Механические световые тепловые электрические явления это: Приведите примеры физических явлений.Какие из них являются примерами механических,тепловых,электрических,магнитных,звуковых,световых

Тест по физике: физические тела, явления, вещества

Предлагаю вам тест по физике: физические тела, явления, вещества. Тест был опубликован вчера на Яндекс-Дзен канале «Домобуч». Физика у моих подписчиков не такой популярный предмет, как русский язык, поэтому ответили всего 30 человек. Многие ответили верно, но есть и запутавшиеся. Вы тоже можете пройти этот тест, а под картинкой посмотреть ответы и комментарии.

Тест по физике: физические тела, явления, вещества

Картиночка)

Ответы и пояснения

Вопрос № 1

Ответ: физическое тело — это любой предмет.

Физическая величина описывает физическое тело. Не каждое физическое тело можно взять в руки, например, Луну.

Вопрос № 2

Ответ: физическую величину можно измерить или вычислить, выразить в соответствующих единицах. Физическая величина описывает свойства физических тел и явлений.

Вопрос № 3

Ответ: вертолёт, ножницы, Луна.

• Алюминий и спирт — это вещества.
• Снегопад, метель, гром — физические явления.

Вопрос № 4

Ответ: ртуть, спирт, алюминий.

• Вертолёт и Луна — это физические тела.
• Снегопад, метель, гром — физические явления.

Вопрос № 5

Ответ: снегопад, кипение, метель, гром.

• Алюминий и ртуть — это вещества.
• Луна и вертолёт — физические тела.

Вопрос № 6

Ответ: катится шар, колеблется маятник часов, летит птица.

• Шелест листвы, раскат грома — это звуковые явления.
• Плавится свинец, тает снег — это тепловые явления.
• Сверкает молния, мерцают звёзды — это световые явления.
• Гроза — это электрическое явление.

Вопрос № 7

Ответ: кипит вода, тает снег, плавится свинец.

• Мерцают звёзды, сверкает молния — это световые явления.
• Катится шар, летит птица — это механические явления.
• Раскат грома, шелестит листва — это звуковые явления.
• Гроза — это электрическое явление.

Вопрос № 8

Ответ: раскат грома, шелестит листва, пение птиц.

• Гроза — это электрическое явление.
• Сверкает молния, мерцают звёзды — световые явления.
• Кипит вода, плавится свинец — тепловые явления.
• Катится шар, летит птица — механические явления.

Вопрос № 9

Ответ. Электрические явления: включился электрочайник, гроза.

• Сверкает молния, мерцают звёзды — это световые явления.
• Плавится свинец, кипит вода — тепловые явления.
• Катится шар, летит птица — механические явления.
• Пение птиц, шелестит листва — звуковые явления.

Вопрос № 10

Ответ: сверкает молния, мерцают звёзды. .

• Гроза — электрическое явление.
• Летит птица, катится шар — механические явления.
• Кипит вода, плавится свинец — тепловые явления.
• Пение птиц, шелестит листва — звуковые явления.

Второй тест по физике ТУТ.

механические, тепловые, химические, звуковые, световые, магнитные, электрические » Народна Освіта

Как разобраться в многообразии мира, окружающего нас? Оказалось, среди явлений природы есть «родственники», подчиняющиеся одним и тем же законам.

Так, явлениями-«родственниками» являются движение Земли вокруг Солнца и полет футбольного мяча, падение яблока, движение велосипеда и наше собственное движение. Такие явления называются механическими (рис. 11.1). Изучение законов, которым они подчиняются, дает возможность понять, почему автомобиль продолжает двигаться, когда его двигатель выключен, почему яблоко падает на землю, а воздушный шар взмывает в небо.

Что происходит, когда вы расчесываетесь пластмассовой расческой? Несколько движений — и волосы потянулись за расческой. Вы удивитесь: «родственниками» этого явления является молния, работа лампочки и электрического утюга. Эти явления называются электрическими (рис. 11.2). Человек научился использовать электричество, создав электрические машины и приборы. Но электричество не только заставляет крутиться лопасти вентилятора или работать пылесос. Электричество управляет сокращением наших мышц, а некоторые животные (например, рыба электрический скат) с его помощью способны охотиться.

Почему синяя часть стрелки компаса всегда указывает на север? Потому что она сделана из вещества, обладающего свойствами магнита. Такие же свойства имеет и Земля. Маленький магнит (стрелка) взаимодейст-

вует с огромным магнитом — Землей (рис. 11.3). Это заставляет стрелку поворачиваться всегда в одном и том же направлении. На использовании магнитных явлений основано действие электрических машин: трансформатора, двигателей пылесоса и холодильника. В этих привычных нам бытовых приборах есть искусственные, то есть созданные человеком, магниты.

Относятся ли к одной группе явлений кипение масла на сковороде и появление утренней росы? Конечно, ведь речь идет о нагревании и охлаждении, об изменении агрегатного состояния веществ. К тепловым явлениям также относятся дождь, снег, град, иней и туман (рис. 11.4). В эту группу входят все явления, обусловленные изменением скорости движения молекул в веществе под влиянием источника тепла.

Вы легко приведете примеры звуковых явлений: пение птиц, звонок на урок, бой ба

рабана. Ученые относят к звуковым явлениям и «разговоры» китов в океане. А их голоса ни один человек никогда не слышал! Почему же и эти явления относят к звуковым? Потому что они обусловлены колебаниями среды (воздуха, воды), возникающими вследствие колебаний тел (рис. 11.5).

Что общего между тенью от дерева и солнечным зайчиком? Тень образовалась потому, что дерево стоит на пути распространения света, а солнечный зайчик — оттого, что свет упал на поверхность зеркала и отразился от него. Размышляя над тем, что общего у солнечного зайчика и тени, почему появляется радуга (рис. 11.6), мы анализируем явления одной группы. Это световые явления. Они связаны с «поведением» света — его возникновением и распространением.

С химическими явлениями мы сталкиваемся, наблюдая великолепный праздничный фейерверк (рис. 11.7) или осветление чая под действием ломтика лимона. Химические явления «отвечают» за питание и дыхание растений и животных. В организмах одни вещества постоянно превращаются в другие. Все искусственно созданные вещества, медикаменты, строительные материалы — это результат превращений веществ, то есть химических явлений.

Рассмотрите рисунок 11.8. Здесь можно выделить несколько явлений. Вращение колес поезда — это механическое явление. Работа его двигателя, приводящего колеса в движение, — это электрические и магнитные явления (рис. 11.8, о). Кондитер, выпекающий булочки в печи, сталкивается с электрическими, тепловыми, химическими и световыми явлениями (рис. 11.8, б). Каждый из приведенных примеров может иллюстрировать несколько явлений природы.

•    Человек, изучая природу, раскрыл причины многих явлений. Он исследовал законы, которым они подчиняются.

•    Исследование природы позволило сгруппировать явлен’ия природы, выделив среди них механические, электрические, магнитные, световые, звуковые и тепловые.

Наша лаборатория

Конструируем вместе.

1.    Можно ли самому изготовить магнит из обычного металлического винта? Для этого нам, кроме винта, потребуется электрическая батарейка и провод (рис. 11.9).

Намотаем на винт провод и подсоединим его к батарейке — пропустим через него электрический ток. Поднесем к винту булавку или компас и убедимся, что винт стал магнитом.

2.    Можно ли с помощью магнита заставить электрическую лампочку светиться?

Чтобы это сделать, кроме лампы для фонаря и магнита, нам понадобятся провод и скотч.

Зачистим концы провода так, чтобы была видна металлическая проволока. Присоединим ее к контактам электрической лампочки. Расположим провод так, чтобы он оказался между полюсами магнита. Перемещая магнит, как показано на рисунке 11.10, мы увидим, что лампочка загорелась.

Электрические и магнитные явления связаны между собой. Используя взаимосвязь

этих явлений, человек создает разнообразные приборы и машины.

3- Знакомимся с конструкцией устройства.

Как устроена электрическая лампочка? Рассмотрите внимательно схему на рисунке 11.11.

Какой элемент конструкции лампочки выполняет «главную» работу — излучает свет?

Вы, конечно, ответили «спираль» и были правы. По спирали проходит электрический ток, раскаляет ее до очень высокой температуры, и спираль ярко светится.

В конструкции лампочки использована связь электрических, тепловых и световых явлений.

Проьерьтё

1.    Можно ли работу вентилятора отнести только к механическим явлениям?

2.    Приведите примеры электрических явлений, которые можно наблюдать в вашей квартире.

3.    С каким магнитом взаимодействует стрелка каждого компаса на Земле?

4.    Какие явления вы наблюдаете, нагревая воду в электрическом чайнике? Какой вывод о связи явлений можно сделать?

5.    Приведите примеры электрических и световых явлений?

6.    Какие явления происходят в автомобиле при движении по улице вечером?

7.    Пример магнитного явления — притяжение стальной булавки к магниту. Катя решила проверить, будет ли наблюдаться это явление, если между булавкой и магнитом поместить лист бумаги. Она придумала игру «Булавочные гонки». Рассмотрите схему игры (рис. 11.12). Придумайте похожую игру.

Это материал из учебника Природоведение 5 клас Т.И. Базанова

Физические явления и их применения. Физические явления

Об окружающем мире. Кроме обычного любопытства, это было вызвано практическими нуждами. Ведь, например, если знаешь, как поднять
и переместить тяжелые камни, то сможешь возвести прочные стены и построить дом, жить в котором удобнее, чем в пещере или зем­лянке. А если научишься выплавлять металлы из руд и изготавли­вать плуги, косы, топоры, оружие и т. п., сможешь лучше вспахать поле и получить более высокий урожай, а в случае опасности суме ешь защитить свою землю.

В древности существовала только одна наука — она объединя­ла все знания о природе, которые накопило к тому времени человечество. В наши дни эта наука называется естествознанием.

Узнаём о физической науке

Еще одним примером электромагнитного поля является свет. С некоторы­ми свойствами света вы познакомитесь при изучении раздела 3.

3. Вспоминаем о физических явлениях

Материя вокруг нас постоянно изменяется. Некоторые тела перемеща­ются относительно друг друга, часть из них сталкиваются и, возможно, разру­шаются, из одних тел образуются другие… Перечень таких изменений можно продолжать и продолжать — недаром еще в глубокой древности философ Герак­лит заметил: «Все течет, все меняется». Изменения в окружающем нас мире, то есть в природе, ученые называют специальным термином — явления.

Рис. 1.5 . Примеры природных явлений

Рис. 1.6. Сложное природное явление — грозу можно представить как совокупность целого ряда физических явлений

Восход и закат Солнца, сход снежной лавины, извержение вулкана, бег лошади, прыжок пантеры — все это примеры природных явлений (рис. 1.5).

Чтобы лучше понять сложные природные явления , ученые разделяют их на совокупность физических явлений — явлений, которые можно опи­сать с помощью физических законов.

На рис. 1.6 показана совокупность физических явлений, образующих сложное природное явление — грозу. Так, молния — огромный электричес­кий разряд — представляет собой электромагнитное явление. Если молния попадет в дерево, то оно вспыхнет и начнет выделять тепло — физики в таком случае говорят о тепловом явлении. Грохот грома и потрескивание пылающего дерева — звуковые явления.

Примеры некоторых физических явлений приведены в таблице. Взгля­ните, например, на первую строку таблицы. Что может быть общего между полетом ракеты, падением камня и вращением целой планеты? Ответ прост. Все приведенные в этой строке примеры явлений описываются одними и теми же законами — законами механического движения. С помощью этих законов можно вычислить координаты любого движущегося тела (будь то камень, ракета или планета) в любой интересующий нас момент времени.

Рис. 1.7 Примеры электромагнитных явлений

Каждый из вас, снимая свитер или расчесывая волосы пластмассовым гребнем, наверняка обращал внимание на появляющиеся при этом крохот­ные искры. И эти искры, и могучий разряд молнии относятся к одним и тем же электромагнитным явлениям и, соответственно, подчиняются одним и тем же законам. Поэтому для изучения электромагнитных явлений не стоит дожидаться грозы. Достаточно изучить, как ведут себя безопасные искорки, чтобы понять, чего следует ждать от молнии и как избежать возмож­ной опасности. Впервые такие исследования провел американский ученый Б. Франклин (1706-1790), который изобрел эффективное средство защиты от грозового разряда — молниеотвод.

Изучив физические явления по отдельности, ученые устанавливают их взаимосвязь. Так, разряд молнии (электромагнитное явление) обязательно со­провождается значительным повышением температуры в канале молнии (теп­ловое явление). Исследование этих явлений в их взаимосвязи позволило не только лучше понять природное явление — грозу, но и найти путь практиче­ского применения электромагнитных и тепловых явлений. Наверняка каж­дый из вас, проходя мимо строительной площадки, видел рабочих в защит­ных масках и ослепительные вспышки электросварки. Электросварка (способ соединения металлических деталей с помощью электрического разряда) — это и есть пример практического использования научных исследований.

4. Определяем, что же изучает физика

Теперь, когда вы узнали, что собой представляют материя и физичес­кие явления, пришла пора определить, что же является предметом изуче­ния физики. Эта наука изучает: структуру и свойства материи; физические явления и их взаимосвязь.

• подводим итоги
  

Окружающий нас мир состоит из материи. Существует два вида мате­рии: вещество, из которого состоят все физические тела, и поле.

В мире, который нас окружает, постоянно происходят изменения. Эти изменения называются явлениями. Тепловые, световые, механические, зву­ковые, электромагнитные явления — все это примеры физических явлений.

Предмет изучения физики — структура и свойства материи, физические яв­ления и их взаимосвязь.

• Контрольные вопросы
  

Что изучает физика? Приведите примеры физических явле­ний. Можно ли считать физическими явлениями события, кото­рые происходят во сне или в воображении? 4. Из каких веществ со­стоят следующие тела: учебник, карандаш, футбольный мяч, стакан, автомобиль? Какие физические тела могут состоять из стекла, металла, дерева, пластмассы?

Физика. 7 класс: Учебник / Ф. Я. Божинова, Н. М. Кирюхин, Е. А. Кирюхина. — X.: Издательство «Ранок», 2007. — 192 с.: ил.

Содержание урока


конспект урока и опорный каркас
презентация урока
интерактивные технологии
акселеративные методы обучения
Практика


тесты, тестирование онлайн
задачи и упражнения
домашние задания
практикумы и тренинги
вопросы для дискуссий в классе
Иллюстрации


видео- и аудиоматериалы
фотографии, картинки
графики, таблицы, схемы
комиксы, притчи, поговорки, кроссворды, анекдоты, приколы, цитаты
Дополнения

Нас окружает бесконечно разнообразный мир веществ и явлений.

В нем непрерывно происходят изменения.

Любые изменения, которые происходят с телами, называют явлениями.
Рождение звезд, смена дня и ночи, таяние льда, набухание почек на деревьях, сверкание молнии при грозе и так далее – все это явления природы.

Физические явления

Вспомним, что тела состоят из веществ. Заметим, что при одних явлениях вещества тел не меняются, а при других – меняются. Например, если разорвать листок бумаги пополам, то, несмотря на произошедшие изменения, бумага останется бумагой. Если же бумагу сжечь, то она превратится в пепел и дым.

Явления, при которых
могут изменяться размеры, форма тел, состояние веществ, но вещества остаются прежними, не превращаются в другие, называют физическими явлениями
(испарение воды, свечение электрической лампочки, звучание струн музыкального инструмента и т. д.).

Физические явления чрезвычайно разнообразны. Среди них различают механические, тепловые, электрические, световые
и др.

Давайте вспомним, как плывут по небу облака, летит самолет, едет автомобиль, падает яблоко, катится тележка и т. д. Во всех перечисленных явлениях предметы (тела) движутся. Явления, связанные с изменением положения какого-либо тела по отношению к другим телам, называют механическими
(в переводе с греческого «механе» означает машина, орудие).

Многие явления вызываются сменой тепла и холода. При этом происходят изменения свойств самих тел. Они меняют форму, размеры, изменяется состояние этих тел. Например, при нагревании лед превращается в воду, вода – в пар; при понижении температуры пар превращается в воду, вода – в лед. Явления, связанные с нагреванием и охлаждением тел, называют тепловыми
(рис. 35).

Рис. 35. Физическое явление: переход вещества из одного состояния в другое. Если заморозить капли воды, вновь возникнет лед

Рассмотрим электрические
явления. Слово «электричество» происходит от греческого слова «электрон» – янтарь.
Вспомните, что, когда вы быстро снимаете с себя шерстяной свитер, вы слышите легкий треск. Проделав то же в полной темноте, вы увидите еще и искры. Это простейшее электрическое явление.

Чтобы познакомиться еще с одним электрическим явлением, проделайте следующий опыт.

Нарвите маленькие кусочки бумаги, положите их на поверхность стола. Расчешите чистые и сухие волосы пластмассовой расческой и поднесите ее к бумажкам. Что произошло?

Рис. 36. Небольшие кусочки бумаги притягиваются к расческе

Тела, которые способны после натирания притягивать легкие предметы, называют наэлектризованными
(рис. 36). Молнии при грозе, полярные сияния, электризация бумаги и синтетических тканей – все это электрические явления. Работа телефона, радио, телевизора, разнообразных бытовых приборов – это примеры использования человеком электрических явлений.

Явления, которые связаны со светом, называют световыми. Свет излучают Солнце, звезды, лампы и некоторые живые существа, например жуки-светлячки. Такие тела называются светящимися.

Мы видим при условии воздействия света на сетчатку глаза. В абсолютной темноте мы видеть не можем. Предметы, которые сами не излучают свет (например, деревья, трава, страницы этой книги и др.), видны только тогда, когда они получают свет от какого-нибудь светящегося тела и отражают его от своей поверхности.

Луна, о которой мы часто говорим как о ночном светиле, в действительности является лишь своеобразным отражателем солнечного света.

Изучая физические явления природы, человек научился использовать их в повседневной жизни, быту.

1. Что называют явлениями природы?

2. Прочитайте текст. Перечислите, какие явления природы называются в нем: «Наступила весна. Солнце греет все сильнее. Тает снег, бегут ручьи. На деревьях набухли почки, прилетели грачи».

3. Какие явления называют физическими?

4. Из перечисленных ниже физических явлений в первый столбик выпишите механические явления; во второй – тепловые; в третий – электрические; в четвертый – световые явления.

Физические явления: вспышка молнии; таяние снега; спуск с горы на санках; плавление металлов; работа электрического звонка; радуга на небе; солнечный зайчик; перемещение камней, песка водой; кипение воды.

Явлением называют любое проявление чего-либо, а также любое изменение в окружающем нас мире. Смысл данного слова определяется за счет контекста, а именно прилагательного, стоящего рядом с термином «явление». Что такое явление, трудно понять без примеров, поэтому приведем их.

• Физическим явлением может считаться изменение агрегатного состояния вещества.
• В этой местности встречаются такие необычные природные явления как окаменевшие волны.
• Его напугало нечто, что можно было назвать паранормальным явлением.

Рассмотрим подробнее термин «Явление» в зависимости от контекста.

Что такое физическое явление

В первую очередь, обратите внимание, что физическое явление — это процесс, а не результат чего-либо. Это процесс происходящих изменений состояния или положения физических систем. Запомните, что физическое явление — это такое явление, при котором не произойдет превращения одного вещества в другое. Его состав останется тем же, но состояние или позиция изменится.

Физические явления классифицируют следующим образом:

• Электрические явления. В них участвуют электрические заряды. Например, молния, электрический ток.
• Механические явления. Движение будет относительно друг друга. Например, движение машин по дороге.
• Тепловые явления. Они связаны с изменением температуры тел. Например, таяние снега.
• Оптические явления. Они связаны с метаморфозами лучей света. Например, радуга.
• Магнитные явления. Возникают при появлении магнитных свойств у того или иного предмета. Например, компас со стрелкой, направленной на Север.
• Атомные явления. Случаются при метаморфозах во внутреннем строении вещества. Например, свечение звезд.

Что такое природные явления

Природными явлениями считаются климатические и метеорологические проявления природы, которые возникают естественным путем. Дождь, снег, буря, землетрясение, — все это примеры природных явлений.

Важно понимать, что такое явление природы и как оно взаимосвязано с физическими явлениями. Так, в одном природном явлении можно насчитать несколько физических явлений. То есть понятие «природное явление» обширнее. К примеру, такое явление природы как гроза включает в себя следующие физические явления: перемещение облаков и дождь (механические явления), молния (электрическое явление), горение дерева от удара молнии (тепловое явление).

Что такое паранормальное явление

Когда говорят о паранормальном явлении, имеют ввиду какие-либо изменения окружающей действительности, которые не являются нормой, обычным феноменом. Они не имеют научных объяснений, доказательств. Их существование выходит за рамки понимания обычной картины мира. Примерами паранормальных явлений служат: плачущие иконы, биополе живых существ.

Всё, что нас окружает: и живая, и неживая природа, находится в постоянном движении и непрерывно изменяется: движутся планеты и звёзды, идут дожди, растут деревья. И человек, как известно из биологии, постоянно проходит какие-либо стадии развития. Перемалывание зёрен в муку, падение камня, кипение воды, молния, свечение лампочки, растворение сахара в чае, движение транспортных средств, молнии, радуги – это примеры физических явлений.

И с веществами (железо, вода, воздух, соль и др.) происходят разнообразные изменения, или явления. Вещество может быть кристаллизировано, расплавлено, измельчено, растворено и вновь выделено из раствора. При этом его состав останется тем же.

Так, сахарный песок можно измельчить в порошок настолько мелкий, что от малейшего дуновения он будет подниматься в воздух, как пыль. Сахарные пылинки можно разглядеть лишь под микроскопом. Сахар можно разделить ещё на более мелкие части, растворив его в воде. Если же выпарить из раствора сахара воду, молекулы сахара снова соединяться друг с другом в кристаллы. Но и растворении в воде, и при измельчении сахар остаётся сахаром.

В природе вода образует реки и моря, облака и ледники. При испарении вода переходит в пар. Водяной пар – это вода в газообразном состоянии. При воздействии низких температур (ниже 0˚С) вода переходит в твёрдое состояние – превращается в лёд. Мельчайшая частичка воды – это молекула воды. Молекула воды является и мельчайшей частичкой пара или льда. Вода, лёд и пар не разные вещества, а одно и то же вещество (вода) в разных агрегатных состояниях.

Подобно воде, и другие вещества можно переводить из одного агрегатного состояния в другое.

