Elektrika in magnetizem (elektrodinamika) preučujeta elektromagnetne interakcije. Nosilec teh interakcij je elektromagnetno polje; je kombinacija dveh med seboj povezanih polj: magnetnega in električnega.

Nauki o elektriki danes temeljijo na Maxwellovih enačbah, določajo polja skozi njihove vrtince in izvor.

Električna dejstva v zgodovini

Električni pojavi so znani že od antičnih časov, med njimi je mogoče razlikovati naslednja dejstva:

1. Okoli leta 500 pr e. Thales iz Mileta je odkril, da jantar, podrgnjen z volno, zlahka pritegne rahel kos. Tudi njegova hčerka je pri čiščenju jantarnega vretena z volno videla ta učinek. Beseda "elektron" je iz grščine prevedena kot "jantar", od tod tudi izraz "elektrika". Ta koncept je uvedel V. Angleški zdravnik Gilbert iz 16. stoletja. Po nizu poskusov je odkril, da se številne snovi naelektrijo.
2. V Babilonu (pred 4000 leti) so odkrili glinene posode z bakrenimi in železnimi palicami. Na dnu je bil bitumen, ki izolira material. Palice so bile ločene z ocetno ali citronsko kislino, kar pomeni, da ta najdba spominja na galvansko celico. Zlato na babilonski nakit je bilo naneseno z galvanizacijo.

Elektromagnetno polje

Definicija 1

Elektromagnetno polje je vrsta snovi, skozi katero nastane elektromagnetna interakcija med delci z električnim nabojem. To je vrsta snovi, ki prenaša delovanje elektromagnetnih sil.

Elektrika je koncept elektromagnetnega polja. Ne smemo pozabiti, da se izraz "polje" v fiziki uporablja za označevanje številnih vsebinsko različnih konceptov, ki vključujejo naslednje:

1. Beseda "polje" v celoti označuje porazdelitev katere koli fizične količine, skalarne ali vektorske. Pri proučevanju, na primer, toplotnega stanja na različnih točkah medija se poroča o skalarnem temperaturnem polju. Ko obravnavamo proces mehanskih vibracij v elastičnem mediju, govorimo o mehanskem valovnem polju. V teh primerih koncept "polja" opisuje fizično stanje materialnega okolja, ki ga proučujemo.
2. Posebna vrsta snovi se imenuje tudi polje. Izraz polje (kot vrsta materije) se je pojavil zaradi splošnega problema interakcije. Teorija, kjer se delovanje sil v trenutku prenese skozi skupno praznino, se imenuje teorija delovanja na velike razdalje. Teorija, ki pravi, da se delovanje sil prenaša s končno hitrostjo skozi vmesni snovni medij, se imenuje teorija delovanja na kratke razdalje.

Električna in magnetna polja se običajno obravnavajo ločeno, čeprav v resnici ni "čisto" magnetnih ali "čisto" električnih pojavov. Obstaja samo en elektromagnetni proces. Delitev elektromagnetne interakcije na magnetno in električno, kot tudi delitev enotnih elektromagnetnih sil na magnetno in električno je pogojna in tako pogojenost zlahka dokazujemo. Terminologija je prav tako konvencionalna - "magnetne", "električne" sile.

Električni naboj

Definicija 2

Električni naboj je inherentna lastnost, ki je lastna nekaterim "najenostavnejšim" delcem snovi - "elementarnim" delcem. Električni naboj z energijo, maso itd. ustvarja "kompleks" osnovnih lastnosti delcev.

Od znanih osnovnih delcev imajo električni naboj le pozitroni, elektroni, antiprotoni, protoni, nekateri hiperoni in mezoni ter njihovi antidelci. Hkrati nevtrini, nevtroni, nevtralni hiperoni in mezoni ter njihovi antidelci, pa tudi fotoni nimajo električnega naboja.

Znani sta samo dve vrsti električnih nabojev, ki se običajno imenujejo negativni in pozitivni (pojma "negativne" in "pozitivne" električne energije je prvič uvedel W. Franklin (ZDA) v 18. stoletju).

Neposredna določitev vrednosti osnovnega naboja je bila izvedena v letih 1909 - 1904. A.F. Ioffe (Rusija), kot tudi R.E. Milliken (ZDA). Po poskusih Ioffeja in Millikana je hipoteza o obstoju podelektronov, tj. naboje, ki so manjši od naboja elektrona.

Takega naboja ni mogoče ločiti od delcev, ki jim pripada. Splošna neuničljivost materije potegne za seboj neuničljivost električnega naboja. Zakonom o gibalni količini, ohranitvi mase, energije in vrtilni količini, ki so priljubljeni v teoretični mehaniki, moramo dodati še zakon o ohranitvi električnega naboja: v zaprtem sistemu delcev ali teles ima algebraična vsota nabojev konstanto vrednosti, ne glede na to, kateri procesi se dogajajo v tem sistemu. Splošni zakon o ohranjanju naboja sta eksperimentalno vzpostavila M. Faraday (Anglija) in F. Epinus (Rusija).

Prisotnost elektromagnetnega mikropolja je povezana z gibanjem vsakega elementarnega naboja. Omeniti velja, da so električna in magnetna polja, ki jih proučujeta makroskopska in elektrostatika, elektrodinamika, postala povprečna: vsa predstavljajo superpozicijo ali superpozicijo mikropolj, kar ustvarja veliko zbirko gibljivih elementarnih nabojev. Kot kažejo izkušnje, je lahko tudi povprečno električno polje popolnoma drugačno od nič le, če je njegov "vir" - makronaboj - popolnoma mirujoč in tudi, ko je v gibanju.

Seja se bliža in čas je, da preidemo od teorije k praksi. Čez vikend smo sedeli in razmišljali, da bi mnogim študentom koristilo, če bi imeli na dosegu roke zbirko osnovnih fizikalnih formul. Suhe formule z razlago: kratko, jedrnato, nič odveč. Zelo uporabna stvar pri reševanju problemov, veš. In med izpitom, ko bi vam lahko iz glave »skočilo« ravno tisto, kar ste se dan prej naučili na pamet, bo tak izbor odlično služil.

