятся вернуться к своей первоначальной конфигурации. В бетонной конструкции это создает внутреннее напряжение, которое затягивает трещины и выравнивает деформированные элементы, существенно повышая прочность и долговечность сооружений. Актуальность разработки объясняется критическим состоянием инфрастр ...>>

Поцелуи полезны для здоровья 01.03.2026

Вопрос о том, как социальные связи и близость с партнером отражаются на здоровье человека, привлекает внимание не только психологов, но и специалистов в области микробиологии. Новое исследование показывает, что совместное проживание с любимым человеком может оказывать значительное влияние на микробиом кишечника и общее самочувствие. Доктор Наоми Миддлтон, клинический психологи и эксперт по здоровью кишечника, объяснила, что все аспекты совместной жизни - поцелуи, совместное питание, физическая близость и даже просто пребывание рядом - тесно связаны с поддержанием сбалансированной кишечной микрофлоры. Она подчеркивает, что здоровье экосистемы кишечника во многом определяется социальными взаимодействиями и повседневной близостью с другими людьми. По словам Миддлтон, длительное совместное пребывание с партнером может способствовать увеличению микробного разнообразия в кишечнике, а также снижать воспалительные процессы, связанные со стрессом. Такой эффект обусловлен тем, что микробио ...>>

Случайная новость из Архива Ультразвуковой пинцет перемещает живые клетки 13.07.2012 Биоинженеры и биохимики из Пенсильванского университета разработали миниатюрное ультразвуковое устройство, способное захватывать и перемещать одиночные клетки и крошечные живые организмы. Устройство размером с монету можно использовать для работы с живыми образцами, такими как клетки крови или бактерии. С помощью нового прибора, получившего название акустический пинцет, ученые уже смогли манипулировать аскаридой (Caenorhabditis elegans) длиной 1 мм. Этот организм является важной моделью для изучения некоторых заболеваний человека. Акустический пинцет также способен управляться с живыми клетками, которые имеют важное значение для многих областей фундаментальных биомедицинских наук. Устройство основано на использовании пьезоэлектрического материала, который вибрирует под электрическим напряжением. Вибрации вызывают поверхностные акустические волны в жидкой среде вокруг клеточной культуры. С помощью простой электроники можно управлять акустическими волнами и перемещать органические и неорганические материалы. Главным преимуществом акустического пинцета является его безвредность для живых клеток. В настоящее время для манипуляции с подобными образцами ученые используют лазеры. Однако они потребляют в 10 млн раз больше энергии и могут нагревать и повреждать клетки. Акустический пинцет получился весьма универсальным: с его помощью можно управлять как одной частицей, так и десятками тысяч. Например, ультразвуковой пинцет может помещать лекарственные препараты непосредственно на бактерию и одновременно оказывать давление на ее клеточную стенку. Также с его помощью можно сортировать клетки крови и раковые клетки. В настоящее время размер объектов, которые можно перемещать с помощью акустического пинцета, варьируется в диапазоне от микрометров до миллиметров. Разработчики отмечают, что при использовании более высоких частот можно будет перемещать и наноразмерные объекты.

Другие интересные новости:

▪ Эффективная антимикробная пленка для гаджетов

▪ Зарядка имплантов ультразвуком

▪ Созвездие акулы

▪ Шаг к плазмонным кристаллам

▪ Передатчик Analogix SlimPort ANX7688

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Бытовые электроприборы. Подборка статей

▪ статья Стратегический менеджмент. Шпаргалка

▪ статья Когда один момент был равен полутора минутам? Подробный ответ

▪ статья Моторист багерной насосной. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Умформер и вибрационный выпрямитель. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Непонятное равновесие монеты. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026