Характеризуя то или другое вещество как газ, жидкость или твёрдое вещество, имеют в виду состояние вещества в обычных условиях. Любой металл можно не только расплавить (перевести в жидкое состояние), но и превратить в газ. Но для этого необходимы очень высокие температуры. Во внешней оболочке Солнца металлы находятся в газообразном состоянии, потому что температура там составляет 6000˚С. А, например, углекислый газ путём охлаждения можно превратить в «сухой лёд».

Явления, при которых не происходит превращений одних веществ в другие, относят к физическим явлениям. Физические явления могут привести к изменению, например, агрегатного состояния или температуры, но состав веществ останется тем же.

Все физические явления можно разделить на несколько групп.

Механические явления – это явления, которые происходят с физическими телами при их движении относительно друг друга (обращение Земли вокруг Солнца, движение автомобилей, полёт парашютиста).

Электрические явления – это явления, которые возникают при появлении, существовании, движении и взаимодействии электрических зарядов (электрический ток, телеграфирование, молния при грозе).

Магнитные явления – это явления, связанные с возникновением у физических тел магнитных свойств (притяжение магнитом железных предметов, поворот стрелки компаса на север).

Оптические явления – это явления, которые происходят при распространении, преломлении и отражении света (радуга, миражи, отражение света от зеркала, появление тени).

Тепловые явления – это явления, которые происходят при нагревании и охлаждении физических тел (таяние снега, кипение воды, туман, замерзание воды).

Атомные явления – это явления, которые возникают при изменении внутреннего строения вещества физических тел (свечение Солнца и звезд, атомный взрыв).

blog.сайт,
при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.

Вперед >>>

В 1979 году Горьковский народный университет научно — технического творчества выпустил Методические материалы к своей новой разработке «Комплексному методу поиска новых технических решений». Мы планируем познакомить читателей сайта с этой интересной разработкой, во многом значительно опередившей свое время. Но сегодня предлагаем ознакомиться с фрагментом третьей части методических материалов, вышедшей под названием «Массивы информации». Предлагаемый в ней список физических эффектов включает в себя всего 127 позиций. Сейчас специализированные компьютерные программы предлагают более развернутые версии указателей физэффектов, но для пользователя, все еще «не охваченного» программной поддержкой интерес представляет таблица применений физических эффектов, созданная в Горьком. Ее практическая польза состоит в том, что на входе решатель должен был указать, какую функцию из перечисленных в таблице он хочет обеспечить и какой из видов энергии планирует использовать (как сказали бы сейчас — указать ресурсы). Номера в клетках таблицы — это номера физических эффектов в перечне. Каждый физэффект снабжен отсылками на литературные источники (к сожалению, почти все они в настоящее время являются библиографическими редкостями). Работа выполнялась коллективом, в который входили преподаватели Горьковского народного университета: М.И. Вайнерман, Б.И. Голдовский, В.П. Горбунов, Л.А. Заполянский, В.Т. Корелов, В.Г. Кряжев, А.В. Михайлов, А.П. Сохин, Ю.Н. Шеломок. Предлагаемый вниманию читателя материал компактен, а следовательно может быть использован в качестве раздаточного материала на занятиях в общественных школах технического творчества. Редактор Список физических эффектов и явлений Горьковский народный университет научно — технического творчества Горький, 1979 год N Название физического эффекта или явления Краткое описание сущности физического эффекта или явления Типовые выполняемые функции (действия) (см. табл. 1) Литература 1 2 3 4 5 1 Инерция Движение тел после прекращения действия сил. Вращающееся или поступательно движущееся по инерции тело может аккумулировать механическую энергию, производить силовое воздействие 5, 6, 7, 8, 9, 11, 13, 14, 15, 21 42, 82, 144 2 Гравитация силовое взаимодействие масс на расстоянии, в результате которого тела могут двигаться, сближаясь друг с другом 5, 6, 7, 8, 9, 11, 13, 14, 15 127, 128, 144 3 Гироскопический эффект Вращающиеся с большой скоростью тела способны сохранять неизменным положение своей оси вращения. Силовое воздействие со стороны с целью изменить направление оси вращения приводит к прецессии гироскопа, пропорциональной силе 10, 14 96, 106 4 Трение Сила, возникающая при относительном перемещении двух соприкасающихся тел в плоскости их касания. Преодоление этой силы приводит к выделению тепла, света, износу 2, 5, 6, 7, 9, 19, 20 31, 114, 47, 6, 75, 144 5 Замена трения покоя трением движения При колебаниях трущихся поверхностей сила трения уменьшается 12 144 6 Эффект безизносности (Крагельского и Гаркунова) Пара сталь-бронза с глицериновой смазкой практически не изнашивается 12 75 7 Эффект Джонсона-Рабека Нагрев трущихся поверхностей металл-полупроводник увеличивает силу трения 2, 20 144 8 Деформация Обратимое или необратимое (упругая или пластическая деформация) изменение взаимного положения точек тела под действием механических сил, электрических, магнитных, гравитационных и тепловых полей, сопровождающееся выделением тепла, звука, света 4, 13, 18, 22 11, 129 9 Эффект Пойтинга Упругое удлинение и увеличение в объеме стальных и медных проволок при их закручивании. Свойства материала при этом не меняются 11, 18 132 10 Связь деформации с электропроводностью При переходе металла в сверхпроводящее состояние его пластичность повышается 22 65, 66 11 Электропластический эффект Увеличение пластичности и уменьшение хрупкости металла под действием постоянного электрического тока высокой плотности или импульсного тока 22 119 12 Эффект Баушингера Понижение сопротивления начальным пластическим деформациям при перемене знака нагрузки 22 102 13 Эффект Александрова С ростом соотношения масс упруго соударяющихся тел коэффициент передачи энергии растет только до критического значения, определяемого свойствами и конфигурацией тел 15 2 14 Сплавы с памятью Деформированные с помощью механических сил детали из некоторых сплавов (титан-никель и др. ) после нагрева восстанавлива-ют в точности свою первоначаль-ную форму и способны при этом создавать значительные силовые воздействия 1, 4, 11, 14, 18, 22 74 15 Явление взрыва Воспламенение веществ вследствие мгновенного их химического разложения и образование сильно нагретых газов, сопровождающееся сильным звуком, выделением значительной энергии (механической, тепловой), световой вспышкой 2, 4, 11, 13, 15, 18, 22 129 16 Тепловое расширение Изменение размеров тел под действием теплового поля (при нагреве и охлаждении). Может сопровождаться возникновением значительных усилий 5, 10, 11, 18 128,144 17 Фазовые переходы первого рода Изменение плотности агрегатного состояния веществ при определенной температуре, сопровождающееся выделением или поглощением 1, 2, 3, 9, 11, 14, 22 129, 144, 33 18 Фазовые переходы второго рода Скачкообразное изменение теплоемкости, теплопроводности, магнитных свойств, текучести (сверхтекучесть), пластичности (сверхпластичность), электропроводности (сверхпроводимость) при достижении определенной температуры и без энергообмена 1, 3, 22 33, 129, 144 19 Капиллярность Самопроизвольное течение жидкости под действием капиллярных сил в капиллярах и полуоткрытых каналах (микротрещинах и царапинах) 6, 9 122, 94, 144, 129, 82 20 Ламинарность и турбулентность Ламинарность — упорядоченное движение вязкой жидкости (или газа) без междуслойного перемешивания с убывающей от центра трубы к стенкам скоростью потока. Турбулентность — хаотическое движение жидкости (или газа) с беспорядочным движением частиц по сложным траекториям и почти постоянной по сечению скоростью потока 5, 6, 11, 12, 15 128, 129, 144 21 Поверхностное натяжение жидкостей Силы поверхностного натяжения, обусловленные наличием поверхностной энергии, стремятся сократить поверхность раздела 6, 19, 20 82, 94, 129, 144 22 Смачивание Физико-химическое взаимодействие жидкости с твердым телом. Характер зависит от свойств взаимодействующих веществ 19 144, 129, 128 23 Эффект автофобности При контакте жидкости с низким натяжением и высокоэнергетического твердого тела происходит сначала полное смачивание, затем жидкость собирается в каплю, а на поверхности твердого тела остается прочный молекулярный слой жидкости 19, 20 144, 129, 128 24 Ультразвуковой капиллярный эффект Увеличение скорости и высоты подъема жидкости в капиллярах под действием ультразвука 6 14, 7, 134 25 Термокапиллярный эффект Зависимость скорости растекания жидкости от неравномерности нагрева ее слоя. Эффект зависит от чистоты жидкости, от ее состава 1, 6, 19 94, 129, 144 26 Электрокапиллярный эффект Зависимость поверхностного натяжения на границе раздела электродов с растворами электролитов или ионными расплавами от электрического потенциала 6, 16, 19 76, 94 27 Сорбция Процесс самопроизвольного сгущения растворенного или парообразного вещества (газа) на поверхности твердого тела или жидкости. При малом проникновении вещества сорбтива в сорбент происходит адсорбция, при глубоком — абсорбция. Процесс сопровождается теплообменом 1, 2, 20 1, 27, 28, 100, 30, 43, 129, 103 28 Диффузия Процесс выравнивания концентрации каждой компоненты во всем объеме смеси газа или жидкости. Скорость диффузии в газах увеличивается с понижением давления и ростом температуры 8, 9, 20, 22 32, 44, 57, 82, 109, 129, 144 29 Эффект Дюфора Возникновение разности температур при диффузионном перемешивании газов 2 129, 144 30 Осмос Диффузия через полупроницаемую перегородку. Сопровождается созданием осмотического давления 6, 9, 11 15 31 Тепломассо-обмен Передача тепла. Может сопровождаться перемешиванием массы или обуславливаться перемещением массы 2, 7, 15 23 32 Закон Архимеда Действие подъемной силы на тело, погруженное в жидкость или газ 5, 10, 11 82, 131, 144 33 Закон Паскаля Давление в жидкостях или газах передается равномерно по всем направлениям 11 82, 131, 136, 144 34 Закон Бернулли Постоянство полного давления в установившемся ламинарном потоке 5, 6 59 35 Вязкоэлектрический эффект Увеличение вязкости полярной непроводящей жидкости при протекании между обкладками конденсатора 6, 10, 16, 22 129, 144 36 Эффект Томса Снижение трения между турбулентным потоком и трубопроводом при введении в поток полимерной добавки 6, 12, 20 86 37 Эффект Коанда Отклонение струи жидкости, вытекающей из сопла по направлению к стенке. Иногда наблюдается «прилипание» жидкости 6 129 38 Эффект Магнуса Возникновение силы, действующей на цилиндр, вращающийся в набегающем потоке, перпендикулярной потоку и образующим цилиндра 5,11 129, 144 39 Эффект Джоуля- Томсона (дроссель-эффект) Изменение температуры газа при его протекании через пористую перегородку, диафрагму или вентиль (без обмена с окружающей средой) 2, 6 8, 82, 87 40 Гидравлический удар Быстрое перекрытие трубопровода с движущейся жидкостью вызывает резкое повышение давления, распространяющееся в виде ударной волны, и появление кавитации 11, 13, 15 5, 56, 89 41 Электрогидравлический удар (эффект Юткина) Гидравлический удар, вызываемый импульсным электрическим разрядом 11, 13, 15 143 42 Гидродинамическая кавитация Образование разрывов в быстром потоке сплошной жидкости в результате местного понижения давления, вызывающее разрушение объекта. Сопровождается звуком 13, 18, 26 98, 104 43 Акустическая кавитация Кавитация, возникающая вследствие прохождения акустических волн 8, 13, 18, 26 98, 104, 105 44 Сонолюминесценция Слабое свечение пузырька в момент его кавитационного схлопывания 4 104, 105, 98 45 Свободные (механические) колебания Собственные затухающие колебания при выводе системы из равновесного положения. При наличии внутренней энергии колебания становятся незатухающими (автоколебаниями) 1, 8, 12, 17, 21 20, 144, 129, 20, 38 46 Вынужденные колебания Колебания год действием периодической силы, как правило, внешней 8, 12, 17 120 47 Акустический парамагнитный резонанс Резонансное поглощение веществом звука, зависящее от состава и свойств вещества 21 37 48 Резонанс Резкое возрастание амплитуды колебаний при совпадении вынужденных и собственных частот 5, 9, 13, 21 20, 120 49 Акустические колебания Распространение в среде звуковых волн. Характер воздействия зависит от частоты и интенсивности колебаний. Основное назначение — силовое воздействие 5, 6, 7, 11, 17, 21 38, 120 50 Реверберация Послезвучание, обусловленное переходом в определенную точку запаздывающий отраженных или рассеянных звуковых волн 4, 17, 21 120, 38 51 Ультразвук Продольные колебания в газах, жидкостях и твердых телах в диапазоне частот 20х103-109Гц. Распространение лучевое с эффектами отражения, фокусировки, образование теней с возможностью передачи большой плотности энергии, используемой для силового и теплового воздействия 2, 4, 6, 7, 8, 9, 13, 15, 17, 20, 21, 22, 24, 26 7, 10, 14, 16, 90, 107, 133 52 Волновое движение еренос энергии без переноса вещества в виде возмущения, распространяющегося с конечной скоростью 6, 15 61, 120, 129 53 Эффект Допплера-Физо Изменение частоты колебаний при взаимном перемещении источника и приемника колебаний 4 129, 144 54 Стоячие волны При определенном сдвиге фаз прямая и отраженная волны складываются в стоячую с характерным расположением максимумов и минимумов возмущения (узлов и пучностей). Перенос энергии через узлы отсутствует, а между соседними узлами наблюдается взаимопревращение кинетической и потенциальной энергии. Силовое воздействие стоячей волны способно создавать соответствующую структуру 9, 23 120, 129 55 Поляризация Нарушение осевой симметрии, поперечной волны относительно направления распространения этой волны. Поляризацию вызывают: отсутствие осевой симметрии у излучателя, или отражение и преломление на границах разных сред, или распространение в анизотропной среде 4, 16, 19, 21, 22, 23, 24 53, 22, 138 56 Дифракция Огибание волной препятствия. Зависит от размеров препятствия и длины волны 17 83, 128, 144 57 Интерференция Усиление и ослабление волн в определенных точках пространства, возникающее при наложении двух или нескольких волн 4, 19, 23 83, 128, 144 58 Муаровый эффект Возникновение узора при пересечении под небольшим углом двух систем равноудаленных параллельных линий. Небольшое изменение угла поворота ведет к значительному изменению расстояния между элементами узора 19, 23 91, 140 59 Закон Кулона Притяжение разноименных и отталкивание одноименных электрически заряженных тел 5, 7, 16 66, 88, 124 60 Индукцированные заряды Возникновение зарядов на проводнике под действием электрического поля 16 35, 66, 110 61 Взаимодействие тел с полями Смена формы тел приводит к изменению конфигурации образующихся электрических и магнитных полей. Этим можно управлять силами, действующими на заряженные частицы, помещенные в такие поля 25 66, 88, 95, 121, 124 62 Втягивание диэлектрика между обкладками конденсатора При частичном введении диэлектрика между обкладками конденсатора наблюдается его втягивание 5, 6, 7, 10, 16 66, 110 63 Проводимость Перемещение свободных носителей под действием электрического поля. Зависит от температуры, плотности и чистоты вещества, его агрегатного состояния, внешнего воздействия сил, вызывающих деформацию, от гидростатического давления. При отсутствии свободных носителей вещество является изолятором и называется диэлектриком. При термическом возбуждении становится полупроводником 1, 16, 17, 19, 21, 25 123 64 Сверхпроводимость Значительное увеличение проводимости некоторых металлов и сплавов при определенных значениях температуры, магнитного поля и плотности тока 1, 15, 25 3, 24, 34, 77 65 Закон Джоуля- Ленца Выделение тепловой энергии при прохождении электрического тока. Величина обратно пропорциональна проводимости материала 2 129, 88 66 Ионизация Появление свободных носителей заряда в веществах под действием внешних факторов (электромагнитного, электрического или теплового полей, разрядов в газах облучения рентгеновскими лучами или потоком электронов, альфа-частиц, при разрушении тел) 6, 7, 22 129, 144 67 Вихревые токи (токи Фуко) В массивной неферромагнитной пластине, помещенной в изменяющееся магнитное поле перпендикулярно его линиям, протекают круговые индукционные токи. При этом пластина нагревается и выталкивается из поля 2, 5, 6, 10, 11, 21, 24 50, 101 68 Тормоз без трения покоя Колеблющаяся между полюсами электромагнита тяжелая металлическая пластина «увязает» при включении постоянного тока и останавливается 10 29, 35 69 Проводник с током в магнитном поле Сила Лоренца воздействует на электроны, которые через ионы передают силу кристаллической решетке. В результате проводник выталкивается из магнитного поля 5, 6, 11 66, 128 70 Проводник, движущийся в магнитном поле При движении проводника в магнитном поле в нем начинает протекать электрический ток 4, 17, 25 29, 128 71 Взаимная индукция Переменный ток в одном из двух расположенных рядом контуров вызывает появление ЭДС индукции в другом 14, 15, 25 128 72 Взаимодействие проводников с током движущихся электрических зарядов Проводники с током протягиваются друг к другу или отталкиваются. Аналогично взаимодействуют движущиеся электрические заряды. Характер взаимодействия зависит от формы проводников 5, 6, 7 128 73 ЭДС индукции При изменении магнитного поля или его движения в замкнутом проводнике возникает ЭДС индукции. Направление индукционного тока дает поле, препятствующее изменению магнитного потока, вызывающего индукцию 24 128 74 Поверхностный эффект (скин- эффект) Токи высокой частоты идут только по поверхностному слою проводника 2 144 75 Электромагнитное поле Взаимное индуктирование электрического и магнитного полей представляет собой распространение (радио волн, электромагнитных волн, света, рентгеновских и гамма лучей). Его источником может служить и электрическое поле. Частным случаем электромагнитного поля является световое излучение (видимое, ультрафиолетовое и инфракрасное). Его источником может служить и тепловое поле. Электромагнитное поле обнаруживается по тепловому эффекту, электрическому действию, световому давлению, активизации химических реакций 1, 2, 4, 5, 6, 7, 11, 15, 17, 19, 20, 21, 22, 26 48, 60, 83, 35 76 Заряд в магнитном поле На заряд, движущийся в магнитном поле, действует сила Лоренца. Под действием этой силы движение заряда происходит по окружности или спирали 5, 6, 7, 11 66, 29 77 Электрореологический эффект Быстрое обратимое повышение вязкости неводных дисперсных систем в сильных электрических полях 5, 6, 16, 22 142 78 Диэлектрик в магнитном поле В диэлектрике, помещенном в электромагнитное поле, часть энергии переходит в тепловую 2 29 79 Пробой диэлектриков Падение электрического сопротивления и термическое разрушение материала из-за разогрева участка диэлектрика под действием сильного электрического поля 13, 16, 22 129, 144 80 Электрострикция Упругое обратимое увеличение размеров тела в электрическом поле любого знака 5, 11, 16, 18 66 81 Пьезо-электрический эффект Образование зарядов на поверхности твердого тела под воздействием механических напряжений 4, 14, 15, 25 80, 144 82 Обратный пьезоэффект Упругая деформация твердого тела под действием электрического поля, зависящая от знака поля 5, 11, 16, 18 80 83 Электро-калорический эффект Изменение температуры пироэлектрика при внесении его в электрическое поле 2, 15, 16 129 84 Электризация Появление на поверхности веществ электрических зарядов. Может вызываться и в отсутствии внешнего электрического поля (для пироэлектриков и сегнетоэлектриков при смене температуры). При воздействии на вещество сильным электрическим полем с охлаждением или освещением получаются электреты, создающие вокруг себя электрическое поле 1, 16 116, 66, 35, 55, 124, 70, 88, 36, 41, 110, 121 85 Намагничивание Ориентация собственных магнитных моментов веществ во внешнем магнитном поле. По степени намагничивания вещества подразделяются на парамагнетики, ферромагнетики. У постоянных магнитов магнитное поле остается после снятия внешнего электрические и магнитные свойства 1, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 11, 22, 23 78, 73, 29, 35 86 Влияние температуры на электрические и магнитные свойства Электрические и магнитные свойства веществ вблизи определенной температуры (точки Кюри) резко меняются. Выше точки Кюри Ферромагнетик переходит в парамагнетик. Сегнетоэлектрики имеют две точки Кюри, в которых наблюдаются или магнитные, или электрические аномалии. Антиферромагнитики теряют свои свойства при температуре, названной точкой Нееля 1, 3, 16, 21, 22, 24, 25 78, 116, 66, 51, 29 87 Магнито- электрический эффект В сегнетоферромагнетиках при наложении магнитного (электрического) поля наблюдается изменение электрической (магнитной) проницаемости 22, 24, 25 29, 51 88 Эффект Гопкинса Возрастание магнитной восприимчивости при приближении к температуре Кюри 1, 21, 22, 24 29 89 Эффект Бархгаузена Ступенчатый ход кривой намагничивания образца вблизи точки Кюри при изменении температуры, упругих напряжений или внешнего магнитного поля 1, 21, 22, 24 29 90 Жидкости, твердеющие в магнитном поле язкие жидкости (масла) в смеси с ферромагнитными частицами твердеют при помещении в магнитное поле 10, 15, 22 139 91 Пьезо-магнетизм Возникновение магнитного момента при наложении упругих напряжений 25 29, 129, 144 92 Магнито- калорический эффект Изменение температуры магнетика при его намагничивании. Для парамагнетиков увеличение поля увеличивает температуру 2, 22, 24 29, 129, 144 93 Магнитострикция Изменение размеров тел при изменении их намагниченности (объемное или линейное), объект зависит от температуры 5, 11, 18, 24 13, 29 94 Термострикция Магнитострикционная деформация при нагреве тел в отсутствии магнитного поля 1, 24 13, 29 95 Эффект Эйнштейна и де Хааса Намагничивание магнетика приводит к его вращению, а вращение вызывает намагничивание 5, 6, 22, 24 29 96 Ферро- магнитный резонанс Избирательное (по частоте) поглощение энергии электромагнитного поля. Частота меняется в зависимости от интенсивности поля и при смене температуры 1, 21 29, 51 97 Контактная разность потенциалов (закон Вольты) Возникновение разности потенциалов при контакте двух разных металлов. Величина зависит от химического состава материалов и их температуры 19, 25 60 98 Трибоэлектричество Электризация тел при трении. Величина и знак заряда определяются состоянием поверхностей, их составом, плотностью и диэлектрической проницаемостью 7, 9, 19, 21, 25 6, 47, 144 99 Эффект Зеебека Возникновение термоЭДС в цепи из разнородных металлов при условии разной температуры в местах контакта. При контакте однородных металлов эффект возникает при сжатии одного из металлов всесторонним давлением или насыщении его магнитным полем. Другой проводник при этом находится в нормальных условиях 19, 25 64 100 Эффект Пельтье Выделение или поглощение тепла (кроме джоулева) при прохождении тока через спай разнородных металлов в зависимости от направления тока 2 64 101 Явление Томсона Выделение или поглощение тепла (избыточного над джоулевым) при прохождении тока по неравномерно нагретому однородному проводнику или полупроводнику 2 36 102 Эффект Холла Возникновение электрического поля в направлении, перпендикулярном направлению магнитного поля и направлению тока. В ферромагнетиках коэффициент Холла достигает максимума в точке Кюри, а затем снижается 16, 21, 24 62, 71 103 Эффект Эттингсгаузена Возникновение разности температур в направлении, перпендикулярном магнитному полю и току 2, 16, 22, 24 129 104 Эффект Томсона Изменение проводимости ферроманитного проводника в сильном магнитном поле 22, 24 129 105 Эффект Нернста Возникновение электрического поля при поперечном намагничивании проводника перпендикулярно направлению магнитного поля и градиенту температур 24, 25 129 106 Электрические разряды в газах Возникновение электрического тока в газе в результате его ионизации и под действием электрического поля. Внешние проявления и характеристики разрядов зависят от управляющих факторов (состава и давления газа, конфигурации пространства, частоты электрического поля, силы тока) 2, 16, 19, 20, 26 123, 84, 67, 108, 97, 39, 115, 40, 4 107 Электроосмос Движение жидкостей или газов через капилляры, твердые пористые диафрагмы и мембраны, а также через силы очень мелких частиц под действием внешнего электрического поля 9, 16 76 108 Потенциал течения Возникновение разности потенциала между концами капилляров а также между противоположными поверхностями диафрагмы, мембраны или другой пористой среды при продавливании через них жидкости 4, 25 94 109 Электрофорез Движение твердых частиц, пузырьков газа, капель жидкости, а также коллоидных частиц, находящихся во взвешенном состоянии, в жидкой или газообразной среде под действием внешнего электрического поля 6, 7, 8, 9 76 110 Седиментационный потенциал Возникновение разности потенциалов в жидкости в результате движения частиц, вызванного силами неэлектрического характера (оседание частиц и т. п.) 21, 25 76 111 Жидкие кристаллы Жидкость с молекулами удлиненной формы имеет свойство мутнеть пятнами при воздействия электрического поля и менять цвет при различных температурах и углах наблюдения 1, 16 137 112 Дисперсия света Зависимость абсолютного показателя преломления от длины волны излучения 21 83, 12, 46, 111, 125 113 Голография Получение объемных изображений путем освещения объекта когерентным светом и фотографирования интерференционной картины взаимодействия рассеянного объектом света с когерентным излучением источника 4, 19, 23 9, 45, 118, 95, 72, 130 114 Отражение и преломление При падении параллельного пучка света на гладкую поверхность раздела двух изотропных сред часть света отражается обратно, а другая, преломляясь, проходит во вторую среду 4, 21 115 Поглощение и рассеяние света ри прохождении света через вещество его энергия поглощается. Часть идет на переизлучение, остальная энергия переходит в другие виды (тепло). Часть переизлученной энергии распространяется в разные стороны и образует рассеянный свет 15, 17, 19, 21 17, 52, 58 116 Испускание света. Спектральный анализ Квантовая система (атом, молекула), находящаяся в возбужденном состоянии, излучает излишнюю энергию в виде порции электромагнитного излучения. Атомы каждого вещества имеют сбою структуру излучательных переходов, которые можно зарегистрировать оптическими методами 1, 4, 17, 21 17, 52, 58 117 Оптические квантовые гeнераторы (лазеры) Усиление электромагнитных волн за счет прохождения их через среду с инверсией населенности. Излучение лазеров когерентное, монохроматическое, с высокой концентрацией энергии в луче и малой расходимостью 2, 11, 13, 15, 17, 19, 20, 25, 26 85, 126, 135 118 Явление полного внутреннего отражения Вся энергия световой волны, падающей на границу раздела прозрачных сред со стороны среды оптически более плотной, полностью отражается в эту же среду 1, 15, 21 83 119 Люминесценция, поляризация люминесценции Излучение, избыточное под тепловым и имеющее длительность, превышающую период световых колебаний. Люминесценция продолжается некоторое время после прекращения возбуждения (электромагнитного излучения, энергии ускоренного потока частиц, энергии химических реакций, механической энергии) 4, 14, 16, 19, 21, 24 19, 25, 92, 117, 68, 113 120 Тушение и стимуляция люминесценции Воздействие другим видом энергии, кроме возбуждающей люминесценцию, может или стимулировать, или потушить люминесценцию. Управляющие факторы: тепловое поле, электрическое и электромагнитное поля (ИК-свет), давление; влажность, присутствие некоторых газов 1, 16, 24 19 121 Оптическая анизотропия азличие оптических свойств веществ по различным направлениям, зависящее от их структуры и температуры 1, 21, 22 83 122 Двойное лучепреломление На. границе раздела анизотропных прозрачных тел свет расщепляется на два взаимоперпендикулярных поляризованных луча, имеющих различные скорости распространения в среде 21 54, 83, 138, 69, 48 123 Эффект Максвелла Возникновение двойного лучепреломления в потоке жидкости. Определяется действием гидродинамических сил, градиентом скоростей потока, трением о стенки 4, 17 21 124 Эффект Керра Возникновение оптической анизотропии у изотропных веществ под действием электрического или магнитного полей 16, 21, 22, 24 99, 26, 53 125 Эффект Поккельса Возникновение оптической анизотропии под действием электрического поля в направлении распространения света. Слабо зависит от температуры 16, 21, 22 129 126 Эффект Фарадея Поворот плоскости поляризации света при прохождении через вещество, помещенное в магнитное поле 21, 22, 24 52, 63, 69 127 Естественная оптическая активность Способность вещества поворачивать плоскость поляризации прошедшего через него света 17, 21 54, 83, 138 Таблица выбора физических эффектов Список литературы к массиву физических эффектов и явлений 1. Адам Н.К. Физика и химия поверхностей. М., 1947 2. Александров Е.А. ЖТФ. 36, №4, 1954 3. Алиевский Б.Д. Применение криогенной техники и сверхпроводимости в электрических машинах и аппаратах. М., Информстандартэлектро, 1967 4. Аронов М.А., Колечицкий Е.С., Ларионов В.П., Минеин В.Р., Сергеев Ю.Г. Электрические разряды в воздухе при напряжении высокой частоты, М., Энергия, 1969 5. Аронович Г.В. и др. Гидравлический удар и уравнительные резервуары. М., Наука, 1968 6. Ахматов А.С. Молекулярная физика граничного трения. М., 1963 7. Бабиков О.И. Ультразвук и его применение в промышленности. ФМ, 1958″ 8. Базаров И.П. Термодинамика. М., 1961 9. Батерс Дж. Голография и ее применение. М., Энергия, 1977 10. Баулин И. За барьером слышимости. М., Знание, 1971 11. Бежухов Н.И. Теория упругости и пластичности. М., 1953 12. Беллами Л. Инфракрасные спектры молекул. M., 1957 13. Белов К.П. Магнитные превращения. М., 1959 14. Бергман Л. Ультразвук и его применение в технике. М., 1957 15. Бладергрен В. Физическая химия в медицине и биологии. М.,1951 16. Борисов Ю.Я., Макаров Л.О. Ультразвук в технике настоящего и будущего. АН СССР, М., 1960 17. Борн М. Атомная физика. М., 1965 18. Брюнинг Г. Физика и применение вторичной электронной эмисси 19. Вавилов С.И. О «горячем» и «холодном» свете. М., Знание, 1959 20. Вайнберг Д.В., Писаренко Г.С. Механические колебания и их роль в технике. М., 1958 21. Вайсбергер А. Физические методы в органической химии. Т. 22. Васильев Б.И. Оптика поляризационных приборов. М., 1969 23. Васильев Л.Л., Конев С.В. Теплопередающие трубки. Минск, Наука и техника, 1972 24. Веников В.А., Зуев Э.Н., Околотин B.C. Сверхпроводимость в энергетике. М., Энергия, 1972 25. Верещагин И.К. Электролюминесценция кристаллов. М., Наука, 1974 26. Волькенштейн М.В. Молекулярная оптика, 1951 27. Волькенштейн Ф.Ф. Полупроводники как катализаторы химических реакций. М., Знание, 1974 28. Волькенштейн Ф.Ф, Радикало-рекомбинационная люминесценция полупроводников. М., Наука, 1976 29. Вонсовский С.В. Магнетизм. М., Наука, 1971 30. Ворончев Т.А., Соболев В.Д. Физические основы электровакуумной техники. М., 1967 31. Гаркунов Д.Н. Избирательный перенос в узлах трения. М., Транспорт, 1969 32. Гегузин Я.Е. Очерки о.диффузии в кристаллах. М., Наука, 1974 33. Гейликман Б.Т. Статистическая физика фазовых переходов. М., 1954 34. Гинзбург В.Л. Проблема высокотемпературной сверхпроводимости. Сборник «Будущее науки» М., Знание, 1969 35. Говорков В.А. Электрические и магнитные поля. М., Энергия, 1968 36. Голделий Г. Применение термоэлектричества. М., ФМ, 1963 37. Гольданский В.И. Эффект Месбауэра и его применение в химии. АН СССР, М., 1964 38. Горелик Г.С. Колебания и волны. М., 1950 39. Грановский В.Л. Электрический ток в газах. T.I, М., Гостехиздат, 1952, т.II, М., Наука, 1971 40. Гринман И.Г., Бахтаев Ш.А. Газоразрядные микрометры. Алма-Ата, 1967 41. Губкин А.Н. Физика.диэлектриков. М., 1971 42. Гулиа Н.В. Возрожденная энергия. Наука и жизнь, №7, 1975 43. Де Бур Ф. Динамический характер адсорбции. М., ИЛ, 1962 44. Де Гроот С.Р. Термодинамика необратимых процессов. М., 1956 45. Денисюк Ю.Н. Образы внешнего мира. Природа, №2, 1971 46. Дерибере М. Практическое применение инфракрасных лучей. М.-Л., 1959 47. Дерягин Б.В. Что такое трение? М., 1952 48. Дитчберн Р. Физическая оптика. М., 1965 49. Добрецов Л.Н., Гомоюнова М.В. Эмиссионная электроника. М., 1966 50. Дорофеев А.Л. Вихревые токи. М., Энергия, 1977 51. Дорфман Я.Г. Магнитные свойства и строение вещества. М., Гостехиздат, 1955 52. Ельяшевич М.А. Атомная и молекулярная спектроскопия. М., 1962 53. Жевандров Н.Д. Поляризация света. М., Наука, 1969 54. Жевандров Н.Д. Анизотропия и оптика. М., Наука, 1974 55. Желудев И. С. Физика кристаллов диэлектриков. М., 1966 56. Жуковский Н.Е. О гидравлическом ударе в водопроводных кранах. М.-Л., 1949 57. Зайт В. Диффузия в металлах. М., 1958 58. Зайдель А.Н. Основы спектрального анализа. М., 1965 59. Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлении. М., 1963 60. Зильберман Г.Е. Электричество и магнетизм, М., Наука, 1970 61. Знание — сила. №11, 1969 62. «Илюкович A.M. Эффект Холла и его применение в измерительной технике. Ж. Измерительная техника, №7, 1960 63. Иос Г. Курс теоретической физики. М., Учпедгиз, 1963 64. Иоффе А.Ф. Полупроводниковые термоэлементы. М., 1963 65. Каганов М.И., Нацик В.Д. Электроны тормозят дислокацию. Природа, № 5,6, 1976 66. Калашников, С.П. Электричество. М., 1967 67. Канцов Н.А. Коронный разряд и его применение в электрофильтрах. М.-Л., 1947 68. Карякин А.В. Люминесцентная дефектоскопия. М., 1959 69. Квантовая электроника. М., Советская энциклопедия, 1969 70. Кенциг. Сегнетоэлектрики и антисегнетоэлектрики. М., ИЛ, 1960 71. Кобус А., Тушинский Я. Датчики Холла. М., Энергия, 1971 72. Кок У. Лазеры и голография. М., 1971 73. Коновалов Г.Ф., Коновалов О.В. Система автоматического управления с электромагнитными порошковыми муфтами. М., Машиностроение, 1976 74. Корнилов И.И. и др. Никелид титана и.другие сплавы с эффектом «памяти». М., Наука, 1977 75. Крагелъский И.В. Трение и износ. М., Машиностроение, 1968 76. Краткая химическая энциклопедия, т.5., М., 1967 77. Коесин В.З. Сверхпроводимость и сверхтекучесть. М., 1968 78. Крипчик Г.С. Физика магнитных явлений. М., МГУ, 1976 79. Кулик И.О., Янсон И.К. Эффект Джозефсона в сверхпроводящих туннельных структурах. М., Наука, 1970 80. Лавриненко В.В. Пьезоэлектрические трансформаторы. М. Энергия, 1975 81. Лангенберг Д.Н., Скалапино Д.Дж., Тейлор Б.Н. Эффекты Джозефсона. Сборник «Над чем думают физики», ФТТ, М., 1972 82. Ландау Л.Д., Ахизер А.П., Лифшиц Е.М. Курс общей физики. М., Наука, 1965 83. Ландсберг Г.С. Курс общей физики. Оптика. М., Гостехтеоретиздат, 1957 84. Левитов В.И. Корона переменного тока. М., Энергия, 1969 85. Лендъел Б. Лазеры. М., 1964 86. Лодж Л. Эластичные жидкости. М., Наука, 1969 87. Малков М.П. Справочник по физико-техническим основам глубокого охлаждения. М.-Л., 1963 88. Мирдель Г. Электрофизика. М., Мир, 1972 89. Мостков М.А. и др. Расчеты гидравлического удара, М.-Л., 1952 90. Мяников Л.Л. Неслышимый звук. Л., Судостроение, 1967 91. Наука и жизнь, №10, 1963; №3, 1971 92. Неорганические люминофоры. Л., Химия, 1975 93. Олофинский Н.Ф. Электрические методы обогащения. М., Недра, 1970 94. Оно С, Кондо. Молекулярная теория поверхностного натяжения в жидкостях. М., 1963 95. Островский Ю.И. Голография. М., Наука, 1971 96. Павлов В. А. Гироскопический эффект. Его проявления и использование. Л., Судостроение, 1972 97. Пенинг Ф.М. Электрические разряды в газах. М., ИЛ, 1960 98. Пирсол И. Кавитация. М., Мир, 1975 99. Приборы и техника эксперимента. №5, 1973 100. Пчелин В.А. В мире двух измерений. Химия и жизнь, № 6, 1976 101. Paбкин Л.И. Высокочастотные ферромагнетики. М., 1960 102. Ратнер С.И., Данилов Ю.С. Изменение пределов пропорциональности и текучести при повторном нагружении. Ж. Заводская лаборатория, №4, 1950 103. Ребиндер П.А. Поверхностно-активные вещества. М., 1961 104. Родзинский Л. Кавитация против кавитации. Знание — сила, №6, 1977 105. Рой Н.А. Возникновение и протекание ультразвуковой кавитации. Акустический журнал, т.З, вып. I, 1957 106. Ройтенберг Я.Н., Гироскопы. М., Наука, 1975 107. Розенберг Л.Л. Ультразвуковое резание. М., АН СССР, 1962 108. Самервилл Дж. М. Электрическая дуга. М.-Л., Госэнергоиздат, 1962 109. Сборник «Физическое металловедение». Вып. 2, М., Мир, 1968 110. Сборник «Сильные электрические поля в технологических процессах». М., Энергия, 1969 111. Сборник «Ультрафиолетовое излучение». М., 1958 112. Сборник «Экзоэлектронная эмиссия». М., ИЛ, 1962 113. Сборник статей «Люминесцентный анализ», М., 1961 114. Силин А.А. Трение и его роль в развитии техники. М., Наука, 1976 115. Сливков И.Н. Электроизоляция и разряд в вакууме. М., Атомиздат, 1972 116. Смоленский Г.А., Крайник Н.Н. Сегнетоэлектрики и антисегнетоэлектрики. М., Наука, 1968 117. Соколов В.А., Горбань А. Н. Люминесценция и адсорбция. М., Наука, 1969 118. Сороко Л. От линзы к запрограммированному оптическому рельефу. Природа, №5, 1971 119. Спицын В.И., Троицкий О.А. Электропластическая деформация металла. Природа, №7, 1977 120. Стрелков С.П. Введение в теорию колебаний, М., 1968 121. Стророба Й., Шимора Й. Статическое электричество в промышленности. ГЗИ, М.-Л., 1960 122. Сумм Б.Д., Горюнов Ю.В. Физико-химические основы смачивания и растекания. М., Химия, 1976 123. Таблицы физических величин. М., Атомиздат, 1976 124. Тамм И.Е. Основы теории электричества. M., 1957 125. Тиходеев П.М. Световые измерения в светотехнике. М., 1962 126. Федоров Б.Ф. Оптические квантовые генераторы. М.-Л., 1966 127. Фейман. Характер физических законов. М., Мир, 1968 128. Феймановские лекции по физике. T.1-10, М., 1967 129. Физический энциклопедический словарь. Т. 1-5, М., Советская энциклопедия, 1962-1966 130. Франсом М. Голография, М., Мир, 1972 131. Френкель Н.З. Гидравлика. М.-Л., 1956 132. Ходж Ф. Теория идеально пластических тел. М., ИЛ, 1956 133. Хорбенко И.Г. В мире неслышимых звуков. М., Машиностроение, 1971 134. Хорбенко И.Г. Звук, ультразвук, инфразвук. М., Знание, 1978 135. Чернышов и др. Лазеры в системах связи. М., 1966 136. Чертоусов М.Д. Гидравлика. Специальный курс. М., 1957 137. Чистяков И.Г. Жидкие кристаллы. М., Наука, 1966 138. Шерклифф У. Поляризованный свет. М., Мир, 1965 139. Шлиомис М.И. Магнитные жидкости. Успехи физических наук. Т.112, вып. 3, 1974 140. Шнейдерович Р.И., Левин О.А. Измерение полей пластических деформаций методом муара. М., Машиностроение, 1972 141. Шубников А.В. Исследования пьезоэлектрических текстур. М.-Л., 1955 142. Шульман З.П. и др. Электрореологический эффект. Минск, Наука и техника, 1972 143. Юткин Л.А. Электрогидравлический эффект. М., Машгиз, 1955 144. Яворский Б.М., Детлаф А. Справочник по физике для инженеров и студентов вузов. М., 1965