Največ problemov je običajno zastavljenih v treh najbolj priljubljenih oddelkih fizike. to Mehanika, termodinamika in Molekularna fizika, elektrika. Vzemimo jih!

Osnovne formule v fizikalni dinamiki, kinematiki, statiki

Začnimo z najpreprostejšim. Dobri stari najljubši ravni in enotni gibi.

Kinematične formule:

Seveda ne pozabimo na gibanje v krožnici, potem pa preidemo na dinamiko in Newtonove zakone.

Po dinamiki je čas, da razmislimo o pogojih ravnovesja teles in tekočin, tj. statika in hidrostatika

Zdaj predstavljamo osnovne formule na temo "Delo in energija". Kje bi bili brez njih?

Osnovne formule molekularne fizike in termodinamike

Končajmo razdelek mehanike s formulami za nihanje in valovanje ter preidimo na molekularno fiziko in termodinamiko.

Faktor učinkovitosti, zakon Gay-Lussac, enačba Clapeyron-Mendeleev - vse te formule, drage srcu, so zbrane spodaj.

Mimogrede! Zdaj je popust za vse naše bralce 10% na .

Osnovne formule v fiziki: elektrika

Čas je, da preidemo na elektriko, čeprav je manj priljubljena od termodinamike. Začnimo z elektrostatiko.

In ob taktu bobna zaključimo s formulami za Ohmov zakon, elektromagnetno indukcijo in elektromagnetna nihanja.

To je vse. Seveda bi lahko naštevali celo goro formul, a to ne koristi. Ko je formul preveč, se zlahka zmedeš in si celo stopiš možgane. Upamo, da vam bo naša goljufija z osnovnimi fizikalnimi formulami pomagala hitreje in učinkoviteje rešiti vaše najljubše probleme. In če želite nekaj razjasniti ali niste našli prave formule: vprašajte strokovnjake študentski servis. Naši avtorji hranijo na stotine formul v glavi in ​​težave lomijo kot orehe. Kontaktirajte nas in kmalu bo vsaka naloga kos vam.

Vlaganja v znanje se vedno najbolj povrnejo.
Benjamin Franklin

ŠKATLA KVALITETNIH PROBLEMOV IZ FIZIKE
ELEKTRIKA

Opozarjam bralce 50 visokokakovostnih fizikalnih problemov na temo: "Elektrika", pa tudi nekaj zanimivih dejstev...
Atmosferska elektrika:
Strela nad bruhajočim vulkanom.
Biološka elektrika:
Električne ribe.
Fizika in vojaška tehnologija:
Galvanski udarni rudnik.
In po tradiciji... malo slikanja :-)
Naloge so razdeljene v tri skupine:
1) Elektrifikacija teles;
2) Prevodniki in dielektriki. Elektrika;
3) .

Benjamin Franklin(01/17/1706–04/17/1790) - politik, diplomat, znanstvenik, izumitelj, novinar, založnik. Prvi Američan, ki je postal tuji član Ruske akademije znanosti.
Benjamin Franklin imenovana ena vrsta naboja pozitivno"+" in drugo negativno"–"; pojasnil princip delovanja Leyden kozarec, ki je ugotovil, da glavno vlogo pri tem igra dielektrik, ki ločuje prevodne plošče; ugotovil identiteto atmosferske in s trenjem ustvarjene elektrike in zagotovil dokaz električna narava strele; ugotovil, da kovinske točke, povezane s tlemi, odstranjujejo električne naboje iz naelektrenih teles tudi brez stika z njimi in predlagal leta 1752 projekt strelovoda.
Predlagal idejo električni motor in prikazal »električno kolo«, ki se vrti pod vplivom elektrostatičnih sil; prvič uporabljen električna iskra za eksplozijo smodnika...
David Martin(David Martin; 01.04.1737–30.12.1797) - britanski slikar in graver.

Elektrifikacija teles

Naloga št. 1
Zakaj med delovanjem občasno preskoči iskra med jermenom in jermenico, na kateri je oblečen?

Naloga št. 2
Za kakšen namen pri eksplozivni proizvodnji je treba pogonske jermene obdelati z antistatično (prevodno) pasto in jermenice ozemljiti?

Naloga št. 3
Ali je pri jermenskem pogonu lahko samo jermen elektrificiran, jermenica pa ostane nenapolnjena? Zakaj? Predpostavimo, da jermenica ni ozemljena.

Naloga št. 4
V tekstilnih tovarnah se niti pogosto prilepijo na glavnike mikalnih strojev, se zapletajo in zlomijo. Za boj proti temu pojavu se v delavnicah umetno ustvari visoka vlažnost. Pojasnite fizikalno bistvo tega ukrepa.

Problem #5
Zakaj se dve nasprotno nabiti kroglici, obešeni na nitke, privlačita, a takoj po stiku odbijata?

ATMOSFERSKA ELEKTRIKA
Strela nad bruhajočim vulkanom

Pojav strele nad bruhajočim vulkanom povzročajo: seizmološki procesi, pa tudi procese, ki se pojavljajo v oblakih med navadnimi nevihtami. Električni naboji lahko nastanejo zaradi piezoelektričnih, triboelektričnih in podobnih pojavov med prelomi in premiki kamninskih plasti, ki spremljajo vulkanski izbruh.
Naboji nastajajo tudi med trenjem med delci pepela, ki letijo iz kraterja vulkana.. Pri navadnih nevihtah nastane potencialna razlika, ki se nato razelektri v strelo, ker se težje kapljice ali kosi ledu zaradi svoje teže naberejo v nižjih plasteh nevihtnega oblaka, majhne, ​​lahke pa dvigajoči se zračni tokovi dvignejo v zgornji del. Akumulirajo nasprotne naboje, ki po določeni napetosti prodrejo v zračno plast. Vsota teh še ne povsem raziskanih »zemeljskih« in »nebeških« pojavov in prikliče strelo nad bruhajočim vulkanom.