Что такое явление? Физические явления

Как правило, школьную науку естествознания о свойствах и строении материи любит мало кто из учеников. И в самом деле — нудное решение задач, сложные формулы, непонятные комбинации специальных знаков и т. д. В целом, сплошная хмурь и тоска. Если вы так считаете, то данный материал — определенно для вас.

В статье мы расскажем самые интересные факты о физике, которые даже равнодушного к ней человека заставят взглянуть на естественную науку по-другому. Вне всяких сомнений, физика — очень полезная и интересная наука, а относящихся к ней интересных фактов о Вселенной — масса.

1. Почему солнце утром и вечером красное?
Замечательный пример факта из физических явлений в природе. Вообще-то, свет раскалённого небесного тела — белый. Белому свечению при его спектральном изменении свойственно приобретать для себя все цвета радуги.

По утрам и вечерам солнечные лучи проходят через многочисленные атмосферные слои. Молекулы воздуха и мельчайшие сухие частицы пыли способны задерживать прохождение солнечных лучей, лучше всего пропуская сквозь себя только красные лучи.

2. Почему времени свойственно останавливаться на скорости света?
Если верить общей теории относительности, предложенной , абсолютная величина скорости распространения электромагнитных волн в вакуумной среде является неизменной и равняется тремстам миллионам метров в секунду. На самом деле это уникальное явление, учитывая, что ничто в нашей Вселенной не может превышать скорость светового движения, однако это все еще остается теоретическим мнением.

В одной из теорий, автором которой является Эйнштейн, есть интересный раздел, в котором говорится, что чем большую вы набираете скорость движения, тем медленнее начинает двигаться время в сравнении с окружающими предметами. К примеру, если вы будете передвигаться на автомобиле в течение часа, вы постареете чуть меньше, чем если бы просто лежали у себя дома на кровати, просматривая телевизионные программы. Наносекунды навряд ли ощутимо повлияют на вашу жизнь, однако доказанный факт остается фактом.

3. Почему сидящая на электрическом проводе птичка не погибает от разряда тока?
Сидящая на линии электропередачи птица не подвергается электрическому удару, потому что ее тело имеет недостаточную проводимость. В местах соприкосновения птицы с проводом создается так называемое параллельное соединение, а т. к. высоковольтный провод лучший проводник тока, по телу самой птицы перемещается лишь минимальной мощности ток, который не в состоянии причинить значительного вреда здоровью птицы.

Но стоит покрытому перьями и пухом позвоночному животному, стоящему на проводе, соприкоснуться с заземленным предметом, например, с металлической частью высоковольтной ЛЭП, она моментально сгорает, ведь сопротивление в таком случае становится слишком большим, а весь электрический ток пронзает тело несчастной птицы.

4. Сколько темной материи во Вселенной?
Мы обитаем в материальном мире, и все, что мы можем видеть вокруг, — это материя. У нас есть возможность потрогать ее на ощупь, продать, купить, можно распоряжаться материей на свое усмотрение. Однако во Вселенной существует не только объективная реальность в виде материи, но и темная материя (физики часто про нее говорят «темная лошадка») — это разновидность материи, которой не свойственно излучать электромагнитные волны и взаимодействовать с ними.

По понятным причинам никому не удавалось увидеть или потрогать темную материю. Ученые пришли к выводу, что она присутствует во Вселенной, не единожды наблюдая косвенные доказательства ее существования. Принято считать, что ее доля в составе Вселенной занимает 22%, в то время как привычная для нас материя занимает всего 5%.

5. Существуют ли во Вселенной землеподобные планеты?
Несомненно, существуют! Принимая к сведению масштабы Вселенной, вероятность этого оценивается учеными достаточно высоко.