Že skoraj 2000 let je znano, da vulkanske izbruhe včasih spremljajo tudi udari strele. Leta 79 po Kr Plinij mlajši, gledam izbruh Vezuva, je posnel, da so se nad kraterjem zbrali temni oblaki in da so strele bliskale.

Bryullov Karl Pavlovič(23.12.1799–23.6.1852) - ruski slikar, monumentalist, vidni predstavnik akademizma.
Pompeji- starorimsko mesto blizu Neaplja, posledično pokopano pod plastjo vulkanskega pepela Izbruh Vezuva 24. avgust 79 AD.

Problem št. 6
Zakaj električarji pri popravilih električnih omrežij in napeljav nosijo gumijaste rokavice, gumijaste čevlje, stojijo na gumijastih podlogah in uporabljajo orodje s plastičnimi ročaji?

Problem št. 7
Delavci v tiskarni, ki zvijajo zvitke papirja, nosijo gumijaste rokavice in gumijaste škornje. Razloži zakaj.

Problem št. 8
Električnega polja ne moremo videti, slišati, se dotakniti itd., saj ne vpliva neposredno na čute. Kako ugotoviti obstoj električnega polja?

Za radovedneže: Izraz elektrika(»jantar«: starogrško ηλεκτρον – elektron, "jantar", Angleščina elektron) je leta 1600 uvedel angleški naravoslovec William Gilbert v svojem eseju »O magnetu, magnetnih telesih in velikem magnetu – Zemlji«, kjer pojasnjuje delovanje magnetnega kompasa in opisuje nekatere poskuse z naelektrenimi telesi.

Problem št. 9
Ko z dlanjo božate mačji kožuh, lahko v temi opazite majhne iskrice, ki se pojavljajo med roko in kožuhom. Kaj je vzrok za iskre?

Problem št. 10
Na tanek curek vode nanesite naelektreni glavnik. Opaženo zapišite v obliki risbe in pospremite s komentarjem.

Problem št. 11
Vprašanje za urejene in pozorne gospodinje;-) Kje se pri vas doma najhitreje nabira prah? Zakaj?

Problem št. 12
Zakaj se vam pri česanju las s plastičnim glavnikom zdi, da se lasje »prilepijo« nanje (včasih slišite rahlo prasketanje; v temi se pojavijo majhne iskrice)?

Problem št. 14
Zakaj se naelektrijo najmanjše kapljice, ki sestavljajo dišeči tok kolonjske vode, parfuma ali laka za lase, pridobljene s stekleničko z razpršilom?

Problem št. 15
Dežne kaplje in snežinke so skoraj vedno električno nabite. Zakaj?

Prevodniki in dielektriki. Elektrika

Problem št. 16
Zakaj je mogoče stekleno paličico s trenjem naelektriti, medtem ko jo držimo v roki, kovinske palice ne?

Problem št. 17
Kaj morate storiti, da naelektrite kovinski predmet, na primer žlico?

Problem št. 18
Zakaj lahko priključitev na vodovodno pipo služi kot način ozemljitve?

Problem št. 19
Zakaj se mokri lasje med česanjem ne naelektrijo?

Problem št. 20
Zakaj električni poskusi največkrat ne uspejo v vlažnem vremenu ali ko je notranja vlažnost visoka?

Ena izkušnja Cenim več kot tisoč mnenj,
rojen samo iz domišljije...
Mihail Vasiljevič Lomonosov

Fedorov Ivan Kuzmič(1853–1915?) – ruski zgodovinski slikar, žanrski slikar.

Junija 1764 je hišo obiskala Katarina II Mihail Lomonosov in si dve uri ogledal »dela mozaične umetnosti, na novo izumljene fizične instrumente Lomonosova in nekatere fizikalni in kemijski poskusi».
Na sliki Ivan Kuzmič Fedorov stoječ pred cesarico Katarino II elektrostatični stroj s steklenim valjem, ki se vrti s pedalnim mehanizmom in drgne z usnjenimi blazinicami, pritisnjenimi na steklo z vzmetmi. Blazinice so bile okrašene s konjsko žimo in z žico povezane s tlemi. Stroj je proizvajal tako močne iskre, da so lahko vžgale eter.

Problem št. 21
Poskusi so pokazali, da črna bombažna nit bolje prevaja tok kot bela! Kako lahko komentirate to dejstvo?

...Udaril je grom. Nebeška skodelica je razcepljena.
Raztrgali so se gosti oblaki.
Na svetlo zlatih obeskih
Nebeške luči so se začele zibati ...
"Junaška piščalka." Sergej Aleksandrovič Jesenin

Problem št. 22
Ali je strela med oblakom in Zemljo električni tok? med oblaki? Zakaj lahko strela povzroči požar?

Problem št. 23
Strela največkrat udari v drevesa, ki imajo velike korenine, ki prodrejo globoko v zemljo. Zakaj?

George Morland(George Morland; 26.6.1763–29.10.1804) - angleški umetnik.

Problem št. 24
Pojasnite, zakaj ob udaru strele v peščena tla nastanejo tako imenovani fulguriti – nepravilno oblikovani kosi taljenega kremena (peska).

Za radovedneže: Tok v razelektritvi strele doseže 10–500 tisoč amperov, napetost se giblje od več deset milijonov do milijard voltov. Temperatura kanala med glavnim izpustom lahko preseže 20000–30000 °C. Strele so bile zabeležene tudi na Veneri, Jupitru, Saturnu in Uranu ...