Однако лишь с недавних пор ученые из NASA начали активно открывать такие планеты, находящиеся не далее, чем на расстоянии 50 световых лет от Солнца, названные экзопланетами. Экзопланеты — планеты земного типа, обращающиеся вокруг оси других звезд. На сегодняшний день удалось найти более 3500 планет земного типа, и ученые открывают альтернативные места для существования людей все чаще.

6. Все предметы падают с идентичной скоростью.
Некоторым может показаться, что предметы с большим весом падают вниз значительно быстрее, чем легкие, — это вполне логичное предположение. Наверняка хоккейная шайба падает с гораздо большей скоростью, чем птичье перышко. На самом деле это так, однако не по вине всемирного тяготения — основная причина, благодаря которой мы можем наблюдать за этим, заключается в том, что окружающая планету газовая оболочка обеспечивает мощнейшее сопротивление.

Прошло уже 400 лет с момента, когда впервые осознал, что всемирное тяготение относится ко всем предметам одинаково, независимо от их тяжести. Если бы у вас была возможность повторить эксперимент с хоккейной шайбой и птичьим перышком в космосе (где отсутствует атмосферное давление), они с идентичной скоростью упали бы вниз.

7. Как возникает северное сияние на Земле?
На протяжении всего своего существования люди наблюдали за одним из природных чудес нашей планеты — северным сиянием, но при этом не могли понять, что же это такое и откуда берется. Древние люди, к примеру, имели свое представление: группа коренных эскимосских народов считала, что это священный свет, который излучался душами почивших людей, а в древних европейских странах предполагали, что это — боевые действия, которые вечно обречены вести погибшие в войнах защитники своего государства.

Первые ученые подошли к разгадке загадочного явления несколько ближе — они выдвинули на всемирное обсуждение теорию, что свечение возникает в результате отражения световых лучей от ледяных глыб. Современные исследователи полагают, что разноцветный свет спровоцирован столкновением многомиллионных атомов и частиц пыли из нашей атмосферной оболочки. Тот факт, что явление широко распространено в основном на полюсах, находит объяснение в том, что в этих районах мощность магнитного поля Земли особенно сильная.

8. Засасывающие вглубь зыбучие пески.
Сила вытаскивания увязшей ноги из песков, перенасыщенных воздухом и влагой восходящих источников, со скоростью 0,1 м/с равняется силе поднятия среднестатистического легкового автомобиля. Примечательный факт: зыбучие пески относятся к неньютоновской жидкости, которая не в состоянии поглотить тело человека в полном объеме.

Поэтому погрязнувшие в зыбучих песках люди погибают от истощения или обезвоживания организма, чрезмерного ультрафиолетового облучения или по другим причинам. Не дай Бог, вы попали в такую ситуацию, стоит помнить, что категорически запрещено делать резкие движения. Постарайтесь как можно выше опрокинуть туловище назад, широко раскинуть руки и ждать спасательную бригаду на помощь.

9. Почему единица измерения крепости спиртных напитков и температуры называется одинаково — градус?
В XVII-XVIII веках действовал общепринятый научный принцип о теплороде — так называемой невесомой материи, которая находилась в физических телах и являлась причиной тепловых явлений.

Согласно этому принципу, в более нагретых физических телах содержится в разы больше концентрированного теплорода, чем в менее нагретых, поэтому крепость спиртных напитков определялась как температура смеси вещества и теплорода.

10. Почему капля дождя не убивает комара?
Физикам удалось выяснить, как комарам удается летать в дождливую погоду и почему капли дождя не убивают кровопийц. Размер насекомых совпадает с размером капли дождя, только вот одна капелька весит в 50 раз больше комара. Удар капли можно приравнять к врезавшемуся в тело человека легковому автомобилю или даже автобусу.

Несмотря на это, дождь не тревожит насекомых. Возникает вопрос — почему? Скорость полета капли дождя — около 9 метров в секунду. Когда насекомое попадает внутрь оболочки капли, на нее действует огромнейшее давление. К примеру, если бы человек подвергся такому давлению, его организм бы не выдержал, однако комар способен благополучно выдерживать подобные нагрузки благодаря специфическому строению скелета. А чтобы продолжить полет в заданном направлении, комару достаточно просто отряхнуть свои волоски от капли дождя.

Ученые говорят, что объема капли вполне хватит для того, чтобы убить комара, если тот находится на земле. А связывают отсутствие последствий после попадания капли дождя на комара с тем, что связанное с каплей движение позволяет свести к минимуму передачу энергии к насекомому.

В этой науке существует еще неограниченное количество фактов. И если бы известные на сегодняшний день ученые не увлекались физикой, не знать нам всего того интересного, что происходит вокруг нас. Достижения известных физиков позволили нам понять важность обоснования законов-запретов, законов-утверждений и абсолютных законов для жизнедеятельности человечества.

Об окружающем мире. Кроме обычного любопытства, это было вызвано практическими нуждами. Ведь, например, если знаешь, как поднять
и переместить тяжелые камни, то сможешь возвести прочные стены и построить дом, жить в котором удобнее, чем в пещере или зем­лянке. А если научишься выплавлять металлы из руд и изготавли­вать плуги, косы, топоры, оружие и т. п., сможешь лучше вспахать поле и получить более высокий урожай, а в случае опасности суме ешь защитить свою землю.

В древности существовала только одна наука — она объединя­ла все знания о природе, которые накопило к тому времени человечество. В наши дни эта наука называется естествознанием.

Узнаём о физической науке

Еще одним примером электромагнитного поля является свет. С некоторы­ми свойствами света вы познакомитесь при изучении раздела 3.

3. Вспоминаем о физических явлениях

Материя вокруг нас постоянно изменяется. Некоторые тела перемеща­ются относительно друг друга, часть из них сталкиваются и, возможно, разру­шаются, из одних тел образуются другие… Перечень таких изменений можно продолжать и продолжать — недаром еще в глубокой древности философ Герак­лит заметил: «Все течет, все меняется». Изменения в окружающем нас мире, то есть в природе, ученые называют специальным термином — явления.

Рис. 1.5 . Примеры природных явлений

Рис. 1.6. Сложное природное явление — грозу можно представить как совокупность целого ряда физических явлений

Восход и закат Солнца, сход снежной лавины, извержение вулкана, бег лошади, прыжок пантеры — все это примеры природных явлений (рис. 1.5).

Чтобы лучше понять сложные природные явления , ученые разделяют их на совокупность физических явлений — явлений, которые можно опи­сать с помощью физических законов.

На рис. 1.6 показана совокупность физических явлений, образующих сложное природное явление — грозу. Так, молния — огромный электричес­кий разряд — представляет собой электромагнитное явление. Если молния попадет в дерево, то оно вспыхнет и начнет выделять тепло — физики в таком случае говорят о тепловом явлении. Грохот грома и потрескивание пылающего дерева — звуковые явления.

Примеры некоторых физических явлений приведены в таблице. Взгля­ните, например, на первую строку таблицы. Что может быть общего между полетом ракеты, падением камня и вращением целой планеты? Ответ прост. Все приведенные в этой строке примеры явлений описываются одними и теми же законами — законами механического движения. С помощью этих законов можно вычислить координаты любого движущегося тела (будь то камень, ракета или планета) в любой интересующий нас момент времени.

Рис. 1.7 Примеры электромагнитных явлений

Каждый из вас, снимая свитер или расчесывая волосы пластмассовым гребнем, наверняка обращал внимание на появляющиеся при этом крохот­ные искры. И эти искры, и могучий разряд молнии относятся к одним и тем же электромагнитным явлениям и, соответственно, подчиняются одним и тем же законам. Поэтому для изучения электромагнитных явлений не стоит дожидаться грозы. Достаточно изучить, как ведут себя безопасные искорки, чтобы понять, чего следует ждать от молнии и как избежать возмож­ной опасности. Впервые такие исследования провел американский ученый Б. Франклин (1706-1790), который изобрел эффективное средство защиты от грозового разряда — молниеотвод.

Изучив физические явления по отдельности, ученые устанавливают их взаимосвязь. Так, разряд молнии (электромагнитное явление) обязательно со­провождается значительным повышением температуры в канале молнии (теп­ловое явление). Исследование этих явлений в их взаимосвязи позволило не только лучше понять природное явление — грозу, но и найти путь практиче­ского применения электромагнитных и тепловых явлений. Наверняка каж­дый из вас, проходя мимо строительной площадки, видел рабочих в защит­ных масках и ослепительные вспышки электросварки. Электросварка (способ соединения металлических деталей с помощью электрического разряда) — это и есть пример практического использования научных исследований.

4. Определяем, что же изучает физика

Теперь, когда вы узнали, что собой представляют материя и физичес­кие явления, пришла пора определить, что же является предметом изуче­ния физики. Эта наука изучает: структуру и свойства материи; физические явления и их взаимосвязь.

• подводим итоги
  

Окружающий нас мир состоит из материи. Существует два вида мате­рии: вещество, из которого состоят все физические тела, и поле.

В мире, который нас окружает, постоянно происходят изменения. Эти изменения называются явлениями. Тепловые, световые, механические, зву­ковые, электромагнитные явления — все это примеры физических явлений.

Предмет изучения физики — структура и свойства материи, физические яв­ления и их взаимосвязь.

• Контрольные вопросы
  

Что изучает физика? Приведите примеры физических явле­ний. Можно ли считать физическими явлениями события, кото­рые происходят во сне или в воображении? 4. Из каких веществ со­стоят следующие тела: учебник, карандаш, футбольный мяч, стакан, автомобиль? Какие физические тела могут состоять из стекла, металла, дерева, пластмассы?

Физика. 7 класс: Учебник / Ф. Я. Божинова, Н. М. Кирюхин, Е. А. Кирюхина. — X.: Издательство «Ранок», 2007. — 192 с.: ил.

Содержание урока


конспект урока и опорный каркас
презентация урока
интерактивные технологии
акселеративные методы обучения
Практика


тесты, тестирование онлайн
задачи и упражнения
домашние задания
практикумы и тренинги
вопросы для дискуссий в классе
Иллюстрации


видео- и аудиоматериалы
фотографии, картинки
графики, таблицы, схемы
комиксы, притчи, поговорки, кроссворды, анекдоты, приколы, цитаты
Дополнения

Мир многообразен — каким бы банальным ни было это высказывание, но так и есть на самом деле. Все, что происходит в мире, находится под пристальным вниманием ученых. Что-то им уже давно известно, что-то предстоит ещё узнать. Человек, существо любопытное, всегда старался познать окружающий мир и происходящие в нем перемены. Такие изменения в окружающем мире называются «физические явления». К ним можно отнести дождь, ветер, молнию, радугу, прочие подобные природные эффекты.

Перемены в окружающем мире многочисленны и многообразны. Любопытные люди не могли остаться в стороне, не попытавшись найти ответ на вопрос, чем вызваны такие интересные физические явления.

Все начиналось с процесса наблюдения за окружающим миром, которое приводило к накоплению данных. Но даже простое наблюдение за природой вызывало определенные размышления. Многие физические явления, оставаясь неизменными, проявляли себя по-разному. Например: солнце восходит в разное время, с неба идет то дождь, то снег, брошенная палка летит то далеко, то близко. Почему так происходит?

Появление подобных вопросов становится свидетельством постепенного развития восприятия мира человеком, перехода от созерцательного наблюдения к активному изучению окружающего. Понятно, что каждое меняющееся, проявляющееся по-разному физическое явление это активное изучение только ускоряло. Как следствие, появились попытки экспериментального познания природы.

Первые эксперименты выглядели совсем просто, например: если палку бросить так, она далеко улетит? А если палку бросить по-другому? Это — уже экспериментальное изучение поведения физического тела в полете, шаг на пути к установлению количественной связи между ним и условиями, вызывающими этот полет.

Конечно, все сказанное — очень упрощенное и примитивное изложение попыток изучения окружающего мира. Но, во всяком случае, пусть и в примитивном виде, но оно дает возможность считать происходящие физические явления основой для возникновения и развития науки.

В данном случае не имеет значения, какая именно это наука. В основе любого процесса познания лежит наблюдение за происходящим, накопление первоначальных данных. Пусть это будет физика с ее изучением окружающего мира, пусть это будет биология, познающая природу, астрономия, пытающаяся познать Вселенную, — в любом случае процесс будет проходить одинаково.

Сами физические явления могут быть разными. Если сказать точнее, то их природа будет разной: дождь вызван одними причинами, радуга — другими, молния — третьими. Только для понимания такого факта потребовался очень длительный срок в истории человеческой цивилизации.

Изучением разнообразных явлений природы и ее законов занимается такая наука, как физика. Именно она установила количественную связь между различными свойствами предметов или, как говорят физики, тел, и сущностью этих явлений.

В ходе изучения появились специальные инструменты, методы исследования, единицы измерения, позволяющие описывать происходящее. Знания об окружающем мире расширялись, полученные результаты приводили к новым открытиям, выдвигались новые задачи. Шло постепенное вычленение новых специальностей, занимающихся решением конкретных прикладных задач. Так стали появляться теплотехника, наука об электричестве, оптика и многие, многие другие области знания внутри самой физики — не говоря уже о том, что появлялись и другие науки, занимающиеся совсем иными проблемами. Но в любом случае необходимо признать, что наблюдение и изучение явлений окружающего мира позволило с течением времени сформироваться многочисленным новым отраслям знаний, которые способствовали развитию цивилизации.

В итоге сложилась целая система изучения и освоения мира, окружающей природы и самого человека — из простого наблюдения за физическими явлениями.

В настоящем материале описаны физические явления как основа становления и образования науки, в частности, физики. Дано представление о том, каким образом происходило развитие науки, рассмотрены такие его этапы, как наблюдение за происходящим, экспериментальная проверка фактов и выводов, формулирование законов.

Нас окружает бесконечно разнообразный мир веществ и явлений.

В нем непрерывно происходят изменения.

Любые изменения, которые происходят с телами, называют явлениями.
Рождение звезд, смена дня и ночи, таяние льда, набухание почек на деревьях, сверкание молнии при грозе и так далее – все это явления природы.

Физические явления

Вспомним, что тела состоят из веществ. Заметим, что при одних явлениях вещества тел не меняются, а при других – меняются. Например, если разорвать листок бумаги пополам, то, несмотря на произошедшие изменения, бумага останется бумагой. Если же бумагу сжечь, то она превратится в пепел и дым.

Явления, при которых
могут изменяться размеры, форма тел, состояние веществ, но вещества остаются прежними, не превращаются в другие, называют физическими явлениями
(испарение воды, свечение электрической лампочки, звучание струн музыкального инструмента и т. д.).

Физические явления чрезвычайно разнообразны. Среди них различают механические, тепловые, электрические, световые
и др.

Давайте вспомним, как плывут по небу облака, летит самолет, едет автомобиль, падает яблоко, катится тележка и т. д. Во всех перечисленных явлениях предметы (тела) движутся. Явления, связанные с изменением положения какого-либо тела по отношению к другим телам, называют механическими
(в переводе с греческого «механе» означает машина, орудие).

Многие явления вызываются сменой тепла и холода. При этом происходят изменения свойств самих тел. Они меняют форму, размеры, изменяется состояние этих тел. Например, при нагревании лед превращается в воду, вода – в пар; при понижении температуры пар превращается в воду, вода – в лед. Явления, связанные с нагреванием и охлаждением тел, называют тепловыми
(рис. 35).

Рис. 35. Физическое явление: переход вещества из одного состояния в другое. Если заморозить капли воды, вновь возникнет лед

Рассмотрим электрические
явления. Слово «электричество» происходит от греческого слова «электрон» – янтарь.
Вспомните, что, когда вы быстро снимаете с себя шерстяной свитер, вы слышите легкий треск. Проделав то же в полной темноте, вы увидите еще и искры. Это простейшее электрическое явление.

Чтобы познакомиться еще с одним электрическим явлением, проделайте следующий опыт.

Нарвите маленькие кусочки бумаги, положите их на поверхность стола. Расчешите чистые и сухие волосы пластмассовой расческой и поднесите ее к бумажкам. Что произошло?

Рис. 36. Небольшие кусочки бумаги притягиваются к расческе

Тела, которые способны после натирания притягивать легкие предметы, называют наэлектризованными
(рис. 36). Молнии при грозе, полярные сияния, электризация бумаги и синтетических тканей – все это электрические явления. Работа телефона, радио, телевизора, разнообразных бытовых приборов – это примеры использования человеком электрических явлений.

Явления, которые связаны со светом, называют световыми. Свет излучают Солнце, звезды, лампы и некоторые живые существа, например жуки-светлячки. Такие тела называются светящимися.

Мы видим при условии воздействия света на сетчатку глаза. В абсолютной темноте мы видеть не можем. Предметы, которые сами не излучают свет (например, деревья, трава, страницы этой книги и др.), видны только тогда, когда они получают свет от какого-нибудь светящегося тела и отражают его от своей поверхности.

Луна, о которой мы часто говорим как о ночном светиле, в действительности является лишь своеобразным отражателем солнечного света.

Изучая физические явления природы, человек научился использовать их в повседневной жизни, быту.

1. Что называют явлениями природы?

2. Прочитайте текст. Перечислите, какие явления природы называются в нем: «Наступила весна. Солнце греет все сильнее. Тает снег, бегут ручьи. На деревьях набухли почки, прилетели грачи».

3. Какие явления называют физическими?

4. Из перечисленных ниже физических явлений в первый столбик выпишите механические явления; во второй – тепловые; в третий – электрические; в четвертый – световые явления.

Физические явления: вспышка молнии; таяние снега; спуск с горы на санках; плавление металлов; работа электрического звонка; радуга на небе; солнечный зайчик; перемещение камней, песка водой; кипение воды.

Человек живет в мире природы. Ты сам и все, что тебя окружает, — воздух, деревья, река, солнце — это различные объекты природы
. С объектами природы постоянно происходят изменения, которые называются природными явлениями
.
С древних времен люди пытались понять: как и почему происходят различные явления? Как летают птицы и почему они не падают? Как может дерево плыть по воде и почему оно не тонет? Некоторые природные явления — гром и молния, солнечное и лунное затмения — пугали людей, пока ученые не выяснили, как и почему они возникают.
Наблюдая и изучая явления, происходящие в природе, люди нашли им применение в своей жизни. Наблюдая за полетом птиц (рис. 1), люди сконструировали самолет (рис. 2).

Наблюдая за плавающим деревом, человек научился строить корабли, покорил моря и океаны. Изучив способ передвижения медузы (рис. 3), ученые придумали ракетный двигатель (рис. 4). Наблюдая за молнией, ученые открыли электричество, без которого сегодня люди не могут жить и работать. Всевозможные бытовые электрические устройства (осветительные лампы, телевизоры, пылесосы) окружают нас повсюду. Различные электрические инструменты (электродрель, электропила, швейная машинка) используются в школьных мастерских и на производстве.

Ученые разделили все физические явления на группы (рис. 6):

Механические явления
— это явления, происходящие с физическими телами при их движении относительно друг друга (обращение Земли вокруг Солнца, движение автомобилей, качание маятника).
Электрические явления
— это явления, возникающие при появлении, существовании, движении и взаимодействии электрических зарядов (электрический ток, молния).
Магнитные явления
— это явления, связанные с возникновением у физических тел магнитных свойств (притяжение магнитом железных предметов, поворот стрелки компаса на север).
Оптические явления
— это явления, возникающие при распространении, преломлении и отражении света (отражение света от зеркала, миражи, появление тени).
Тепловые явления
— это явления, связанные с нагреванием и охлаждением физических тел (кипение чайника, образование тумана, превращение воды в лед).
Атомные явления
— это явления, возникающие при изменении внутреннего строения вещества физических тел (свечение Солнца и звезд, атомный взрыв).
Наблюдай и объясняй.
1. Приведи пример природного явления. 2. К какой группе физических явлений оно относится? Почему? 3. Назови физические тела, которые участвовали в физических явлениях.

Лицей №86 — View Article

03.04.2012

Задания подготовила Бойденко М.В., учитель физики МОУ лицея №86

6 КЛАСС

Тест 1.Что изучает физика. Физические явления. Наблюдения и опыты.

Вариант 1

1. В физике изучают:

А.изменения, происходящие в окружающем мире; Б. все явления природы; В. механические, электрические, тепловые, звуковые и световые явления; Г. развитие живых организмов.

2. Задача  физики:

А. изучать природу, явления природы; Б. открывать законы природы; В. наблюдать за природой; Г. открывать и изучать законы, связывающие между собой различные физические явления, происходящие в природе.

3. Физическое тело – это…

А. любое твердое тело; Б. предмет, свойства которого изучают в физике; В. любое тело в окружающем нас мире; Г. любой предмет, который мы видим.

4.Вещество – это…

А. любой предмет; Б. то, из чего состоят земные тела; В. материал, из которого сделан предмет; Г. то, из чего состоят физические тела.

5.Выберите слово, обозначающее физическое тело:

А. стекло; Б. капля воды; В. лед; Г. фарфор.

6. Выберите слово, обозначающее вещество:

А. парта; Б. алюминий; В. кусок мела; Г. стакан.

7.Физическим явлением можно назвать…

А. появление ржавчины на стальном гвозде; Б. прорастание зерна; В. падение камня на дно ущелья; Г. почернение серебряной монеты.

8. Установите соответствие

Физическое тело                                                Вещество           

А.лодка                                                               1. резина

Б.гвоздь                                                               2 .пластилин     

В.самолет                                                            3.алюминий

Г.чашка                                                               4.железо

                                                                             5.фарфор

Назад

Физические явления, которые происходят с физическими телами. Физические явления

Как правило, школьную науку естествознания о свойствах и строении материи любит мало кто из учеников. И в самом деле — нудное решение задач, сложные формулы, непонятные комбинации специальных знаков и т.д. В целом, сплошная хмурь и тоска. Если вы так считаете, то данный материал — определенно для вас.

В статье мы расскажем самые интересные факты о физике, которые даже равнодушного к ней человека заставят взглянуть на естественную науку по-другому. Вне всяких сомнений, физика — очень полезная и интересная наука, а относящихся к ней интересных фактов о Вселенной — масса.

1. Почему солнце утром и вечером красное?
Замечательный пример факта из физических явлений в природе. Вообще-то, свет раскалённого небесного тела — белый. Белому свечению при его спектральном изменении свойственно приобретать для себя все цвета радуги.

По утрам и вечерам солнечные лучи проходят через многочисленные атмосферные слои. Молекулы воздуха и мельчайшие сухие частицы пыли способны задерживать прохождение солнечных лучей, лучше всего пропуская сквозь себя только красные лучи.

2. Почему времени свойственно останавливаться на скорости света?
Если верить общей теории относительности, предложенной , абсолютная величина скорости распространения электромагнитных волн в вакуумной среде является неизменной и равняется тремстам миллионам метров в секунду. На самом деле это уникальное явление, учитывая, что ничто в нашей Вселенной не может превышать скорость светового движения, однако это все еще остается теоретическим мнением.

В одной из теорий, автором которой является Эйнштейн, есть интересный раздел, в котором говорится, что чем большую вы набираете скорость движения, тем медленнее начинает двигаться время в сравнении с окружающими предметами. К примеру, если вы будете передвигаться на автомобиле в течение часа, вы постареете чуть меньше, чем если бы просто лежали у себя дома на кровати, просматривая телевизионные программы. Наносекунды навряд ли ощутимо повлияют на вашу жизнь, однако доказанный факт остается фактом.

3. Почему сидящая на электрическом проводе птичка не погибает от разряда тока?
Сидящая на линии электропередачи птица не подвергается электрическому удару, потому что ее тело имеет недостаточную проводимость. В местах соприкосновения птицы с проводом создается так называемое параллельное соединение, а т. к. высоковольтный провод лучший проводник тока, по телу самой птицы перемещается лишь минимальной мощности ток, который не в состоянии причинить значительного вреда здоровью птицы.

Но стоит покрытому перьями и пухом позвоночному животному, стоящему на проводе, соприкоснуться с заземленным предметом, например, с металлической частью высоковольтной ЛЭП, она моментально сгорает, ведь сопротивление в таком случае становится слишком большим, а весь электрический ток пронзает тело несчастной птицы.

4. Сколько темной материи во Вселенной?
Мы обитаем в материальном мире, и все, что мы можем видеть вокруг, — это материя. У нас есть возможность потрогать ее на ощупь, продать, купить, можно распоряжаться материей на свое усмотрение. Однако во Вселенной существует не только объективная реальность в виде материи, но и темная материя (физики часто про нее говорят «темная лошадка») — это разновидность материи, которой не свойственно излучать электромагнитные волны и взаимодействовать с ними.

По понятным причинам никому не удавалось увидеть или потрогать темную материю. Ученые пришли к выводу, что она присутствует во Вселенной, не единожды наблюдая косвенные доказательства ее существования. Принято считать, что ее доля в составе Вселенной занимает 22%, в то время как привычная для нас материя занимает всего 5%.

5. Существуют ли во Вселенной землеподобные планеты?
Несомненно, существуют! Принимая к сведению масштабы Вселенной, вероятность этого оценивается учеными достаточно высоко.

Однако лишь с недавних пор ученые из NASA начали активно открывать такие планеты, находящиеся не далее, чем на расстоянии 50 световых лет от Солнца, названные экзопланетами. Экзопланеты — планеты земного типа, обращающиеся вокруг оси других звезд. На сегодняшний день удалось найти более 3500 планет земного типа, и ученые открывают альтернативные места для существования людей все чаще.

6. Все предметы падают с идентичной скоростью.
Некоторым может показаться, что предметы с большим весом падают вниз значительно быстрее, чем легкие, — это вполне логичное предположение. Наверняка хоккейная шайба падает с гораздо большей скоростью, чем птичье перышко. На самом деле это так, однако не по вине всемирного тяготения — основная причина, благодаря которой мы можем наблюдать за этим, заключается в том, что окружающая планету газовая оболочка обеспечивает мощнейшее сопротивление.

Прошло уже 400 лет с момента, когда впервые осознал, что всемирное тяготение относится ко всем предметам одинаково, независимо от их тяжести. Если бы у вас была возможность повторить эксперимент с хоккейной шайбой и птичьим перышком в космосе (где отсутствует атмосферное давление), они с идентичной скоростью упали бы вниз.

7. Как возникает северное сияние на Земле?
На протяжении всего своего существования люди наблюдали за одним из природных чудес нашей планеты — северным сиянием, но при этом не могли понять, что же это такое и откуда берется. Древние люди, к примеру, имели свое представление: группа коренных эскимосских народов считала, что это священный свет, который излучался душами почивших людей, а в древних европейских странах предполагали, что это — боевые действия, которые вечно обречены вести погибшие в войнах защитники своего государства.

Первые ученые подошли к разгадке загадочного явления несколько ближе — они выдвинули на всемирное обсуждение теорию, что свечение возникает в результате отражения световых лучей от ледяных глыб. Современные исследователи полагают, что разноцветный свет спровоцирован столкновением многомиллионных атомов и частиц пыли из нашей атмосферной оболочки. Тот факт, что явление широко распространено в основном на полюсах, находит объяснение в том, что в этих районах мощность магнитного поля Земли особенно сильная.

8. Засасывающие вглубь зыбучие пески.
Сила вытаскивания увязшей ноги из песков, перенасыщенных воздухом и влагой восходящих источников, со скоростью 0,1 м/с равняется силе поднятия среднестатистического легкового автомобиля. Примечательный факт: зыбучие пески относятся к неньютоновской жидкости, которая не в состоянии поглотить тело человека в полном объеме.

Поэтому погрязнувшие в зыбучих песках люди погибают от истощения или обезвоживания организма, чрезмерного ультрафиолетового облучения или по другим причинам. Не дай Бог, вы попали в такую ситуацию, стоит помнить, что категорически запрещено делать резкие движения. Постарайтесь как можно выше опрокинуть туловище назад, широко раскинуть руки и ждать спасательную бригаду на помощь.

9. Почему единица измерения крепости спиртных напитков и температуры называется одинаково — градус?
В XVII-XVIII веках действовал общепринятый научный принцип о теплороде — так называемой невесомой материи, которая находилась в физических телах и являлась причиной тепловых явлений.

Согласно этому принципу, в более нагретых физических телах содержится в разы больше концентрированного теплорода, чем в менее нагретых, поэтому крепость спиртных напитков определялась как температура смеси вещества и теплорода.

10. Почему капля дождя не убивает комара?
Физикам удалось выяснить, как комарам удается летать в дождливую погоду и почему капли дождя не убивают кровопийц. Размер насекомых совпадает с размером капли дождя, только вот одна капелька весит в 50 раз больше комара. Удар капли можно приравнять к врезавшемуся в тело человека легковому автомобилю или даже автобусу.

Несмотря на это, дождь не тревожит насекомых. Возникает вопрос — почему? Скорость полета капли дождя — около 9 метров в секунду. Когда насекомое попадает внутрь оболочки капли, на нее действует огромнейшее давление. К примеру, если бы человек подвергся такому давлению, его организм бы не выдержал, однако комар способен благополучно выдерживать подобные нагрузки благодаря специфическому строению скелета. А чтобы продолжить полет в заданном направлении, комару достаточно просто отряхнуть свои волоски от капли дождя.

Ученые говорят, что объема капли вполне хватит для того, чтобы убить комара, если тот находится на земле. А связывают отсутствие последствий после попадания капли дождя на комара с тем, что связанное с каплей движение позволяет свести к минимуму передачу энергии к насекомому.

В этой науке существует еще неограниченное количество фактов. И если бы известные на сегодняшний день ученые не увлекались физикой, не знать нам всего того интересного, что происходит вокруг нас. Достижения известных физиков позволили нам понять важность обоснования законов-запретов, законов-утверждений и абсолютных законов для жизнедеятельности человечества.

Об окружающем мире. Кроме обычного любопытства, это было вызвано практическими нуждами. Ведь, например, если знаешь, как поднять
и переместить тяжелые камни, то сможешь возвести прочные стены и построить дом, жить в котором удобнее, чем в пещере или зем­лянке. А если научишься выплавлять металлы из руд и изготавли­вать плуги, косы, топоры, оружие и т. п., сможешь лучше вспахать поле и получить более высокий урожай, а в случае опасности суме ешь защитить свою землю.

В древности существовала только одна наука — она объединя­ла все знания о природе, которые накопило к тому времени человечество. В наши дни эта наука называется естествознанием.

Узнаём о физической науке

Еще одним примером электромагнитного поля является свет. С некоторы­ми свойствами света вы познакомитесь при изучении раздела 3.

3. Вспоминаем о физических явлениях

Материя вокруг нас постоянно изменяется. Некоторые тела перемеща­ются относительно друг друга, часть из них сталкиваются и, возможно, разру­шаются, из одних тел образуются другие… Перечень таких изменений можно продолжать и продолжать — недаром еще в глубокой древности философ Герак­лит заметил: «Все течет, все меняется». Изменения в окружающем нас мире, то есть в природе, ученые называют специальным термином — явления.

Рис. 1.5 . Примеры природных явлений

Рис. 1.6. Сложное природное явление — грозу можно представить как совокупность целого ряда физических явлений

Восход и закат Солнца, сход снежной лавины, извержение вулкана, бег лошади, прыжок пантеры — все это примеры природных явлений (рис. 1.5).

Чтобы лучше понять сложные природные явления , ученые разделяют их на совокупность физических явлений — явлений, которые можно опи­сать с помощью физических законов.

На рис. 1.6 показана совокупность физических явлений, образующих сложное природное явление — грозу. Так, молния — огромный электричес­кий разряд — представляет собой электромагнитное явление. Если молния попадет в дерево, то оно вспыхнет и начнет выделять тепло — физики в таком случае говорят о тепловом явлении. Грохот грома и потрескивание пылающего дерева — звуковые явления.

Примеры некоторых физических явлений приведены в таблице. Взгля­ните, например, на первую строку таблицы. Что может быть общего между полетом ракеты, падением камня и вращением целой планеты? Ответ прост. Все приведенные в этой строке примеры явлений описываются одними и теми же законами — законами механического движения. С помощью этих законов можно вычислить координаты любого движущегося тела (будь то камень, ракета или планета) в любой интересующий нас момент времени.

Рис. 1.7 Примеры электромагнитных явлений

Каждый из вас, снимая свитер или расчесывая волосы пластмассовым гребнем, наверняка обращал внимание на появляющиеся при этом крохот­ные искры. И эти искры, и могучий разряд молнии относятся к одним и тем же электромагнитным явлениям и, соответственно, подчиняются одним и тем же законам. Поэтому для изучения электромагнитных явлений не стоит дожидаться грозы. Достаточно изучить, как ведут себя безопасные искорки, чтобы понять, чего следует ждать от молнии и как избежать возмож­ной опасности. Впервые такие исследования провел американский ученый Б. Франклин (1706-1790), который изобрел эффективное средство защиты от грозового разряда — молниеотвод.

Изучив физические явления по отдельности, ученые устанавливают их взаимосвязь. Так, разряд молнии (электромагнитное явление) обязательно со­провождается значительным повышением температуры в канале молнии (теп­ловое явление). Исследование этих явлений в их взаимосвязи позволило не только лучше понять природное явление — грозу, но и найти путь практиче­ского применения электромагнитных и тепловых явлений. Наверняка каж­дый из вас, проходя мимо строительной площадки, видел рабочих в защит­ных масках и ослепительные вспышки электросварки. Электросварка (способ соединения металлических деталей с помощью электрического разряда) — это и есть пример практического использования научных исследований.

4. Определяем, что же изучает физика

Теперь, когда вы узнали, что собой представляют материя и физичес­кие явления, пришла пора определить, что же является предметом изуче­ния физики. Эта наука изучает: структуру и свойства материи; физические явления и их взаимосвязь.

• подводим итоги
  

Окружающий нас мир состоит из материи. Существует два вида мате­рии: вещество, из которого состоят все физические тела, и поле.

В мире, который нас окружает, постоянно происходят изменения. Эти изменения называются явлениями. Тепловые, световые, механические, зву­ковые, электромагнитные явления — все это примеры физических явлений.

Предмет изучения физики — структура и свойства материи, физические яв­ления и их взаимосвязь.

• Контрольные вопросы
  

Что изучает физика? Приведите примеры физических явле­ний. Можно ли считать физическими явлениями события, кото­рые происходят во сне или в воображении? 4. Из каких веществ со­стоят следующие тела: учебник, карандаш, футбольный мяч, стакан, автомобиль? Какие физические тела могут состоять из стекла, металла, дерева, пластмассы?

Физика. 7 класс: Учебник / Ф. Я. Божинова, Н. М. Кирюхин, Е. А. Кирюхина. — X.: Издательство «Ранок», 2007. — 192 с.: ил.

Содержание урока


конспект урока и опорный каркас
презентация урока
интерактивные технологии
акселеративные методы обучения
Практика


тесты, тестирование онлайн
задачи и упражнения
домашние задания
практикумы и тренинги
вопросы для дискуссий в классе
Иллюстрации


видео- и аудиоматериалы
фотографии, картинки
графики, таблицы, схемы
комиксы, притчи, поговорки, кроссворды, анекдоты, приколы, цитаты
Дополнения

Нас окружает бесконечно разнообразный мир веществ и явлений.

В нем непрерывно происходят изменения.

Любые изменения, которые происходят с телами, называют явлениями.
Рождение звезд, смена дня и ночи, таяние льда, набухание почек на деревьях, сверкание молнии при грозе и так далее – все это явления природы.

Физические явления

Вспомним, что тела состоят из веществ. Заметим, что при одних явлениях вещества тел не меняются, а при других – меняются. Например, если разорвать листок бумаги пополам, то, несмотря на произошедшие изменения, бумага останется бумагой. Если же бумагу сжечь, то она превратится в пепел и дым.

Явления, при которых
могут изменяться размеры, форма тел, состояние веществ, но вещества остаются прежними, не превращаются в другие, называют физическими явлениями
(испарение воды, свечение электрической лампочки, звучание струн музыкального инструмента и т. д.).

Физические явления чрезвычайно разнообразны. Среди них различают механические, тепловые, электрические, световые
и др.

Давайте вспомним, как плывут по небу облака, летит самолет, едет автомобиль, падает яблоко, катится тележка и т. д. Во всех перечисленных явлениях предметы (тела) движутся. Явления, связанные с изменением положения какого-либо тела по отношению к другим телам, называют механическими
(в переводе с греческого «механе» означает машина, орудие).

Многие явления вызываются сменой тепла и холода. При этом происходят изменения свойств самих тел. Они меняют форму, размеры, изменяется состояние этих тел. Например, при нагревании лед превращается в воду, вода – в пар; при понижении температуры пар превращается в воду, вода – в лед. Явления, связанные с нагреванием и охлаждением тел, называют тепловыми
(рис. 35).

Рис. 35. Физическое явление: переход вещества из одного состояния в другое. Если заморозить капли воды, вновь возникнет лед

Рассмотрим электрические
явления. Слово «электричество» происходит от греческого слова «электрон» – янтарь.
Вспомните, что, когда вы быстро снимаете с себя шерстяной свитер, вы слышите легкий треск. Проделав то же в полной темноте, вы увидите еще и искры. Это простейшее электрическое явление.

Чтобы познакомиться еще с одним электрическим явлением, проделайте следующий опыт.

Нарвите маленькие кусочки бумаги, положите их на поверхность стола. Расчешите чистые и сухие волосы пластмассовой расческой и поднесите ее к бумажкам. Что произошло?

Рис. 36. Небольшие кусочки бумаги притягиваются к расческе

Тела, которые способны после натирания притягивать легкие предметы, называют наэлектризованными
(рис. 36). Молнии при грозе, полярные сияния, электризация бумаги и синтетических тканей – все это электрические явления. Работа телефона, радио, телевизора, разнообразных бытовых приборов – это примеры использования человеком электрических явлений.

Явления, которые связаны со светом, называют световыми. Свет излучают Солнце, звезды, лампы и некоторые живые существа, например жуки-светлячки. Такие тела называются светящимися.

Мы видим при условии воздействия света на сетчатку глаза. В абсолютной темноте мы видеть не можем. Предметы, которые сами не излучают свет (например, деревья, трава, страницы этой книги и др.), видны только тогда, когда они получают свет от какого-нибудь светящегося тела и отражают его от своей поверхности.

Луна, о которой мы часто говорим как о ночном светиле, в действительности является лишь своеобразным отражателем солнечного света.

Изучая физические явления природы, человек научился использовать их в повседневной жизни, быту.

1. Что называют явлениями природы?

2. Прочитайте текст. Перечислите, какие явления природы называются в нем: «Наступила весна. Солнце греет все сильнее. Тает снег, бегут ручьи. На деревьях набухли почки, прилетели грачи».

3. Какие явления называют физическими?

4. Из перечисленных ниже физических явлений в первый столбик выпишите механические явления; во второй – тепловые; в третий – электрические; в четвертый – световые явления.

Физические явления: вспышка молнии; таяние снега; спуск с горы на санках; плавление металлов; работа электрического звонка; радуга на небе; солнечный зайчик; перемещение камней, песка водой; кипение воды.

Билет №1

1. Что изучает физика. Некоторые физические термины. Наблюдения и опыты. Физические величины. Измерение физических величин. Точность и погрешность измерений.

Физика — это наука о наиболее общих свойствах тел и явлений.

Каким образом человек познает мир? Каким образом он исследует явления природы, получая научные знания о нем?

Самые первые знания человек получает из наблюдений

за природой.

Чтобы получить правильные знания порой простого наблюдения мало и нужно провести эксперимент– специально подготовленный опыт

.

Опыты проводятся ученым по заранее продуманному плану с опре­деленной целью

.

Во время опытов проводятся измерения

с помощью специальных приборов физических величин. Примерами физических величин

явля­ются: расстояние, объем, скорость, температура.

Итак, источником физических знаний являются наблюдения и опы­ты.

Физические законы основываются и проверяются на фактах, установленных опытным путем. Не менее важный способ познания – теоретическое описание явления

. Физические теории позволяют объяснить известные явления и предсказать новые, еще не открытые.

Изменения, происходящие с телами, называются физическими явлениями.

Физические явления делятся на несколько видов.

Виды физических явлений:

1. Механические явления (например, движение машин, самолетов, небесных тел, течение жидкости).

2. Электрические явления (например, электрический ток, нагревание проводников с током, электризация тел).

3. Магнитные явления (например, действие магнитов на железо, вли­яние магнитного поля Земли на стрелку компаса).

4. Оптические явления (например, отражение света от зеркал, излуче­ние световых лучей от различных источников света).

5. Тепловые явления (таяние льда, кипение воды, тепловое расширение тел).

6. Атомные явления (например, работа атомных реакторов, распад ядер, процессы, происходящие внутри звезд).

7. Звуковые
явления (звон колокола, музыка, гром, шум).

Физические термины
– это специальные слова, которыми пользуются в физике для краткости, определенности и удобства.

Физическое тело
– это каждый окружающий нас предмет. (Показ физических тел: ручка, книга, парта)

Вещество
— это всё то, из чего состоят физические тела. (Показ физических тел, состоящих из разных веществ)

Материя
– это всё то, что существует во Вселенной независимо от нашего сознания (небесные тела, растения, животные и др.)

Физические явления
– это изменения, происходящие с физическими телами.

Физические величины
— это измеряемые свойства тел или явлений.

Физические приборы
– это специальные устройства, которые предназначены для измерения физических величин и проведения опытов.

Физические величины:
высота h , масса m, путь s, скорость v , время t, температура t, объём V и т.д.

Единицы измерения физических величин:

Международная система единиц СИ:

(система интернациональная)

Основные:

Длина — 1 м — (метр)

Время — 1 с — (секунда)

Масса — 1 кг — (килограмм)

Производные:

Объем — 1 м³ — (метр кубический)

Скорость — 1 м/с — (метр в секунду)

В этом выражении:

число 10 — числовое значение времени,

буква «с» — сокращенное обозначение единицы времени (секунды),

а сочетание 10 с — значение времени.

Приставки к названиям единиц:

Чтобы было удобнее измерять физические величины, кроме основных еди­ниц используют кратные единицы, которые в 10, 100, 1000 и т.д. больше основных

г — гекто (×100) к – кило (× 1000) М – мега (× 1000 000)

1 км (километр) 1 кг (килограмм)

1 км = 1000 м = 10³ м 1 кг = 1000 г = 10³ г

Человек живет в мире природы. Ты сам и все, что тебя окружает, — воздух, деревья, река, солнце — это различные объекты природы
. С объектами природы постоянно происходят изменения, которые называются природными явлениями
.
С древних времен люди пытались понять: как и почему происходят различные явления? Как летают птицы и почему они не падают? Как может дерево плыть по воде и почему оно не тонет? Некоторые природные явления — гром и молния, солнечное и лунное затмения — пугали людей, пока ученые не выяснили, как и почему они возникают.
Наблюдая и изучая явления, происходящие в природе, люди нашли им применение в своей жизни. Наблюдая за полетом птиц (рис. 1), люди сконструировали самолет (рис. 2).

Наблюдая за плавающим деревом, человек научился строить корабли, покорил моря и океаны. Изучив способ передвижения медузы (рис. 3), ученые придумали ракетный двигатель (рис. 4). Наблюдая за молнией, ученые открыли электричество, без которого сегодня люди не могут жить и работать. Всевозможные бытовые электрические устройства (осветительные лампы, телевизоры, пылесосы) окружают нас повсюду. Различные электрические инструменты (электродрель, электропила, швейная машинка) используются в школьных мастерских и на производстве.

Ученые разделили все физические явления на группы (рис. 6):

Механические явления
— это явления, происходящие с физическими телами при их движении относительно друг друга (обращение Земли вокруг Солнца, движение автомобилей, качание маятника).
Электрические явления
— это явления, возникающие при появлении, существовании, движении и взаимодействии электрических зарядов (электрический ток, молния).
Магнитные явления
— это явления, связанные с возникновением у физических тел магнитных свойств (притяжение магнитом железных предметов, поворот стрелки компаса на север).
Оптические явления
— это явления, возникающие при распространении, преломлении и отражении света (отражение света от зеркала, миражи, появление тени).
Тепловые явления
— это явления, связанные с нагреванием и охлаждением физических тел (кипение чайника, образование тумана, превращение воды в лед).
Атомные явления
— это явления, возникающие при изменении внутреннего строения вещества физических тел (свечение Солнца и звезд, атомный взрыв).
Наблюдай и объясняй.
1. Приведи пример природного явления. 2. К какой группе физических явлений оно относится? Почему? 3. Назови физические тела, которые участвовали в физических явлениях.

Примеры физ. Физические явления

Нас окружает бесконечно разнообразный мир веществ и явлений.

В нем непрерывно происходят изменения.

Любые изменения, которые происходят с телами, называют явлениями.
Рождение звезд, смена дня и ночи, таяние льда, набухание почек на деревьях, сверкание молнии при грозе и так далее – все это явления природы.