...Nedavno si objel nebo,
In strela te je grozeče ovila;
In naredil si skrivnostni grom
In zalil pohlepno deželo z dežjem ...
"Oblak". Aleksander Sergejevič Puškin

Za radovedneže: grmenje nastane zaradi nenadno širjenje zraka s hitrim porastom temperature v kanalu za razelektritev strele. Blisk strele vidimo skoraj kot trenutni blisk in v istem trenutku, ko se pojavi razelektritev; konec koncev svetloba potuje s hitrostjo 3 10 8 m/s. Kar zadeva zvok, potuje precej počasneje. V zraku hitrost zvoka je 330 m/s. Zato slišimo grmenje po blisku. Dlje ko je strela od nas, daljši je premor med bliskom in grmenjem, poleg tega pa je grmenje šibkejše. Z merjenjem trajanja teh premorov lahko približno ocenimo kako daleč je trenutno nevihta od nas? kako hitro se nam približa ali, nasprotno, odmakne od nas. Grom iz zelo oddaljene strele sploh ne doseže - zvočna energija se med potjo razprši in absorbira. Taka strela se imenuje strela. Upoštevajte tudi, da odboj zvoka od oblakov pojasnjuje včasih povečano glasnost zvoka ob koncu grmenja. Vendar pa ni pojasnjen samo odboj zvoka od oblakov grmenje ;-)

Aleksandrov steber(Aleksandrijski steber) je eden najbolj znanih spomenikov v Sankt Peterburgu. Arhitekt Auguste Montferrand ga je leta 1834 postavil v slogu cesarstva v središču Palace Square po ukazu cesarja Nikolaja I. v spomin na zmago njegovega starejšega brata Aleksandra I. nad Napoleonom.
Raev Vasilij Egorovič(1808–1871) – ruski slikar, učitelj.

Problem št. 26
Pojav neviht v ozračju otežuje uporabo magnetnega kompasa. Razloži to.

Problem št. 27
Med nevihto je treba antene radijskih in televizijskih sprejemnikov ozemljiti, še posebej tiste, ki so nameščene visoko nad tlemi (na primer strehe visokih stavb). Kako in s kakšnim namenom se to izvaja?

Za radovedneže: Leta 1785 je nizozemski fizik Van Marum Martin po značilnem vonju po svežini, pa tudi po oksidativnih lastnostih, ki jih dobi zrak po prehodu skozenj električne iskre, odkriti ozon– O 3 (iz starogrščine οζω - vonjam) Vendar ni bil opisan kot nova snov; Van Marum je verjel, da je nastala posebna "električna snov". Izraz ozon, zaradi njegovega vonja :-) predlagal nemški kemik Christian Friedrich Schönbein leta 1840.

Problem št. 28
"Strašno maščevanje, 1832,
Nikolaj Vasiljevič Gogolj
»...Ko se modri oblaki valijo po nebu kot gore, se črni gozd opoteče do korenin, hrasti počijo in strele, ki se prebijejo med oblake, osvetlijo ves svet naenkrat - takrat je Dneper grozen!«
Opazovanja kažejo, da strela najpogosteje udari v mokra tla v bližini jezer, rek in močvirij. Kako to razložiti?

Vasnetsov Apolinarij Mihajlovič(06.08.1856–23.01.1933) – ruski umetnik, mojster zgodovinskega slikarstva, likovni kritik.

Problem št. 29
Zakaj strela redko udari v odprta skladišča nafte ("naftna jezera")?

Problem št. 30
Zakaj je treba spodnji konec strelovoda zakopati globlje, kjer so plasti zemlje vedno mokre?

Perun(staroruski Perun) – bog groma v slovanski mitologiji zavetnik kneza in čete v staroruskem poganskem panteonu. Po širjenju krščanstva v Rusiji so bili številni elementi podobe Peruna preneseni na podobo preroka Elije ( Ilja Gromovnik). Ime Perun je na čelu seznama bogov v panteonu kneza Vladimirja v Zgodbi minulih let.

Šiškin Ivan Ivanovič(25.01.1832–20.03.1898) - ruski krajinski slikar, eden od ustanovnih članov Partnerstva potepuhov.
Savrasov Aleksej Kondratievič(05/12/1830–09/26/1897) - ruski krajinski slikar, eden od ustanovnih članov Partnerstva potepuhov.

Za radovedneže:
Je res, da strela najraje udari v hrast?
Če je drevo mokro, gre tok strele skozi vodo in drevo ostane nepoškodovano. Pri suhem drevesu lahko tok prehaja v deblo in teče skozi drevesni sok v tla. V tem primeru se lahko sok segreje, izhlapi in, ko se razširi, "eksplodira" drevo. Hrast trpi zaradi strele pogosteje kot druga drevesa, ker je njegovo lubje zelo neenakomerno. Če strela udari v hrast na začetku nevihte, se lahko zgodi, da se zmoči le vrh drevesa, medtem ko se drevo z gladko skorjo hitro zmoči od vrha do dna. Zato lahko ob udaru strele hrast »eksplodira«, drevo z gladko skorjo pa lahko ostane nedotaknjeno. Do gozdnega požara pride v primerih, ko se v kanalu strele pojavi več razelektritev, vendar v intervalih med glavnimi razelektritvami tok še naprej teče po kanalu.

Vasiljev Fedor Aleksandrovič(22.2.1850–10.6.1873) - ruski krajinski slikar.

Za radovedneže: Nevihta - atmosferski pojav, v katerem so znotraj oblakov ali med oblakom in zemeljskim površjem električne razelektritve - strele, ki jih spremlja grmenje. Običajno se nevihta oblikuje v močnih kumulonimbusih in je povezana z močnim dežjem, točo in močnim vetrom. Hkrati je na Zemlji aktivnih približno tisoč in pol neviht, povprečna intenzivnost izpustov pa je ocenjena na 46 strel na sekundo.
Nevihte so neenakomerno porazdeljene po površini planeta. Nad oceanom je približno desetkrat manj neviht kot nad celinami.
Intenzivnost neviht sledi soncu: Največ neviht (na srednjih zemljepisnih širinah) se pojavi v poletnem času in popoldanskih dnevnih urah. Najmanj zabeleženih neviht se pojavi pred sončnim vzhodom. Na nevihte vplivajo tudi geografske značilnosti območja: močna središča neviht se nahajajo v gorskih predelih Himalaje in Kordiljerov.

Makovski Konstantin Jegorovič(20.6.1839–30.9.1915) - ruski slikar, eden prvih udeležencev Združenja popotnikov.