Физические явления

Вспомним, что тела состоят из веществ. Заметим, что при одних явлениях вещества тел не меняются, а при других – меняются. Например, если разорвать листок бумаги пополам, то, несмотря на произошедшие изменения, бумага останется бумагой. Если же бумагу сжечь, то она превратится в пепел и дым.

Явления, при которых
могут изменяться размеры, форма тел, состояние веществ, но вещества остаются прежними, не превращаются в другие, называют физическими явлениями
(испарение воды, свечение электрической лампочки, звучание струн музыкального инструмента и т. д.).

Физические явления чрезвычайно разнообразны. Среди них различают механические, тепловые, электрические, световые
и др.

Давайте вспомним, как плывут по небу облака, летит самолет, едет автомобиль, падает яблоко, катится тележка и т. д. Во всех перечисленных явлениях предметы (тела) движутся. Явления, связанные с изменением положения какого-либо тела по отношению к другим телам, называют механическими
(в переводе с греческого «механе» означает машина, орудие).

Многие явления вызываются сменой тепла и холода. При этом происходят изменения свойств самих тел. Они меняют форму, размеры, изменяется состояние этих тел. Например, при нагревании лед превращается в воду, вода – в пар; при понижении температуры пар превращается в воду, вода – в лед. Явления, связанные с нагреванием и охлаждением тел, называют тепловыми
(рис. 35).

Рис. 35. Физическое явление: переход вещества из одного состояния в другое. Если заморозить капли воды, вновь возникнет лед

Рассмотрим электрические
явления. Слово «электричество» происходит от греческого слова «электрон» – янтарь.
Вспомните, что, когда вы быстро снимаете с себя шерстяной свитер, вы слышите легкий треск. Проделав то же в полной темноте, вы увидите еще и искры. Это простейшее электрическое явление.

Чтобы познакомиться еще с одним электрическим явлением, проделайте следующий опыт.

Нарвите маленькие кусочки бумаги, положите их на поверхность стола. Расчешите чистые и сухие волосы пластмассовой расческой и поднесите ее к бумажкам. Что произошло?

Рис. 36. Небольшие кусочки бумаги притягиваются к расческе

Тела, которые способны после натирания притягивать легкие предметы, называют наэлектризованными
(рис. 36). Молнии при грозе, полярные сияния, электризация бумаги и синтетических тканей – все это электрические явления. Работа телефона, радио, телевизора, разнообразных бытовых приборов – это примеры использования человеком электрических явлений.

Явления, которые связаны со светом, называют световыми. Свет излучают Солнце, звезды, лампы и некоторые живые существа, например жуки-светлячки. Такие тела называются светящимися.

Мы видим при условии воздействия света на сетчатку глаза. В абсолютной темноте мы видеть не можем. Предметы, которые сами не излучают свет (например, деревья, трава, страницы этой книги и др.), видны только тогда, когда они получают свет от какого-нибудь светящегося тела и отражают его от своей поверхности.

Луна, о которой мы часто говорим как о ночном светиле, в действительности является лишь своеобразным отражателем солнечного света.

Изучая физические явления природы, человек научился использовать их в повседневной жизни, быту.

1. Что называют явлениями природы?

2. Прочитайте текст. Перечислите, какие явления природы называются в нем: «Наступила весна. Солнце греет все сильнее. Тает снег, бегут ручьи. На деревьях набухли почки, прилетели грачи».

3. Какие явления называют физическими?

4. Из перечисленных ниже физических явлений в первый столбик выпишите механические явления; во второй – тепловые; в третий – электрические; в четвертый – световые явления.

Физические явления: вспышка молнии; таяние снега; спуск с горы на санках; плавление металлов; работа электрического звонка; радуга на небе; солнечный зайчик; перемещение камней, песка водой; кипение воды.

С давних времен люди собирали сведения о том мире, в котором они живут. Была лишь одна наука, объединяющая всю информацию о природе, которую человечество накопило на тот момент. Тогда еще люди не знали, что они наблюдают примеры физических явлений. В настоящее время такая наука носит название «естествознание».

Что изучает физическая наука

Со временем научные представления об окружающем мире заметно изменились — их стало гораздо больше. Естествознание раскололось на много отдельных наук, среди которых: биология, химия, астрономия, география и другие. В ряде этих наук не последнее место занимает физика. Открытия и достижения в этой области позволили человечеству обладать новыми знаниями. К ним можно отнести структуру и поведение различных объектов всяких размеров (начиная с гигантских звезд и заканчивая мельчайшими частицами — атомами и молекулами).

Физическое тело — это…

Существует специальный термин «материя», которым в кругах ученых называют все, что есть вокруг нас. Состоящее из материи физическое тело — это какое-либо вещество, занимающее определенное место в пространстве. Любое физическое тело в действии можно назвать примером физического явления. Опираясь на это определение, можно сказать, что любой предмет является физическим телом. Примеры физических тел: кнопка, блокнот, люстра, карниз, Луна, мальчик, облака.

Что такое физическое явление

Любая материя находится в постоянном изменении. Одни тела двигаются, другие соприкасаются с третьими, четвертые крутятся. Не зря много лет назад философом Гераклитом была произнесена фраза «Все течет, все меняется». У ученых есть даже специальный термин таким изменениям — это все явления.

К физическим явлениям относится все то, что движется.

Какие существуют типы физических явлений

Это явления, когда из-за воздействия температуры некоторые тела начинают трансформироваться (изменяется форма, размер и состояние). Пример физических явлений: под воздействием теплого весеннего солнца тают сосульки и превращаются в жидкость, с наступлением холодов лужи замерзают, кипящая вода становится паром.

• Механические.

Эти явления характеризуют смену положения одного тела по отношению к остальным. Примеры: часы идут, мяч прыгает, дерево качается, ручка пишет, вода течет. Все они находятся в движении.

• Электрические.

Характер этих явлений полностью оправдывает свое название. Слово «электричество» уходит корнями в греческий язык, где «электрон» значит «янтарь». Пример достаточно простой и многим наверняка знакомый. При резком снятии с себя шерстяного свитера слышится небольшой треск. Если проделать это, отключив в комнате свет, то можно увидеть искорки.

Тело, участвующее в явлении, которое связанно со светом, называют светящимся. В качестве примера физических явлений можно привести всем известную звезду нашей Солнечной системы — Солнце, а также любую другую звезду, лампу и даже жучка-светлячка.

Распространение звука, поведение звуковых волн при столкновениях с препятствием, а также иные явления, которые так или иначе связаны со звуком, относятся к этому типу физических явлений.

Они происходят благодаря свету. Так, например, человек и животные способны видеть, потому что есть свет. В эту группу также включены явления распространения и преломления света, его отражение от предметов и прохождение сквозь разные среды.

Теперь вы знаете, какие бывают физические явления. Однако стоит понимать, что между природными и физическими явлениями существует определенная разница. Так, при природном явлении происходит одновременно несколько физических явлений. Например, при ударе молнии в землю происходят следующие явления: магнитное, звуковое, электрическое, тепловое и световое.

Об окружающем мире. Кроме обычного любопытства, это было вызвано практическими нуждами. Ведь, например, если знаешь, как поднять
и переместить тяжелые камни, то сможешь возвести прочные стены и построить дом, жить в котором удобнее, чем в пещере или зем­лянке. А если научишься выплавлять металлы из руд и изготавли­вать плуги, косы, топоры, оружие и т. п., сможешь лучше вспахать поле и получить более высокий урожай, а в случае опасности суме ешь защитить свою землю.

В древности существовала только одна наука — она объединя­ла все знания о природе, которые накопило к тому времени человечество. В наши дни эта наука называется естествознанием.

Узнаём о физической науке

Еще одним примером электромагнитного поля является свет. С некоторы­ми свойствами света вы познакомитесь при изучении раздела 3.

3. Вспоминаем о физических явлениях

Материя вокруг нас постоянно изменяется. Некоторые тела перемеща­ются относительно друг друга, часть из них сталкиваются и, возможно, разру­шаются, из одних тел образуются другие… Перечень таких изменений можно продолжать и продолжать — недаром еще в глубокой древности философ Герак­лит заметил: «Все течет, все меняется». Изменения в окружающем нас мире, то есть в природе, ученые называют специальным термином — явления.

Рис. 1.5 . Примеры природных явлений

Рис. 1.6. Сложное природное явление — грозу можно представить как совокупность целого ряда физических явлений

Восход и закат Солнца, сход снежной лавины, извержение вулкана, бег лошади, прыжок пантеры — все это примеры природных явлений (рис. 1.5).

Чтобы лучше понять сложные природные явления , ученые разделяют их на совокупность физических явлений — явлений, которые можно опи­сать с помощью физических законов.

На рис. 1.6 показана совокупность физических явлений, образующих сложное природное явление — грозу. Так, молния — огромный электричес­кий разряд — представляет собой электромагнитное явление. Если молния попадет в дерево, то оно вспыхнет и начнет выделять тепло — физики в таком случае говорят о тепловом явлении. Грохот грома и потрескивание пылающего дерева — звуковые явления.

Примеры некоторых физических явлений приведены в таблице. Взгля­ните, например, на первую строку таблицы. Что может быть общего между полетом ракеты, падением камня и вращением целой планеты? Ответ прост. Все приведенные в этой строке примеры явлений описываются одними и теми же законами — законами механического движения. С помощью этих законов можно вычислить координаты любого движущегося тела (будь то камень, ракета или планета) в любой интересующий нас момент времени.

Рис. 1.7 Примеры электромагнитных явлений

Каждый из вас, снимая свитер или расчесывая волосы пластмассовым гребнем, наверняка обращал внимание на появляющиеся при этом крохот­ные искры. И эти искры, и могучий разряд молнии относятся к одним и тем же электромагнитным явлениям и, соответственно, подчиняются одним и тем же законам. Поэтому для изучения электромагнитных явлений не стоит дожидаться грозы. Достаточно изучить, как ведут себя безопасные искорки, чтобы понять, чего следует ждать от молнии и как избежать возмож­ной опасности. Впервые такие исследования провел американский ученый Б. Франклин (1706-1790), который изобрел эффективное средство защиты от грозового разряда — молниеотвод.

Изучив физические явления по отдельности, ученые устанавливают их взаимосвязь. Так, разряд молнии (электромагнитное явление) обязательно со­провождается значительным повышением температуры в канале молнии (теп­ловое явление). Исследование этих явлений в их взаимосвязи позволило не только лучше понять природное явление — грозу, но и найти путь практиче­ского применения электромагнитных и тепловых явлений. Наверняка каж­дый из вас, проходя мимо строительной площадки, видел рабочих в защит­ных масках и ослепительные вспышки электросварки. Электросварка (способ соединения металлических деталей с помощью электрического разряда) — это и есть пример практического использования научных исследований.

4. Определяем, что же изучает физика

Теперь, когда вы узнали, что собой представляют материя и физичес­кие явления, пришла пора определить, что же является предметом изуче­ния физики. Эта наука изучает: структуру и свойства материи; физические явления и их взаимосвязь.

• подводим итоги
  

Окружающий нас мир состоит из материи. Существует два вида мате­рии: вещество, из которого состоят все физические тела, и поле.

В мире, который нас окружает, постоянно происходят изменения. Эти изменения называются явлениями. Тепловые, световые, механические, зву­ковые, электромагнитные явления — все это примеры физических явлений.

Предмет изучения физики — структура и свойства материи, физические яв­ления и их взаимосвязь.

• Контрольные вопросы
  

Что изучает физика? Приведите примеры физических явле­ний. Можно ли считать физическими явлениями события, кото­рые происходят во сне или в воображении? 4. Из каких веществ со­стоят следующие тела: учебник, карандаш, футбольный мяч, стакан, автомобиль? Какие физические тела могут состоять из стекла, металла, дерева, пластмассы?

Физика. 7 класс: Учебник / Ф. Я. Божинова, Н. М. Кирюхин, Е. А. Кирюхина. — X.: Издательство «Ранок», 2007. — 192 с.: ил.

Содержание урока


конспект урока и опорный каркас
презентация урока
интерактивные технологии
акселеративные методы обучения
Практика


тесты, тестирование онлайн
задачи и упражнения
домашние задания
практикумы и тренинги
вопросы для дискуссий в классе
Иллюстрации


видео- и аудиоматериалы
фотографии, картинки
графики, таблицы, схемы
комиксы, притчи, поговорки, кроссворды, анекдоты, приколы, цитаты
Дополнения

Ключевые слова конспекта: Физические явления, химические явления, химические реакции, признаки химических реакций, значение физических и химических явлений.

Физические явления
— это явления, при которых обычно изменяется только агрегатное состояние веществ. Примеры физических явлений — плавление стекла, испарение или замерзание воды.

Химические явления
— это явления, в результате которых из данных веществ образуются другие вещества. При химических явлениях исходные вещества превращаются в другие вещества, обладающие другими свойствами. Примеры химических явлений — сгорание топлива, гниение органических веществ, ржавление железа, скисание молока.

Химические явления иначе называют химическими реакциями.

Условия возникновения химических реакций

О том, что при химических реакциях одни вещества превращаются в другие, можно судить по внешним признакам
: выделению теплоты (иногда света), изменению окраски, появлению запаха, образованию осадка, выделению газа.

Для начала многих химических реакций необходимо привести в тесное соприкосновение реагирующие вещества

. Для этого их измельчают и перемешивают; площадь соприкосновения реагирующих веществ при этом увеличивается. Наиболее тонкое дробление веществ происходит при их растворении, поэтому многие реакции проводят в растворах.

Измельчение и перемешивание веществ — только одно из условий возникновения химической реакции. Например. при соприкосновении древесных опилок с воздухом при обычной температуре опилки не загораются. Для того чтобы началась химическая реакция, во многих случаях необходимо нагревание веществ до определённой температуры.

Следует различать понятия «условия возникновения»

и «условия течения химических реакций»

. Так, например, чтобы началось горение, нагревание нужно только вначале, а затем реакция протекает с выделением теплоты и света, и дальнейшее нагревание не требуется. А в случае разложения воды приток электрической энергии необходим не только для начала реакции, но и для дальнейшего её протекания.

Важнейшие условия возникновения химических реакций — это:

• тщательное измельчение и перемешивание веществ;
• предварительное нагревание веществ до определённой температуры.

Значение физических и химических явлений

Большое значение имеют химические реакции. Они используются для получения металлов, пластмасс, минеральных удобрений, медикаментов и т. д., а также служат источником различных видов энергии. Так, при сгорании топлива выделяется теплота, которую используют в быту и в промышленности.

Все процессы жизнедеятельности (дыхание, пищеварение, фотосинтез и др.), протекающие в живых организмах, также связаны с различными химическими превращениями. Например, химические превращения веществ, содержащихся в пище (белков, жиров, углеводов), протекают с выделением энергии, которая используется организмом для обеспечения процессов жизнедеятельности.

0
V_V

Физические явления окружают нас все время. В каком-то смысле, всё, что мы видим — это физические явления. Но, строго говоря, их делят на несколько видов:

· механические
· звуковые
· тепловые
· оптические
· электрические
· магнитные

Пример механических явлений — это взаимодействия каких-то тел, например мяча и пола, когда мяч отскакивает при ударе. Вращение Земли — тоже механическое явление.

Звуковые явления — это распространение звука в какой-то среде, например в воздухе или в воде. К примеру, эхо, звук пролетающего самолета.

Оптические явления — всё, что связано со светом. Преломление света в призме, отражения света в воде или зеркале.

Тепловые явления связаны с тем, что различные тела меняют свою температуру и физическое / агрегатное состояние: лёд плавится и превращается в воду, вода испаряется и превращается в пар.

Электрические явления связаны с возникновением электрических зарядов. Например, когда электризуется одежда или другие ткани. Или во время грозы появляется молния.

Магнитные явления связаны с электрическими, но касаются взаимодействия магнитных полей. Например, работа компаса, северное сияние, притяжение двух магнитов друг к другу.

0
buzz

25.06.2018 оставил(а) комментарий:

Явления, при которых не происходит превращений одних веществ в другие, относят к физическим явлениям. Физические явления могут привести к изменению, например, агрегатного состояния или температуры, но состав веществ останется тем же.

Все физические явления можно разделить на несколько групп.

Механические явления – это явления, которые происходят с физическими телами при их движении относительно друг друга (обращение Земли вокруг Солнца, движение автомобилей, полёт парашютиста).

Электрические явления – это явления, которые возникают при появлении, существовании, движении и взаимодействии электрических зарядов (электрический ток, телеграфирование, молния при грозе).

Магнитные явления – это явления, связанные с возникновением у физических тел магнитных свойств (притяжение магнитом железных предметов, поворот стрелки компаса на север).

Оптические явления – это явления, которые происходят при распространении, преломлении и отражении света (радуга, миражи, отражение света от зеркала, появление тени).

Тепловые явления – это явления, которые происходят при нагревании и охлаждении физических тел (таяние снега, кипение воды, туман, замерзание воды).

Атомные явления – это явления, которые возникают при изменении внутреннего строения вещества физических тел (свечение Солнца и звезд, атомный взрыв).

0
Oleg74

25.06.2018 оставил(а) комментарий:

Природные явления — это изменения в природе. Сложные природные явления рассматривают как совокупность физических явлений — таких, которые можно описать с помощью соответствующих физических законов. Физические явления бывают тепловые, световые, механические, звуковые, электромагнитные и др.

Механические физические явления

Полет ракеты, падение камня, вращение Земли вокруг Солнца.

Световые физические явления

Вспышка молнии, свечение электрической лампочки, свет от костра, солнечные и лунные затмения, радуга.

Тепловые физические явления

Замерзание воды, таяние снега, нагрев пищи, сгорания топлива в цилиндре двигателя, лесной пожар.

Звуковые физические явления

Колокол, пение, раскаты грома.

Электромагнитные физические явления

Разряд молнии, электризация волос, притяжение магнитов.

Например, грозы можно рассматривать как совокупность молнии (электромагнитное явление), раскатов грома (звуковое явление), движения облаков и падения капель дождя (механические явления), пожара, что может возникнуть в результате попадания молнии в дерево (тепловое явление).
Изучая физические явления, ученые, в частности, устанавливают их взаимосвязь (разряд молнии — это электромагнитное явление, которое обязательно сопровождается в канале молнии значительным повышением температуры — тепловое явление). Исследование этих явлений в их взаимосвязи позволило не только лучше понять природное явление — грозу, но и найти путь для практического применения электрического разряда — электросварки металлических деталей.

Тепловые явления — обзор

§64. Природа необратимости

Все тепловые явления сводятся в конечном счете к механическому движению атомов и молекул в теле. Поэтому необратимость тепловых процессов, на первый взгляд, противоречит обратимости всех механических движений. Это противоречие на самом деле только кажущееся.

Предположим, что одно тело скользит по другому телу. Из-за трения это движение будет постепенно замедляться, и в конце концов система придет в состояние теплового равновесия; после этого движение прекратится.Кинетическая энергия движущегося тела в этом процессе превращается в теплоту, т. е. кинетическую энергию хаотического движения молекул обоих тел. Это превращение энергии в теплоту, очевидно, может осуществляться бесконечным числом способов: кинетическая энергия движения тела в целом может быть распределена между огромным числом молекул огромным числом способов. Иными словами, состояние равновесия, в котором нет макроскопического движения, может происходить несравненно большим числом способов, чем состояние, в котором сосредоточено значительное количество энергии в виде кинетической энергии упорядоченного движения тела как целое.

Таким образом, переход от неравновесного состояния к равновесному состоянию — это переход от состояния, которое может произойти небольшим числом способов, к состоянию, которое может произойти гораздо большим числом способов. Ясно, что наиболее вероятным состоянием тела (или системы тел) является то, которое может произойти наибольшим числом способов, и это будет состояние теплового равновесия. Таким образом, если система, предоставленная самой себе (т.е. закрытая система), не находится в состоянии равновесия, то ее последующее поведение почти наверняка будет состоять в том, чтобы войти в состояние, которое может произойти очень большим числом способов, т.е.е. приблизиться к равновесию.

С другой стороны, когда закрытая система достигла состояния равновесия, самопроизвольный выход из этого состояния маловероятен.

Таким образом, необратимость тепловых процессов вероятностна . Самопроизвольный переход тела из равновесного состояния в неравновесное, строго говоря, не невозможен, а лишь гораздо менее вероятен, чем переход из неравновесного состояния в равновесное. Необратимость тепловых процессов в конечном счете обусловлена ​​очень большим числом молекул, из которых состоят тела.

О маловероятности самопроизвольного выхода тела из состояния равновесия можно судить, рассматривая расширение газа в вакуум. Пусть газ первоначально находится в одной половине сосуда, разделенного перегородкой на две равные части. При открытии перегородки газ равномерно распределяется по обеим частям сосуда. Противоположный переход газа в одну половину сосуда никогда не произойдет без вмешательства извне. Причину этого легко увидеть с помощью простого расчета.Каждая молекула газа при своем движении проводит в среднем одинаковое время в каждой части сосуда; можно сказать, что вероятность найти его в любой половине сосуда равна 12. Если газ можно считать идеальным, его молекулы движутся независимо. Таким образом, вероятность одновременного нахождения двух заданных молекул в одной и той же половине сосуда равна 12×12=14; вероятность нахождения всех N молекул газа в одной половине сосуда равна 2 ^{− N} . Например, при относительно небольшом количестве газа, содержащего, скажем, 10 ²⁰ молекул, эта вероятность определяется фантастически малым числом 2 ⁻¹⁰²⁰ ≈ 10 ^−3×1019 .Другими словами, это явление можно было бы наблюдать примерно один раз за время, представленное числом 10 ^3×1019 — секунды или годы не имеют значения, поскольку секунда, год и даже время существования Земли одинаково мало по сравнению с этим огромным интервалом времени.

Аналогично малое число (10 ^−3×1010 ) может представлять вероятность того, что один эрг тепла перейдет от тела при 0°C к другому телу при 1°C.

Из этих примеров видно, что возможность сколько-нибудь заметного самопроизвольного обращения теплового процесса есть, по существу, чистая абстракция: ее вероятность настолько мала, что необратимость тепловых процессов на практике можно считать совершенно истинной.

Вероятностный характер необратимости проявляется, однако, в том, что в Природе все же бывают спонтанные отклонения от равновесия, хотя они очень малы и кратковременны; они называются колебаний . Благодаря флуктуациям, например, плотность и температура в различных малых участках тела, находящегося в равновесии, не совсем постоянны, а претерпевают весьма незначительные изменения. Например, температура 1 миллиграмма воды в равновесии при комнатной температуре будет изменяться на величину порядка 10 ^-8 градусов.Существуют также явления, в которых важную роль играют флуктуации.