Problem št. 31
Ali bomo dobili galvanski člen, če damo dve plošči iste kovine (na primer cinka) v vodno raztopino neke kisline ali soli?

Problem št. 32
Zakaj galvanometer kaže prisotnost toka, če sta na njegovih sponkah priključeni jeklena in aluminijasta žica, katerih drugi konci so zapičeni v limono ali sveže jabolko?

Za radovedneže: Italijanski fizik, kemik in fiziolog - Aleksandro Volta, med študijem "živalska elektrika", ponavljanje in razvijanje poskusov Luigi Galvani, je ugotovil, da je električni tok mogoče »okusiti« - ko električni tok teče skozi bakreno žico, jezik občuti kisel okus in večji kot je tok, močnejši je občutek kisline; izkazalo se je, da lahko naš jezik deluje kot zelo edinstven ampermeter;-) Leta 1800 je Volta zgradil prvi generator električnega toka - "voltaični drog". Ta izum mu je prinesel svetovno slavo.

Problem št. 33
Pravijo, da na Arktiki pozimi, ko je temperatura zraka -50 °C, svet tam postane "strašno naelektren". Pojasnite ali zavrnite to.

Problem št. 34
Zakaj lahko v zelo vlažnih prostorih človeka udari električni tok tudi ob dotiku steklenega ohišja žarnice?

Problem št. 35
S kemičnim delovanjem toka je mogoče s kovinsko plastjo prekriti izdelek ne samo iz prevodnih materialov, temveč tudi iz dielektrikov - voska, plastike, mavca, lesa, plastelina itd. Kako to storiti?

BIOLOŠKA ELEKTRIKA
Električne ribe

več starim Grkom vedelo se je, da ožigalkarji imajo neverjetno sposobnost, da na daljavo zadenejo majhne ribe, rake in hobotnice, ki plavajo v bližini. Ko so se po naključju znašli blizu stingraya, so se nenadoma začeli krčevito trzati in takoj zmrznili. Ubili so jih električne razelektritve, ki je ustvaril posebne organe ožigalkarjev. U navadne bode ti organi se nahajajo v repu, in pri tistih, ki živijo v toplih morjih električni bodi- v predelu glave in škrg. Navadne bode ustvariti Napetost blizu 5 V, električni prej 50 V. Stari Grki rabljeno elektrogene lastnosti električnih ožigalkarjev za lajšanje bolečin med operacijami in porodom.

IN 1775 Britanski fizik in kemik Henry Cavendish povabil sedem uglednih znanstvenikov, da predstavijo umetni električni ožigalkar, in naj vsak čuti električna razelektritev, popolnoma enak temu, kar prava bodalica ohromi svoje žrtve. Model električne rampe, se je “napajal” z baterijo Leyden kozarci in potopite v slano vodo. Na koncu predstave Henry Cavendish, pred svojimi sodobniki Galvani in Volta, povabljencem svečano naznanil, da je to, dokazal ga nova moč nekega dne revolucionira ves svet!

Električne rampe(lat. Torpediniformes) - oddelek hrustančnih rib z ledvično obliko električni organi. Nimajo pa šibkih električnih organov, ki so prisotni na obeh straneh repa v družini romboidov. morska lisica, ali bodičasta ožigalka (lat. Raja clavata) je najpogostejša evropska vrsta ožigalkarjev (družina: Diamondback; rod: Diamondback).

Pierre Moulin du Coudray La Blanchere(1821–1880) – francoski naravoslovec, ilustrator.
Wilhelm Richard Paul Flanderky(1872–1937) – nemški ilustrator.

Električni som(lat. Malapterurus electricus) je vrsta pridnenih sladkovodnih rib, ki živijo v tropskih in subtropskih vodah Afrike. Električni som električni organi ki se nahajajo po celotni površini telesa, neposredno pod kožo. Predstavljajo 1/4 telesne teže soma. Glede na velikost, električni som sposobni proizvajati Napetost, doseganje 350–450 V, pri trenutni jakosti 0,1–0,5 A.
Pri mnogih električnih ribah (električna jegulja; gymnarchus; gnatonemus - riba slon; apteronotus - riba nož) je rep nabit negativno, glava pa pozitivno nabita, vendar v električni som, nasprotno, rep je zaračunan pozitivno, glava negativno.

Električni som(Malapterurus electricus),
Nilsko večpero ali bishir(Polypterus bichir),
Električna ščuka(Mormyrus oxyrhynchus).

Friedrich Wilhelm Kunert(Friedrich Wilhelm Kuhnert; 1865–1926) – nemški slikar, pisatelj in ilustrator.

Ribe z električnimi lastnostmi Te lastnosti ne uporabljajo le za napad, ampak tudi za iskanje potencialnega plena, prepoznavanje nevarnih nasprotnikov in plovbo po neosvetljeni ali motni vodi. Električno polje okoli električnih rib vodi tudi do elektroliza vode, kar povzroči obogatitev vode s kisikom, ki privablja ribe in žabe ter tako električnim ribam olajša iskanje plena.

Vse ribe nimajo električnih lastnosti. Število živih bitij, ki imajo posebne organe za ustvarjanje in zaznavanje električnih polj, ne tako velik. Kljub temu v vsakem živem organizmu in celo v posameznih živih celicah, električne napetosti; se imenujejo biopotenciali. "Biološka elektrika" je sestavni del vsega živega. Nastane pri delovanju živčnega sistema, pri delu žlez in mišic. Torej, delujoča srčna mišica ustvarja na površini telesa ritmično spreminjanje električnih potencialov. Spremembo teh potencialov skozi čas lahko zapišemo v obrazec elektrokardiogrami, ki specialistu omogoča presojo dela srca.

Nadaljujemo z reševanjem težav ;-)

Moč toka. Napetost. Odpornost

Problem št. 36
Dve različni kovinski plošči, potopljeni v vodno raztopino soli, alkalije ali kisline, vedno tvorita galvanski člen. Ali je mogoče dobiti galvanski člen iz dveh enakih kovinskih plošč, vendar potopljenih v različni raztopini?