Электрические явления – обзор

3.1.2.1 Электрокинетический источник

Слово электрокинетический (электро+кинетический) подразумевает электрическое явление, генерирующее электрический потенциал в результате движения электрических зарядов, ионов и жидкости в комбинации. Изучение электрокинетического механизма берет свое начало в электрохимии, особенно связанной с коллоидной наукой. Существует четыре типа явлений, а именно (1) электрофорез, (2) электроосмос, (3) потенциал течения и (4) потенциал седиментации, которые относятся к категории электрокинетического источника.Механизм электрофореза относится к движению заряженных частиц внутри жидкости из-за наличия электрического поля, когда жидкая среда остается неподвижной. Электроосмос возникает, когда нейтрально заряженная жидкость движется по электрически заряженной поверхности под действием электрического поля. С другой стороны, потенциал течения возникает, когда нейтрально заряженная жидкость вынуждена двигаться через электрически заряженную поверхность. Седиментационный потенциал возникает, когда заряженные коллоидные частицы в жидкости движутся под действием силы тяжести.Обратите внимание, что потенциалы течения и седиментации генерируют электрическое поле, когда причинная сила имеет механическую природу. С другой стороны, кинетическое движение жидкости или частицы индуцируется наличием электрического поля. В геофизическом контексте потенциал течения очень важен, поскольку он возникает из-за движения флюида внутри породы через суженные поровые пространства (Jouniaux et al., 2009). Таким образом, контекст измерений SP, относящихся к потоку жидкости в пористой среде, остается в центре внимания данного исследования.

Основной принцип механизма источника в явлении электрокинетического типа связан с образованием двойного электрического слоя (ДЭС) и «дзета»-потенциала. Внешняя поверхность объекта в электролите поглощает один конкретный вид зарядов, в результате чего поверхность объекта электрически заряжена с одной полярностью. Это сформирует облако электрического заряда рядом с объектом. Но в непосредственной близости от этого облака зарядов слой электрических зарядов противоположной полярности вызывает образование ДЭС, который затем действует как конденсатор.Схематическое изображение модели EDL и дзета-потенциала показано на рис. 3.1.1.

РИСУНОК 3.1.1. Модель двойного электрического слоя.

Обратите внимание, что дзета-потенциал на самом деле является электрокинетическим потенциалом, который представляет собой разность потенциалов между адсорбирующей поверхностью (между твердым телом и жидкостью) объекта и любым местом в диффузной зоне электролита, где электрические заряды (включая ионы) противоположной полярности равны по количеству и рассеяны случайным образом.Измеряется в милливольтах (мВ). Существуют различные модели, описывающие EDL, такие как классическая модель Гельмгольца, модель Гуи-Чепмена-Штерна (GCS), модель Бокриса-Девантана-Мюллера, модель Трасатти-Буззанки, модель Конвея и модель Маркуса. Однако модель GCS широко используется для объяснения EDL. Какую бы модель мы ни рассматривали, структура ДЭС на самом деле представляет собой сложное ионное устройство внутри жидкости с ограниченной толщиной заряженных слоев. Для краткости я ограничусь обсуждением EDL с учетом модели GCS только в дальнейшем.

Модель ДЭС ГКС (рис. 3.1.1) демонстрирует распределение зарядов внутри электролита и на границе раздела твердое тело–жидкость. Заряды одного типа (серые шарики) адсорбируются на поверхности твердого материала. Фактически адсорбция происходит на границе твердое тело–жидкость и процесс соответствует поверхностному потенциалу Ψ. Следовательно, твердая поверхность, находящаяся в непосредственном контакте с электролитом, заряжена особым типом заряда, создающим электрическое поле, отталкивающее заряды противоположной полярности (черные шарики) за счет кулоновской силы.Этот процесс в конечном итоге приводит к образованию стационарного слоя, в котором заряды не могут двигаться в поперечном направлении. Затем заряды противоположной полярности прилипают к плоскости. Плоскость неподвижных зарядов отделена на небольшом расстоянии от границы твердое тело–жидкость. Пространство между этими двумя слоями известно как область Гельмгольца, а разделяющее расстояние называется расстоянием Дебая (λD), которое составляет порядка нанометра (10−9 м). Зона с неподвижным слоем называется слоем Штерна. Вне слоя Штерна существует диффузная зона, в которой заряды могут свободно двигаться в любом направлении.Дзета-потенциал, как описано, уменьшается с увеличением расстояния от границы твердое тело-жидкость. К сожалению, дзета-потенциал трудно измерить напрямую, его значение можно оценить только с помощью моделирования. Зета-потенциал зависит от температуры окружающей среды и pH жидкости. Lorentz (1969) с точки зрения взаимодействия глины и жидкости дает эмпирическую связь между дзета-потенциалом и pH жидкости при комнатной температуре (∼300°K) как

(3.1.1)ζ=-38,6+281.0exp(-0,48×pH) мВ,

Уравнение (3. 1.1) предполагает, что дзета-потенциал в основном остается отрицательным при значительном значении рН жидкости. Фактически, Ишидо и Мизутани (1981) продемонстрировали, что дзета-потенциал всегда остается отрицательным для большинства типов горных пород, пока рН жидкости выше 2. Дзета-потенциал песка и песчаников, взаимодействующих с водой, имеет Значение рН 7–8 равно −17 мВ (Jouniax, Ishido, 2012).

Однако нас интересует потенциал течения, который является одним из членов группы электрокинетических потенциалов, так как он играет значительную роль в исследованиях течения подземных вод.Потенциал течения напрямую связан с движением жидкости через поровые пространства породы. В горных породах существуют два типа поровых пространств: первичные и вторичные. Первичные поровые пространства неразрывно связаны с матрицей породы, тогда как вторичные поровые пространства возникают из-за внешних причин, таких как трещины, стыки, пустоты и т. д. Связанные поровые пространства, которые позволяют воде течь внутри породы, приписываются физическим коэффициентам, называется проницаемостью. Таким образом, поток воды через проницаемые поровые пространства является необходимым условием для возникновения потенциала течения.Когда возникает такой поток, частицы ионов, присутствующие в воде, не движутся с той же скоростью, что и скорость потока воды через поры, поскольку подвижность частиц ионов меняется. Например, подвижность отрицательно заряженных ионов гидроксила и сульфата значительно меньше подвижности положительно заряженных ионов натрия, кальция и калия. Это вызывает зоны накопления двух видов (например, отрицательно и положительно заряженных) видов ионов. В результате зона, соответствующая заднему концу направления потока, заряжена отрицательно, а зона, соответствующая переднему концу, заряжена положительно, как если бы имелись две полярности электрической батареи.Феномен гидродинамического потенциала широко используется в моделях источников при интерпретации потока подземных вод в трещине через просачивание (Corwin, 1989; Panthulu et al., 2001; Moore et al., 2011), подповерхностный поток, определяемый топографией (Sill, 1983; Goto et al. al., 2012; Jardani et al., 2006; Revil et al., 2017), или через гидротермальный источник (Fitterman, Corwin, 1982; Finizola et al., 2004; Singarimbun et al., 2012; Byrdina et al. , 2012). Перепад давления Δp в капилляре вызывает потенциал течения Δϕs.Это связано в соответствии с уравнением Гельмгольца-Смолуховского как:

(3.1.2)Δϕs=csoΔp,

, где c _{, поэтому} — коэффициент потенциала потока, который записывается следующим образом (Roy, 2019):

(3.1.3)cso=εwζηdσe,

где ε _w — диэлектрическая проницаемость воды, ηdis динамическая вязкость воды, σ _e — эффективная электропроводность воды. Единицей для коэффициента потенциала течения c _{, поэтому} является мВ/Па, где Па является единицей измерения давления в паскалях в системе единиц СИ.

преобразование энергии | технология | Britannica

Энергия обычно и наиболее просто определяется как эквивалент или способность выполнять работу. Само слово происходит от греческого energeia: en , «в»; ergon , «работа». Энергия может быть либо связана с материальным телом, как спиральная пружина или движущийся объект, либо она может быть независимой от материи, как свет и другое электромагнитное излучение, проходящее через вакуум. Энергия в системе может быть доступна для использования только частично.Размерность энергии — это работа, которая в классической механике формально определяется как произведение массы ( м ) и квадрата отношения длины ( l ) ко времени ( t ): мл ² / т ² . Это означает, что чем больше масса или расстояние, на которое она перемещается, или чем меньше время, необходимое для перемещения массы, тем больше будет совершенная работа или тем больше будет затрачена энергия.

Развитие концепции энергии

Термин «энергия» не применялся в качестве меры способности выполнять работу до довольно позднего периода развития механики. Действительно, развитие классической механики может осуществляться без обращения к понятию энергии. Однако идея энергии восходит, по крайней мере, к Галилею в 17 веке. Он признал, что, когда вес поднимается с помощью системы шкивов, приложенная сила, умноженная на расстояние, на которое эта сила должна быть приложена (произведение, называемое по определению работой), остается постоянным, даже если любой из факторов может меняться.Понятие vis viva, или жизненной силы, величины, прямо пропорциональной произведению массы на квадрат скорости, было введено в 17 веке. В 19 веке термин энергия применялся к понятию vis viva.

Первый закон движения Исаака Ньютона признает, что сила связана с ускорением массы. Почти неизбежно, что в этом случае будет представлять интерес интегральный эффект силы, действующей на массу. Конечно, есть два вида интеграла от действия силы, действующей на массу, которые можно определить.Один — интеграл силы, действующей вдоль линии действия силы, или пространственный интеграл силы; другой — интеграл силы по времени ее действия на массу, или временной интеграл.

Вычисление пространственного интеграла приводит к величине, которая теперь принимается за изменение кинетической энергии массы в результате действия силы и составляет лишь половину vis viva. С другой стороны, временное интегрирование приводит к оценке изменения импульса массы в результате действия силы.Некоторое время велись споры о том, какая интеграция приводит к надлежащей мере силы: немецкий философ и ученый Готфрид Вильгельм Лейбниц отстаивал пространственный интеграл как единственно верную меру, тогда как ранее французский философ и математик Рене Декарт защищал временную меру. интеграл. В конце концов, в 18 веке физик Жан д’Аламбер из Франции показал правомерность обоих подходов к измерению эффекта силы, действующей на массу, и что противоречие касалось только номенклатуры.

Подытоживая, сила связана с ускорением массы; кинетическая энергия, или энергия, возникающая в результате движения, есть результат пространственного интегрирования силы, действующей на массу; импульс есть результат интегрирования во времени силы, действующей на массу; а энергия является мерой способности выполнять работу. Можно добавить, что мощность определяется как скорость передачи энергии во времени (к массе, когда на нее действует сила, или по линиям передачи от электрического генератора к потребителю).

Закон сохранения энергии (см. ниже) был независимо признан многими учеными в первой половине 19 века. Сохранение энергии в виде кинетической, потенциальной и упругой энергии в замкнутой системе в предположении отсутствия трения оказалось действенным и полезным инструментом. Далее, при ближайшем рассмотрении, трение, служащее ограничением классической механики, обнаруживается в выделении тепла, будь то на контактных поверхностях бруска, скользящего по плоскости, или в объеме жидкости, в которой весло вращается или любое другое выражение «трения».«Тепло было определено как форма энергии Германом фон Гельмгольцем из Германии и Джеймсом Прескоттом Джоулем из Англии в 1840-х годах. В это же время Джоуль экспериментально доказал связь между механической и тепловой энергией. Поскольку стало необходимо более подробное описание различных процессов в природе, подход заключался в поиске рациональных теорий или моделей процессов, которые позволяют количественно измерить изменение энергии в процессе, а затем включить его и сопутствующий ему энергетический баланс в систему. интереса, при условии общей необходимости сохранения энергии.Этот подход работал для химической энергии в молекулах топлива и окислителя, высвобождаемых при их сгорании в двигателе, для производства тепловой энергии, которая впоследствии преобразуется в механическую энергию для запуска машины; он также работал над преобразованием ядерной массы в энергию в процессах ядерного синтеза и ядерного деления.

Обнаружено новое электрическое явление в наномасштабе

ЭНН-АРБОР — В очень малых масштабах физика может стать странной. Профессор биомедицинской инженерии Мичиганского университета обнаружил новый пример такого наномасштабного явления, которое может привести к созданию более быстрых и менее дорогих портативных диагностических устройств и расширить границы в создании микромеханических устройств и устройств типа «лаборатория на чипе».

В нашем макромасштабном мире материалы, называемые проводниками, эффективно передают электричество, а материалы, называемые изоляторами или диэлектриками, — нет, если только на них не действует чрезвычайно высокое напряжение. При таких обстоятельствах «пробоя диэлектрика», например, когда молния попадает в крышу, диэлектрик (крыша в данном примере) получает необратимые повреждения.

Согласно новому открытию Алана Ханта, доцента кафедры биомедицинской инженерии, на наноуровне дело обстоит иначе.Хант и его исследовательская группа смогли провести электрический ток неразрушающим образом через стеклянную пластинку, которая обычно не является проводником.

Статья об исследовании недавно опубликована в Интернете в журнале Nature Nanotechnology.

«Это новое, действительно наномасштабное физическое явление, — сказал Хант. «В больших масштабах это не работает. Вы получаете сильный нагрев и урон.

«Важно то, насколько круто падение напряжения на диэлектрике. Когда вы дойдете до наномасштаба и сделаете свой диэлектрик чрезвычайно тонким, вы сможете добиться пробоя при скромных напряжениях, которые могут обеспечить батареи.Вы не получаете урона, потому что вы находитесь в таком маленьком масштабе, что тепло рассеивается необычайно быстро».

Эти проводящие наноразмерные диэлектрические полоски — это то, что Хант называет электродами из жидкого стекла, изготовленные в Центре ультрабыстрых оптических исследований Университета Мексики с помощью фемтосекундного лазера, который излучает световые импульсы длительностью всего квадриллионные доли секунды.

Стеклянные электроды идеально подходят для использования в устройствах «лаборатория на чипе», которые объединяют несколько лабораторных функций на одном чипе размером всего в миллиметры или сантиметры.Устройства могут привести к мгновенным домашним тестам на болезни, пищевые загрязнители и токсичные газы. Но большинству из них для работы нужен источник питания, и прямо сейчас они полагаются на провода для передачи этого питания. По словам Ханта, инженерам часто бывает трудно вставить эти провода в крошечные машины.

«Конструкция микрофлюидных устройств ограничена из-за проблем с питанием», — сказал Хант. «Но мы можем вживить электроды прямо в устройство».

Вместо того, чтобы использовать провода для передачи электричества, команда Ханта вытравливает каналы, по которым ионная жидкость может передавать электричество.Эти каналы, в 10 тысяч раз тоньше точки этой «i», физически тупиковые в местах их пересечения с микрофлюидными или нанофлюидными каналами, в которых проводится анализ на лабораторном чипе (это важно во избежание загрязнения ). Но электричество в ионных каналах может пронестись через тонкий стеклянный тупик, не повредив при этом устройство.

Это открытие является результатом несчастного случая. По словам Ханта, два канала в экспериментальном наножидкостном устройстве не совпадали должным образом, но исследователи обнаружили, что электричество проходит через устройство.

«Мы были удивлены этим, поскольку это противоречит общепринятому представлению о поведении непроводящих материалов», — сказал Хант. «При дальнейшем изучении мы смогли понять, почему это могло произойти, но только в нанометровом масштабе».

Что касается приложений электроники, Хант сказал, что проводка, необходимая в интегральных схемах, фундаментально ограничивает их размер.

«Если бы вы могли использовать обратимый пробой диэлектрика, чтобы он работал на вас, а не против вас, это могло бы существенно изменить ситуацию», — сказал Хант.

Статья называется «Электроды из жидкого стекла для нанофлюидики». Это исследование финансируется Национальным институтом здравоохранения.

Университет занимается патентной защитой интеллектуальной собственности и ищет партнеров по коммерциализации, которые помогут вывести технологию на рынок.

Инженерный колледж Мичиганского университета входит в число лучших инженерных школ страны. Его бюджет на инженерные исследования, составляющий 160 миллионов долларов в год, является одним из крупнейших среди всех государственных университетов.В штате Мичиган Инжиниринг находятся 11 академических отделов и Центр инженерных исследований Национального научного фонда. Колледж играет ведущую роль в Мичиганском мемориальном энергетическом институте Феникса и является местом расположения завода по производству наноматериалов Лурье мирового класса. Первоклассная стипендия Michigan Engineering, международный масштаб и междисциплинарная сфера деятельности объединяются, чтобы создать The Michigan Difference. Узнайте больше на www.engin.umich.edu.

Центр Алана Ханта для сверхбыстрой оптической научной биомедицинской лаборатории

Электричество — Энциклопедия Нового Света

Электричество (от греческого ήλεκτρον (электрон) «янтарь» ) — это общий термин для различных явлений, возникающих в результате наличия и течения электрического заряда. Вместе с магнетизмом это составляет фундаментальное взаимодействие, известное как электромагнетизм. Он включает в себя несколько хорошо известных физических явлений, таких как молнии, электрические поля и электрические токи. Электричество требует создания цепи между положительно заряженными и отрицательно заряженными полюсами. Таким образом, это яркий пример общего принципа, согласно которому энергия любого вида основывается на отношениях между субъектами и объектами.

Способность человека использовать электричество является одним из ключей к созданию современного технологического общества.Таким образом, электричество используется для освещения, связи, транспорта, промышленного оборудования, электроинструментов, бытовой техники, лифтов, компьютеров и все большего числа электронных товаров.

Удары молнии во время ночной грозы. Когда через атмосферу Земли текут мощные электрические токи, энергия излучается в виде света.

История электричества

Древние греки и парфяне знали о статическом электричестве от трения предметов о мех. Древние вавилоняне, возможно, имели некоторые знания о гальванике, основываясь на открытии Багдадской батареи, ^[1] , которая напоминает гальванический элемент.

Табличка с воздушным змеем Франклина в церкви Святого Стефана, Филадельфия

Итальянскому врачу Джироламо Кардано в De Subtilitate (1550) приписывают, возможно, первое различие между электрическими и магнитными силами. В 1600 году английский ученый Уильям Гилберт в De Magnete, расширил работу Кардано и ввел новое латинское слово electricus из ἤλεκτρον (электрон) , греческого слова, означающего «янтарь».«Первое использование слова электричество приписывается сэру Томасу Брауну в его работе 1646 года, Pseudodoxia Epidemica .

За Гилбертом в 1660 году последовал Отто фон Герике, который изобрел ранний электростатический генератор. Другими пионерами были Роберт Бойль, который в 1675 году заявил, что электрическое притяжение и отталкивание могут действовать в вакууме; Стивен Грей, который в 1729 году классифицировал материалы как проводники и изоляторы; и К. Ф. Дю Фэя, впервые идентифицировавшего два типа электричества, которые позже будут названы положительными и отрицательными .

Лейденская банка, тип конденсатора для электрической энергии в больших количествах, была изобретена в Лейденском университете Питером ван Мусшенбруком в 1745 году. Уильям Уотсон, экспериментируя с лейденской банкой, обнаружил в 1747 году, что разряд статического электричества эквивалентен к электрическому току.

В июне 1752 года Бенджамин Франклин продвигал свои исследования электричества и теорий посредством знаменитого, хотя и чрезвычайно опасного эксперимента по запуску воздушного змея во время грозы.После этих экспериментов он изобрел громоотвод и установил связь между молнией и электричеством. Если Франклин и запускал воздушного змея во время шторма, он делал это не так, как это часто описывают (поскольку это было бы драматично, но фатально). Либо Франклин (чаще), либо Эбенезер Киннерсли из Филадельфии (реже) считается ответственным за установление условности положительного и отрицательного электричества.

Наблюдения Франклина помогли более поздним ученым, таким как Майкл Фарадей, Луиджи Гальвани, Алессандро Вольта, Андре-Мари Ампер и Георг Саймон Ом, чьи работы легли в основу современных электрических технологий.Работы Фарадея, Вольта, Ампера и Ома почитаются обществом, поскольку в их честь названы основные единицы электрических измерений.

Вольта обнаружил, что химические реакции можно использовать для создания положительно заряженных анодов и отрицательно заряженных катодов. Когда между ними был прикреплен проводник, разница в электрическом потенциале (также известная как напряжение) вызывала ток между ними через проводник. Разность потенциалов между двумя точками измеряется в единицах вольт в знак признания работы Вольта.

В 1800 году Вольта сконструировал первое устройство для получения сильного электрического тока, позже известное как электрическая батарея. Наполеон, проинформированный о его работах, вызвал его в 1801 году для командного проведения своих экспериментов. Он получил множество медалей и наград, в том числе орден Почетного легиона.

К концу девятнадцатого века электротехника стала отдельной профессиональной дисциплиной, и инженеры-электрики считались отдельными от физиков и изобретателей.Они создали компании, которые исследовали, разрабатывали и совершенствовали методы передачи электроэнергии, и заручились поддержкой правительств всего мира для запуска первой всемирной электрической телекоммуникационной сети, телеграфной сети. Пионерами в этой области были Вернер фон Сименс, основатель Siemens AG в 1847 году, и Джон Пендер, основатель Cable & Wireless.

В конце девятнадцатого и начале двадцатого века появились такие гиганты электротехники, как Никола Тесла, изобретатель многофазного асинхронного двигателя; Сэмюэл Морс, изобретатель телеграфа дальнего действия; Антонио Меуччи, изобретатель телефона; Томас Эдисон, изобретатель первой коммерческой сети распределения электроэнергии; Джордж Вестингауз, изобретатель электровоза; Чарльз Стейнмец, теоретик переменного тока; Александр Грэм Белл, еще один изобретатель телефона и основатель успешного телефонного бизнеса.

Быстрое развитие электрических технологий в конце девятнадцатого и начале двадцатого веков привело к коммерческому соперничеству, такому как так называемая «Война токов» между системой постоянного тока (DC) Эдисона и системой переменного тока (AC) Westinghouse. метод.

Кратко о концепциях

Термин электричество включает в себя несколько связанных понятий, определенных ниже.

• Электрический заряд: Фундаментальное сохраняющееся свойство некоторых субатомных частиц, определяющее их электромагнитные взаимодействия.На электрически заряженную материю воздействуют электромагнитные поля 90 332, и они создают их.
• Электрическое поле: Эффект, создаваемый электрическим зарядом, который оказывает силу на заряженные объекты поблизости
• Электрический ток: Движение или поток электрически заряженных частиц
• Электрический потенциал (часто называемый напряжением ): Потенциальная энергия на единицу заряда, связанная со статическим электрическим полем
• Электрическое сопротивление: Мера степени сопротивления объекта прохождению электрического тока. Единицей электрического сопротивления в системе СИ является ом

.