Problem št. 37
Svetilka in ampermeter sta bila zaporedno povezana z baterijo in to vezje je bilo sklenjeno s konci vodnikov, potopljenih v raztopino bakrovega sulfata. Ali se bo odčitek ampermetra spremenil, če se raztopina segreje?

Problem št. 38
Ko cink raztopimo v vodni raztopini žveplove kisline, se raztopina zelo segreje. Zakaj raztapljanja cinka v Volta galvanskem členu, zaprtem v zunanjem krogu, ne spremlja močno segrevanje elektrolita?

Problem št. 39
Ali je mogoče izdelati vir električnega toka z uporabo živega srebra, vodne raztopine žveplove kisline, noža in kosa izolirane aluminijaste žice?

Problem št. 40
Na voljo imate: kuhinjsko sol, kos mila, vodo, kose izolirane bakrene žice, nož, leseno palico, aluminijasto ponev in večjo stekleno posodo. Dolžina palice je nekoliko večja od premera posode. Pokaži, kako lahko iz teh materialov izdelaš vir električnega toka (galvanski člen). Izogibajte se neposrednemu stiku med bakrom in aluminijem.

FIZIKA IN VOJAŠKA OPREMA
Galvanska udarna mina model 1908

"Pod vodo", 1915, Aleksej Nikolajevič Tolstoj
"...Andrej Nikolajevič je bobnal s prsti po steklu. Nemogoče je bilo ostati pod vodo; pojaviti se na gladini je pomenilo predati se in biti podvržen ognju. Še vedno pa je bil to edini način za določitev točne lokacije. Ukazal je počasen dvig in se vrnil do okna. Sence so se spustile. Voda je postala opazno svetlejša. In nenadoma se je od zgoraj, proti meni, začela spuščati temna krogla. "Mina ... Zdaj pa se dotaknimo ..." je pomislil Andrej Nikolajevič in, premagavši ​​otrplost, ki mu je pritiskala na možgane, zavpil: "Na levo, čim bolj na levo!" Žoga se je oddaljila, z leve strani pa se je bližala druga. Ne da bi vstali, smo šli naprej. Toda tudi tam, v zelenkastem mraku, so se pokazale litoželezne krogle, ki so čakale, da se jih dotakne jeklena oplata čolna. »Kat« se je izgubila v minskih poljih ...«
Kako deluje pomorska galvanska udarna mina?

V zavesti velike večine ljudi je morska mina velika in strašljiva črna krogla z rogovi, ki prosto lebdi na valovih ali je pod vodo pritrjena na sidrni kabel. Če se mimoidoča ladja dotakne enega od "rogov" takšne mine, bo prišlo do eksplozije in ladja bo skupaj s celotno posadko padla na dno morja. Rogate črne kroglice so najpogostejše mine so sidrane galvanske udarne mine.

1 – grelna naprava; 2 – galvanski udarni pokrov; 3 – vžigalna kartuša; 4 – steklo za vžig; 5 – sidrna noga; 6 – valji; 7 – pogled z minrep; 8 BB polnjenje; 9 – utež z zatičem; 10 – varnostna naprava.

Kako deluje pomorska galvanska udarna mina?

Ta mina je bila nadaljnji razvoj galvanskih udarnih min iz letnikov 1898 in 1906. Pri galvansko udarni mini je bila varovalka nameščena v pokrovu edinega pritrdilnega vratu na vrhu mine, vzmetni blažilnik je blažil sunke mine, pet galvansko svinčenih kapic - "rogov" mine - je bilo nameščenih okoli obseg njenega telesa. Vsak pokrovček je vseboval suho ogljikovo-cinkovo ​​baterijo z elektrolitom v stekleni ampuli - "bučko".
Ko je ladja naletela na mino, se je svinčeni pokrov zdrobil, "bučka" se je zlomila in elektrolit je aktiviral baterijo. Tok iz baterije je bil doveden v vžigalno napravo in vžgal detonator.
TNT je bil uporabljen kot razstrelivo namesto piroksilina, sidro je bilo nameščeno na 4 valjih, za držanje mine med kotaljenjem pa so bili predvideni tirnični prijemi. Mina je bila opremljena s protiminskimi naboji - ščitniki za mine, ki jih je oblikoval P.P. Kitkina.
Za postavitev mine na določeno vdolbino je bila uporabljena metoda samodejnega nalaganja palice. Postopek priprave rudnika za postavitev je bil sestavljen iz dveh stopenj. Predhodna faza: namestitev galvanskih udarnih kapic, "bučk" z elektrolitom, varnostne naprave, podaljšanje vodnikov in preverjanje vseh električnih tokokrogov. Končna faza je vključevala samo namestitev dodatka za vžig.

Zasnova rudnika galvanskega šoka izkazal za tako uspešnega, da je po manjši posodobitvi leta 1939 pod šifro “model 1908/39.” ostal je v službi ruske flote do sredine 60. let.

Bordačev Ivan Vasiljevič(13.8.1920...) Član Zveze umetnikov ZSSR od leta 1957. Udeleženec Velike domovinske vojne. Odlikovan z redom rdeče zvezde, redom domovinske vojne II stopnje in medaljo "Za zmago nad Nemčijo v veliki domovinski vojni 1941–1945." in druge medalje ZSSR.

Od prvih dni svojega obstoja je ruska flota postala prava kovačnica vseh vrst novih izdelkov in naprednih inovacij. To se je najbolj jasno pokazalo na področju minskega orožja. Ruski mornarji imajo prednost pri izdelavi morske mine, protiminske vlečne mreže, površinskih in podvodnih minopolagalcev ter minolovca. Prvi poskusi na tem področju v Rusiji so se začeli v začetku 19. stoletja, že 20. junija 1855 pa so štiri ladje anglo-francoske eskadrilje raznesle morske mine, postavljene blizu Kronstadta. V spomin na ta dogodek se 20. junij od leta 1997 praznuje kot Dan specialistov minsko-torpedne službe ruske mornarice.

Nadaljujemo z reševanjem težav ;-)

Moč toka. Napetost. Odpornost

Problem št. 41
Učenec je pri merjenju toka v svetilki pomotoma vklopil voltmeter namesto ampermetra. Kaj se bo zgodilo s sijem žarilne nitke?

Problem št. 42
Tok v tem vodniku je treba prepoloviti. Kaj moram storiti?

Problem št. 43
Kos žice je bil pretrgan na pol in polovici sta bili zviti skupaj, kako se je spremenil upor prevodnika?

Problem št. 44
Žica je bila speljana skozi vlečeni stroj, zaradi česar se je njen presek prepolovil (volumen se ni spremenil). Kako se je spremenila upornost žice?

Problem št. 45
Zakaj se bakrene žice ne uporabljajo za izdelavo reostatov?

Problem št. 46
Zakaj se za izdelavo električnih žic običajno uporablja bakrena ali aluminijasta žica?

Problem št. 47
Za kakšen namen so žice prekrite s plastjo gume, plastike, laka itd. ali ovita s papirnato prejo, namočeno v parafin?

Problem št. 48
Kako lahko določite dolžino bakrene žice v plastični izolaciji, zvite v veliko tuljavo, ne da bi jo odvili?

Problem št. 49
Zakaj ne ubije ptice, ki pristane na eni od visokonapetostnih žic?

Problem št. 50
Zakaj je barvanje manjših predmetov z brizganjem barve ekonomsko donosno in tudi neškodljivo za zdravje delavca, če se med brizgalno pištolo in predmetom ustvarja visoka napetost?

Pomemben in povsem logičen korak na poti študija električni pojavi prišlo je do prehoda iz kvalitativna opazovanja proti vzpostavitvi kvantitativne povezave in vzorcev, razvoju osnovna teorija elektrike. Najpomembnejši prispevek k rešitvi teh problemov je prispeval peterburški akademik Mihail Vasiljevič Lomonosov, Georg Wilhelm Bogataš in ameriški znanstvenik Benjamin Franklin.
§ Virtualni fizikalni laboratorij “Principi elektronike”: številka 1
Reševanje računskih nalog v fiziki.
+ Namestitvena datoteka programa "Virtualni laboratorij ZAČETKOV ELEKTRONIKE"(s preverjanjem datoteke Protivirusni program Dr.WEB)
+ Razburljivi poskusi na virtualni mizi za urejanje;-)
…
§ Virtualni fizikalni laboratorij “Principi elektronike”: skupina C

Želim vam uspeh pri lastni odločitvi.
problemi kakovosti v fiziki!

Literatura:
§ Lukašik V.I. Fizikalna olimpijada
Moskva: Založba Prosveščenie, 1987
§ Tarasov L.V. Fizika v naravi
Moskva: Založba Prosveshchenie, 1988
§ Perelman Ya.I. Ali poznate fiziko?
Domodedovo: založba "VAP", 1994
§ Zolotov V.A. Vprašanja in naloge pri fiziki 6.-7
Moskva: Založba Prosveščenie, 1971
§ Tulčinski M.E. Kvalitativni problemi v fiziki
Moskva: Založba Prosveščenie, 1972
§ Kirillova I.G. Branje o fiziki 6.-7
Moskva: Založba Prosveščenie, 1978
§ Erdavletov S.R., Rutkovsky O.O. Zanimiva geografija Kazahstana
Alma-Ata: Založba Mektep, 1989.

Sodobnega življenja si brez elektrike ne moremo predstavljati, to vrsto energije človeštvo najbolj izkorišča. Vendar se vsi odrasli ne morejo spomniti definicije električnega toka iz šolskega tečaja fizike (to je usmerjen tok osnovnih delcev z nabojem), zelo malo ljudi razume, kaj je.

Kaj je elektrika

Prisotnost elektrike kot pojava je razložena z eno glavnih lastnosti fizične snovi - zmožnostjo električnega naboja. Lahko so pozitivni in negativni, medtem ko se predmeti z nasprotnimi polarnimi znaki privlačijo drug drugega, "enakovredni" pa se nasprotno odbijajo. Gibajoči se delci so tudi vir magnetnega polja, kar ponovno dokazuje povezavo med elektriko in magnetizmom.

Na atomski ravni lahko obstoj elektrike razložimo na naslednji način. Molekule, ki sestavljajo vsa telesa, vsebujejo atome, sestavljene iz jeder in elektronov, ki krožijo okoli njih. Ti elektroni se lahko pod določenimi pogoji odcepijo od "materinih" jeder in se premaknejo v druge orbite. Zaradi tega nekateri atomi postanejo "premalo" elektronov, nekateri pa jih imajo presežek.

Ker je narava elektronov taka, da tečejo tja, kjer jih primanjkuje, sestavlja nenehno gibanje elektronov iz ene snovi v drugo električni tok (iz besede »teči«). Znano je, da elektrika teče od minus pola k plusu. Zato se snov s pomanjkanjem elektronov šteje za pozitivno nabito, s presežkom pa za negativno in se imenuje "ioni". Če govorimo o stikih električnih žic, se pozitivno nabita imenuje "nič", negativno nabita pa "faza".

V različnih snoveh je razdalja med atomi različna. Če so zelo majhne, ​​se elektronske lupine dobesedno dotikajo druga druge, zato se elektroni enostavno in hitro premikajo iz enega jedra v drugo in nazaj ter s tem ustvarijo gibanje električnega toka. Snovi, kot so kovine, imenujemo prevodniki.

Pri drugih snoveh so medatomske razdalje razmeroma velike, zato so dielektriki, t.j. ne prevajajo elektrike. Najprej je to guma.

Dodatne informacije. Ko jedra snovi oddajajo elektrone in se premikajo, nastane energija, ki segreje prevodnik. Ta lastnost električne energije se imenuje "moč" in se meri v vatih. To energijo je mogoče pretvoriti tudi v svetlobo ali drugo obliko.

Za neprekinjen pretok električne energije po omrežju morajo biti potenciali na končnih točkah vodnikov (od daljnovodov do hišne napeljave) različni.