• Электрическая проводимость: Обратная величина электрического сопротивления, измеряется в сименсах
• Электрическая энергия: Энергия, получаемая за счет потока электрического заряда через электрический проводник
• Электроэнергия: Скорость, с которой электрическая энергия преобразуется в или из другой формы энергии, такой как свет, тепло или механическая энергия
• Электрический проводник: Любой материал, легко пропускающий электрический ток
• электрический изолятор: Любой материал, препятствующий прохождению электрического тока

Концепции в деталях

Электрический заряд

Электрический заряд — это свойство некоторых субатомных частиц (например, электронов и протонов), которое взаимодействует с электромагнитными полями и вызывает между ними силы притяжения и отталкивания.Электрический заряд порождает одну из четырех фундаментальных сил природы и является сохраняющимся свойством материи, которое можно измерить количественно. В этом смысле фраза «количество электричества» используется взаимозаменяемо с фразами «заряд электричества» и «количество заряда». Заряд бывает двух видов: положительный и отрицательный. Опытным путем можно обнаружить, что объекты с одинаковым зарядом отталкиваются, а объекты с противоположным зарядом притягиваются друг к другу. Величина силы притяжения или отталкивания определяется законом Кулона.

Электрическое поле

Пространство, окружающее электрический заряд, обладает свойством, называемым электрическим полем. Это электрическое поле воздействует на другие электрически заряженные объекты. Понятие электрического поля было введено Майклом Фарадеем.

Электрическое поле представляет собой вектор в единицах СИ ньютонов на кулон (NC ^-1 ) или, что то же самое, вольт на метр (V m ^-1 ). Направление поля в точке определяется направлением электрической силы, действующей на положительный пробный заряд, помещенный в эту точку.Сила поля определяется отношением электрической силы, действующей на заряд в точке, к величине заряда, размещенного в этой точке. Электрические поля содержат электрическую энергию с плотностью энергии, пропорциональной квадрату напряженности поля. Электрическое поле должно заряжаться так же, как ускорение относится к массе, а плотность силы к объему.

Сила электрического поля действует между двумя зарядами так же, как сила гравитационного поля действует между двумя массами. Однако электрическое поле немного отличается.Гравитационная сила зависит от масс двух тел, тогда как электрическая сила зависит от величины электрических зарядов двух тел. В то время как гравитация может притягивать только две массы вместе, электрическая сила может быть притягивающей или отталкивающей силой. Если оба заряда одного знака (например, оба положительные), между ними будет действовать сила отталкивания. Если заряды противоположны, между двумя телами будет сила притяжения. Величина силы изменяется обратно пропорционально квадрату расстояния между двумя телами, а также пропорциональна произведению беззнаковых величин двух зарядов.

Электрический потенциал (напряжение)

Международный символ безопасности «Осторожно, риск поражения электрическим током» (ISO 3864), в просторечии известный как символ высокого напряжения .

Разность электрических потенциалов между двумя точками называется напряжением. Это мера способности электрического поля вызывать протекание электрического тока через электрический проводник.

Разность электрических потенциалов определяется как работа, совершаемая на единицу заряда (против электрических сил) при медленном перемещении положительного точечного заряда между двумя точками.Если одну из точек принять за точку отсчета с нулевым потенциалом, то электрический потенциал в любой точке можно определить через работу, совершаемую единицей заряда при перемещении положительного точечного заряда из этой точки отсчета в точку, в которой необходимо определить потенциал. Для изолированных зарядов за точку отсчета обычно принимают бесконечность. Напряжение измеряется в вольтах (1 вольт = 1 джоуль/кулон).

Электрический потенциал аналогичен температуре: в каждой точке пространства существует разная температура, а градиент температуры указывает направление и величину движущей силы теплового потока.Точно так же в каждой точке пространства существует электрический потенциал, и его градиент указывает направление и величину движущей силы, стоящей за движением заряда.

Электрический ток

Электрический ток представляет собой поток электрического заряда и измеряется в амперах. Примеры электрических токов включают металлическую проводимость, когда электроны проходят через проводник или проводники, такие как металлическая проволока, и электролиз, когда ионы (заряженные атомы) проходят через жидкости. Сами частицы часто движутся довольно медленно, а движущее их электрическое поле распространяется со скоростью, близкой к скорости света.

Постоянный ток (DC) представляет собой однонаправленный поток, в то время как переменный ток (AC) многократно меняет направление. Среднее время переменного тока равно нулю, но его энергоемкость (действующее значение) не равно нулю.

Закон Ома представляет собой важное соотношение, описывающее поведение электрических токов, связывая их с напряжением.

По историческим причинам считается, что электрический ток течет от самой положительной части цепи к самой отрицательной части. Определенный таким образом электрический ток называется обычным током .Сейчас известно, что в зависимости от условий электрический ток может состоять из потока заряженных частиц в любом направлении или даже в обоих направлениях сразу. Конвенция положительного к отрицательному широко используется для упрощения этой ситуации. Однако, если используется другое определение, например, «электронный ток», это должно быть указано явно.

Электрическое сопротивление

Электрическое сопротивление представляет собой степень сопротивления устройства в электрической цепи прохождению электрического тока.Для любого заданного напряжения, приложенного к электрической цепи, величина сопротивления в цепи определяет количество тока, протекающего через цепь. Связь между напряжением, током и сопротивлением в электрической цепи можно записать в виде уравнения, известного как закон Ома, приведенного ниже.

Для широкого спектра материалов и условий электрическое сопротивление не зависит от величины протекающего тока или величины приложенного напряжения.

Обратной величиной электрического сопротивления является электрическая проводимость.Единицей электрического сопротивления в системе СИ является ом.

Электроэнергия

Электрическая энергия – это энергия, хранящаяся в электрическом поле или переносимая электрическим током. Энергия определяется как способность выполнять работу, а электрическая энергия — это просто один из многих видов энергии. Примеры электрической энергии включают:

• Энергия, которая постоянно запасается в атмосфере Земли и частично высвобождается во время грозы в виде молнии
• Энергия, которая запасается в катушках электрического генератора на электростанции, а затем передается по проводам потребителю; потребитель затем платит за каждую полученную единицу энергии
• Энергия, которая хранится в конденсаторе и может быть высвобождена для управления током по электрической цепи

Электроэнергия

Электроэнергия — это скорость производства или потребления электроэнергии, измеряемая в ваттах (Вт).

Электростанция, работающая на ископаемом топливе, или атомная электростанция преобразуют тепло в электрическую энергию, и чем быстрее станция сжигает топливо, при условии постоянной эффективности преобразования, тем выше ее выходная мощность. Мощность электростанции обычно указывается в мегаваттах (миллионах ватт). Затем электрическая энергия передается потребителям по линиям электропередач.

Каждый потребитель использует приборы, преобразующие электрическую энергию в другие виды энергии, такие как тепло (в электродуговых печах и электронагревателях), свет (в электрических лампочках и люминесцентных лампах) или движение, т. е. кинетическую энергию (в электродвигатели).Как и электростанция, каждое устройство также оценивается в ваттах, в зависимости от скорости, с которой оно преобразует электрическую энергию в другую форму. Электростанция должна производить электроэнергию с той же скоростью, с которой ее потребляют все подключенные к ней электроприборы.

Неядерная электроэнергия классифицируется как зеленая или коричневая электроэнергия. Зеленая энергия является более чистым альтернативным источником энергии по сравнению с традиционными источниками и получена из возобновляемых источников энергии, которые не производят ядерных отходов; примеры включают энергию, полученную из ветра, воды, солнца, тепла, воды, горючих возобновляемых источников энергии и отходов.Электричество из угля, нефти и природного газа известно как традиционная энергия или «коричневое» электричество.

Закон Ома

Источник напряжения, В, пропускает электрический ток, I, через резистор, R . Три величины подчиняются закону Ома: V = IR

Закон Ома гласит, что в электрической цепи ток, проходящий через проводник от одной конечной точки проводника к другой, прямо пропорционален разности потенциалов (то есть падению напряжения или напряжению) на двух концевых точках. и обратно пропорциональна сопротивлению проводника между двумя точками.

В математических терминах это записывается как:

I=VR{\displaystyle I={\frac {V}{R}}}

где I — ток, В — разность потенциалов, а R — постоянная, называемая сопротивлением . Разность потенциалов также известна как падение напряжения и иногда обозначается E вместо V . Этот закон обычно действителен в большом диапазоне значений тока и напряжения, но он нарушается, если условия (такие как температура) меняются чрезмерно.

Единицей силы тока в системе СИ является ампер; разность потенциалов равна вольту; а сопротивление — ом. Один ом равен одному вольту на ампер. Закон назван в честь физика Георга Ома, опубликовавшего его в несколько более сложной форме в 1826 году. Приведенное выше уравнение не могло существовать до тех пор, пока не был определен ом, единица сопротивления (1861, 1864).

Электрические явления в природе

• Материя: Атомы и молекулы удерживаются вместе электрическими силами между заряженными частицами.
• Молния: Электрические разряды в атмосфере.
• Магнитное поле Земли: создается электрическими токами, циркулирующими в ядре планеты.
• Иногда из-за солнечных вспышек может создаваться явление, известное как скачок напряжения.
• Пьезоэлектричество: способность некоторых кристаллов генерировать напряжение в ответ на приложенное механическое воздействие.
• Трибоэлектричество: Электрический заряд, полученный при контакте или трении между двумя различными материалами.
• Биоэлектромагнетизм: электрические явления в живых организмах.
  • Биоэлектричество: Многие животные чувствительны к электрическим полям, некоторые (например, акулы) больше, чем другие (например, люди). Большинство из них также генерируют собственные электрические поля.
    • Гимнотиформы, такие как электрический угорь, преднамеренно создают сильные поля, чтобы обнаружить или оглушить свою добычу.
    • Нейроны нервной системы передают информацию с помощью электрических импульсов, известных как потенциалы действия.

Использование электроэнергии

Сегодня электричество используется во многих наших бытовых приборах и инструментах.Примеры включают освещение, связь, промышленное оборудование, электроинструменты, транспортные средства, компьютеры, бытовую технику, лифты и многие другие электронные товары. Электричество так широко используется из-за его относительной легкости передачи и легкости, с которой энергия, которую оно несет, может быть использована для выполнения полезной работы.

Единицы СИ для электричества и магнетизма

См.

также

Примечания

Ссылки

Ссылки ISBN поддерживают NWE за счет реферальных сборов

• Каллистер, Уильям Д. Материаловедение и инженерия: введение. Нью-Йорк: Wiley and Sons, 2006. ISBN 0471736961.
• Гибилиско, Стан. Демистификация электричества. Нью-Йорк: McGraw-Hill, 2005. ISBN 0071439250.
• Саслоу, Уэйн и Лейн Х. Сили. Электричество, магнетизм и свет. Американский журнал физики 74 (4) (2006): 365.
• Янг, Хью Д. и Роджер А. Фридман. Физика для ученых и инженеров, 11-е издание. Сан-Франциско: Пирсон, 2003.ISBN 080538684X.

Внешние ссылки

Все ссылки получены 18 сентября 2017 г.

Кредиты

New World Encyclopedia автора и редактора переписали и дополнили статью Wikipedia
в соответствии со стандартами New World Encyclopedia . Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с надлежащим указанием авторства. Упоминание должно быть выполнено в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на авторов New World Encyclopedia , так и на самоотверженных добровольных участников Фонда Викимедиа.Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних вкладов википедистов доступна исследователям здесь:

История этой статьи с момента ее импорта в New World Encyclopedia :

Примечание. На использование отдельных изображений, которые лицензируются отдельно, могут распространяться некоторые ограничения.

Электродвигатели и генераторы: преобразование электрической и механической энергии — видео и расшифровка урока

Электромагнетизм

И моторы, и генераторы работают из-за того, что называется электромагнитной индукцией .Обнаруженный Майклом Фарадеем, это когда напряжение индуцируется изменяющимся магнитным полем. С помощью электромагнитной индукции электрический ток может быть получен в катушке с проводом путем перемещения магнита внутрь или из этой катушки или путем перемещения катушки через магнитное поле. В любом случае, напряжение создается движением.

Величина индуцируемого напряжения зависит от количества витков в катушке провода, а также от скорости, с которой магнит перемещается по катушке. Большее количество катушек означает, что индуцируется большее количество напряжения.Точно так же, чем быстрее магнит перемещается по катушке, тем больше напряжение вы получаете.

Какое отношение это имеет к двигателям и генераторам? Итак, генератор производит электричество, вращая катушку в постоянном магнитном поле, а в двигателе через катушку проходит ток, который заставляет ее вращаться. В обоих случаях используется закон электромагнитной индукции Фарадея, позволяющий вам производить электричество в вашем доме, а затем использовать его для уборки пола, мытья посуды в посудомоечной машине, сохранения свежести продуктов в холодильнике и многого другого.

Помните, мы говорили, что двигатель и генератор — это одно и то же устройство, но с противоположными результатами? Здесь мы имеем в виду, что поток электричества обращен вспять, а не то, что сама машина работает в обратном направлении. Таким образом, вы не можете просто взять генератор и превратить его в двигатель, «изменив местами» компоненты машины. Точно так же с электродвигателем вы не можете просто щелкнуть выключателем, который заставляет компоненты работать в обратном направлении для производства электроэнергии. Вместо этого вам нужно изменить направление потока электричества: внутрь для двигателя и наружу для генератора.

Переменный и постоянный ток

Вы когда-нибудь слышали о переменном/постоянном токе? Мы не говорим об австралийской рок-группе — это все-таки урок физики! Когда мы говорим о AC и DC для двигателей и генераторов, мы говорим о переменном токе и постоянном токе. Как следует из названия, переменный ток меняет направление при протекании по цепи. Напротив, постоянный ток не меняет направление при протекании по цепи.

Двигатели и генераторы обычно бывают переменного или постоянного тока.Тип тока, используемого в устройстве, зависит от того, что вас больше интересует: эффективность или стоимость. Например, двигатели и генераторы переменного тока более эффективны, но и стоят дороже. Большая часть электроники, которую вы используете, например, ваш мобильный телефон и планшет, зависят от источника переменного тока из-за его эффективности. Большинство гибридных и электрических автомобилей также используют переменный ток.

Вы, наверное, слышали и о Томасе Эдисоне, и о Николе Тесле, но знаете ли вы, что они были вовлечены в долгую жаркую битву за эти два типа течения? Хотите верьте, хотите нет, но такие простые вещи, как переменный и постоянный токи, долгое время вызывали широко распространенные споры и конфликты!

В то время как Эдисон был ярым сторонником постоянного тока, Тесла поддерживал использование переменного тока.Оба были упрямыми, решительными людьми, и конфликт между ними привел к высоким ставкам, клеветническим кампаниям и натянутым отношениям между двумя мужчинами. В конце концов, поскольку переменный ток лучше подходит для передачи больших объемов энергии на большие расстояния, он одержал победу в этой «текущей битве». В результате сегодня ваш дом, офис и большинство других зданий подключены к сети переменного тока.

Резюме урока

Хотя вы можете назвать их одним и тем же устройством, генератор и электродвигатель на самом деле больше похожи на две стороны одной медали.Генератор преобразует механическую энергию в электрическую, а двигатель наоборот – преобразует электрическую энергию в механическую. Оба устройства работают из-за электромагнитной индукции , когда напряжение индуцируется изменяющимся магнитным полем.

Двигатели и генераторы обычно бывают либо переменного тока , либо постоянного тока , что означает, что они работают на переменном или постоянном токе. Как следует из их названий, переменный ток меняет направление при протекании, в то время как постоянный ток не меняет направления при движении по цепи.

Большинство устройств, с которыми вы знакомы, используют переменный ток, потому что он намного эффективнее постоянного. Гибридные и электрические транспортные средства, ваш дом, ваш мобильный телефон и даже ваш офис подключены к сети переменного тока. Но даже несмотря на то, что они используют один и тот же ток, важно помнить, что вы не можете «переключить» двигатель на генератор или генератор на двигатель. То, что перевернуто, — это поток электричества, а не деятельность самой машины.

Результаты обучения

После того, как вы закончите этот урок, вы должны уметь:

• Объяснять, почему генераторы и электрические двигатели похожи на две стороны одной медали
• Опишите, как работают генераторы и двигатели благодаря электромагнитной индукции
• Различия между переменным и постоянным током, плюсы и минусы каждого

Анатомия электромагнитной волны

Энергия, мера способности выполнять работу, имеет множество форм и может переходить из одного типа в другой.Примеры накопленной или потенциальной энергии включают батареи и воду за плотиной. Объекты в движении являются примерами кинетической энергии. Заряженные частицы, такие как электроны и протоны, при движении создают электромагнитные поля, и эти поля переносят тип энергии, который мы называем электромагнитным излучением или светом.

Что такое электромагнитные и механические волны?

Механические волны и электромагнитные волны — два важных способа переноса энергии в окружающий нас мир.Волны в воде и звуковые волны в воздухе — два примера механических волн. Механические волны вызываются возмущением или вибрацией материи, будь то твердое тело, газ, жидкость или плазма. Вещество, через которое распространяются волны, называется средой. Водяные волны образуются при колебаниях в жидкости, а звуковые волны — при колебаниях в газе (воздухе). Эти механические волны распространяются через среду, заставляя молекулы сталкиваться друг с другом, подобно падающим костяшкам домино, передающим энергию от одной к другой.Звуковые волны не могут распространяться в космическом вакууме, потому что нет среды для передачи этих механических волн.

Классические волны переносят энергию без переноса вещества через среду. Волны в пруду не переносят молекулы воды с места на место; скорее, энергия волны проходит через воду, оставляя молекулы воды на месте, как жук, прыгающий поверх ряби на воде.

Когда воздушный шар трется о волосы, создается астатический электрический заряд, заставляющий их отдельные волосы отталкиваться друг от друга.Кредит: Джинджер Мясник

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ

Электричество может быть статичным, как энергия, от которой ваши волосы встают дыбом. Магнетизм также может быть статичным, как в магните на холодильник. Изменяющееся магнитное поле вызывает изменяющееся электрическое поле, и наоборот — они связаны между собой. Эти изменяющиеся поля образуют электромагнитные волны. Электромагнитные волны отличаются от механических волн тем, что для их распространения не требуется среда. Это означает, что электромагнитные волны могут распространяться не только в воздухе и твердых материалах, но и в космическом вакууме.

В 1860-х и 1870-х годах шотландский ученый по имени Джеймс Клерк Максвелл разработал научную теорию для объяснения электромагнитных волн. Он заметил, что электрические поля и магнитные поля могут соединяться вместе, образуя электромагнитные волны. Он обобщил эту взаимосвязь между электричеством и магнетизмом в то, что сейчас называют «уравнениями Максвелла».

Генрих Герц, немецкий физик, применил теории Максвелла к производству и приему радиоволн.Единица частоты радиоволн — один цикл в секунду — названа герцем в честь Генриха Герца.

Его эксперимент с радиоволнами решил две проблемы. Во-первых, он продемонстрировал в бетоне то, что Максвелл только теоретизировал, — что скорость радиоволн равна скорости света! Это доказало, что радиоволны были формой света! Во-вторых, Герц обнаружил, как сделать так, чтобы электрические и магнитные поля отделялись от проводов и становились свободными, как волны Максвелла — электромагнитные волны.

ВОЛНЫ ИЛИ ЧАСТИЦЫ? ДА!

Свет состоит из дискретных пакетов энергии, называемых фотонами. Фотоны обладают импульсом, не имеют массы и движутся со скоростью света. Весь свет обладает как корпускулярными, так и волновыми свойствами. То, как прибор устроен для восприятия света, влияет на то, какие из этих свойств наблюдаются. Прибор, который преломляет свет в спектр для анализа, является примером наблюдения волнообразного свойства света. Детекторы, используемые в цифровых камерах, наблюдают корпускулярную природу света: отдельные фотоны высвобождают электроны, которые используются для обнаружения и хранения данных изображения.

ПОЛЯРИЗАЦИЯ

Одним из физических свойств света является то, что он может быть поляризован. Поляризация — это измерение выравнивания электромагнитного поля. На рисунке выше электрическое поле (выделено красным) вертикально поляризовано. Подумайте о том, чтобы бросить фрисби в частокол. В одном направлении оно пройдет, в другом будет отвергнуто. Это похоже на то, как солнцезащитные очки способны устранять блики, поглощая поляризованную часть света.

ОПИСАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ЭНЕРГИИ

Термины свет, электромагнитные волны и излучение относятся к одному и тому же физическому явлению: электромагнитной энергии.Эта энергия может быть описана частотой, длиной волны или энергией. Все три связаны математически так, что если вы знаете одно, вы можете вычислить два других. Радио и микроволны обычно описываются с точки зрения частоты (Герцы), инфракрасный и видимый свет — с точки зрения длины волны (метры), а рентгеновские и гамма-лучи — с точки зрения энергии (электрон-вольты). Это научное соглашение, которое позволяет удобно использовать единицы измерения, которые не являются ни слишком большими, ни слишком маленькими.

ЧАСТОТА

Количество гребней, которые проходят данную точку в течение одной секунды, описывается как частота волны.Одна волна — или цикл — в секунду называется герцем (Гц) в честь Генриха Герца, который установил существование радиоволн. Волна с двумя циклами, которые проходят точку за одну секунду, имеет частоту 2 Гц.

ДЛИНА ВОЛНЫ

Электромагнитные волны имеют гребни и впадины, подобные морским волнам. Расстояние между гребнями и есть длина волны. Самые короткие длины волн составляют лишь доли размера атома, в то время как самые длинные волны, изучаемые в настоящее время учеными, могут быть больше, чем диаметр нашей планеты!

ЭНЕРГИЯ

Электромагнитную волну также можно описать с точки зрения ее энергии — в единицах измерения, называемых электрон-вольтами (эВ).Электрон-вольт — это количество кинетической энергии, необходимой для перемещения электрона через потенциал в один вольт. Двигаясь по спектру от длинных волн к коротким, энергия увеличивается по мере сокращения длины волны. Представьте себе скакалку, концы которой тянут вверх и вниз. Требуется больше энергии, чтобы веревка имела больше волн.

К началу страницы  | Далее: Волновое поведение

Цитата

АПА

Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства, Управление научной миссии.