Zgodovina odkritja elektrike

Kaj je elektrika, od kod izvira in njene druge značilnosti temeljno proučuje veda termodinamika s sorodnima vedama: kvantno termodinamiko in elektroniko.

Reči, da je katerikoli znanstvenik izumil električni tok, bi bilo napačno, saj so ga že od antičnih časov preučevali številni raziskovalci in znanstveniki. Sam izraz "elektrika" je v uporabo uvedel grški matematik Thales; ta beseda pomeni "jantar", saj je Thalesu uspelo ustvariti statično elektriko in opisati ta pojav v poskusih z jantarno palico in volno.

Rimljan Plinij je preučeval tudi električne lastnosti smole, Aristotel pa električne jegulje.

Kasneje je bil prvi, ki je temeljito proučil lastnosti električnega toka, V. Gilbert, zdravnik angleške kraljice. Nemški meščan iz Magdeburga O.f. Gericke velja za tvorca prve žarnice iz naribane žveplene krogle. In veliki Newton je dokazal obstoj statične elektrike.

Že na začetku 18. stoletja je angleški fizik S. Gray razdelil snovi na prevodnike in neprevodnike, nizozemski znanstvenik Pieter van Musschenbroek pa je izumil Leyden kozarec, ki je sposoben akumulirati električni naboj, torej je bil prvi kondenzator. Ameriški znanstvenik in politik B. Franklin je prvi znanstveno razvil teorijo elektrike.

Celotno 18. stoletje je bilo bogato z odkritji na področju elektrike: ugotovljena je bila električna narava strele, izdelano je bilo umetno magnetno polje, obstoj dveh vrst nabojev (»plus« in »minus«) in posledično , sta bila razkrita dva pola (ameriški naravoslovec R. Simmer) , Coulomb je odkril zakon interakcije med točkastimi električnimi naboji.

V naslednjem stoletju so bile izumljene baterije (italijanski znanstvenik Volta), obločna svetilka (Anglež Davey) in tudi prototip prvega dinama. Leto 1820 velja za leto rojstva elektrodinamične znanosti, to je uspelo Francozu Amperu, po katerem je njegovo ime prejela enota za prikaz jakosti električnega toka, Škot Maxwell pa je izpeljal svetlobno teorijo elektromagnetizma. Rus Lodygin je izumil žarnico z žarilno nitko z jedrom iz premoga - prednika sodobnih žarnic. Pred nekaj več kot sto leti je bila izumljena neonska svetilka (francoski znanstvenik Georges Claude).

Do danes se nadaljujejo raziskave in odkritja na področju električne energije, na primer teorija kvantne elektrodinamike in interakcija šibkih električnih valov. Med vsemi znanstveniki, ki se ukvarjajo s proučevanjem elektrike, ima Nikola Tesla posebno mesto – številni njegovi izumi in teorije o delovanju elektrike še vedno niso povsem cenjeni.

Naravna elektrika

Dolgo časa je veljalo, da elektrika »sama po sebi« v naravi ne obstaja. To napačno prepričanje je razblinil B. Franklin, ki je dokazal električno naravo strele. Prav oni so po eni različici znanstvenikov prispevali k sintezi prvih aminokislin na Zemlji.

V živih organizmih nastaja tudi električna energija, ki ustvarja živčne impulze, ki zagotavljajo motorične, dihalne in druge vitalne funkcije.

zanimivo Mnogi znanstveniki menijo, da je človeško telo avtonomen električni sistem, ki je obdarjen s samoregulacijskimi funkcijami.

Svojo elektriko imajo tudi predstavniki živalskega sveta. Na primer, nekatere pasme rib (jegulje, svetilke, ožigalke, morske spake in druge) ga uporabljajo za zaščito, lov, pridobivanje hrane in orientacijo v podvodnem prostoru. Poseben organ v telesu teh rib proizvaja elektriko in jo shranjuje, kot v kondenzatorju, njegova frekvenca je na stotine hercev, napetost pa 4-5 voltov.

Pridobivanje in uporaba električne energije

Električna energija v našem času je osnova za udobno življenje, zato človeštvo potrebuje njeno nenehno proizvodnjo. V te namene se gradijo različne vrste elektrarn (hidroelektrarne, termoelektrarne, jedrske, vetrne, plimske in sončne), ki lahko s pomočjo generatorjev proizvedejo megavate električne energije. Ta proces temelji na pretvorbi mehanske (energija padajoče vode v hidroelektrarnah), toplotne (izgorevanje ogljikovega goriva - črnega in rjavega premoga, šote v termoelektrarnah) ali medatomske energije (atomski razpad radioaktivnega urana in plutonija na jedrske elektrarne) v električno energijo.

Veliko znanstvenih raziskav je posvečenih električnim silam Zemlje, vse pa si prizadevajo izkoristiti atmosfersko elektriko v korist človeštva – ustvarjanje elektrike.

Znanstveniki so predlagali veliko zanimivih naprav za generator toka, ki omogočajo proizvodnjo električne energije iz magneta. Uporabljajo sposobnost trajnih magnetov, da opravljajo koristno delo v obliki navora. Nastane kot posledica odbijanja med enako nabitimi magnetnimi polji na napravah statorja in rotorja.

Elektrika je bolj priljubljena kot vsi drugi viri energije, saj ima številne prednosti:

• enostavno premikanje do potrošnika;
• hitra pretvorba v toplotno ali mehansko energijo;
• možna so nova področja njegove uporabe (električna vozila);
• odkritje novih lastnosti (superprevodnost).

Elektrika je gibanje različno nabitih ionov znotraj prevodnika. To je veliko darilo narave, ki ga ljudje spoznavamo že od pradavnine in ta proces še ni zaključen, čeprav se ga je človeštvo že naučilo pridobivati ​​v ogromnih količinah. Elektrika igra ogromno vlogo v razvoju sodobne družbe. Lahko rečemo, da se bo brez tega življenje večine naših sodobnikov preprosto ustavilo, saj ni zaman, da ko zmanjka elektrike, ljudje rečejo, da so "ugasnili luči".

Video