Инструкция по выполнению работы. Электрические явления в природе Электрические явления в физике примеры

Физические тела являются «действующими лицами» физических явлений. Познакомимся с некоторыми из них.

Механические явления

Механические явления - это движение тел (рис. 1.3) и действие их друг на друга, например отталкивание или притяжение. Действие тел друг на друга называют взаимо действием.

С механическими явлениями мы познакомимся подробнее уже в этом учебном году.

Рис. 1.3. Примеры механических явлений: движение и взаимодействие тел во время спортивных соревнований (а, б. в); движение Земли вокруг Солнца и ее вращение вокруг собственной оси (г)

Звуковые явления

Звуковые явления, как следует из названия, - это явления, связанные со звуком. К их числу относится, например, распространение звука в воздухе или воде, а также отражение звука от различных препятствий - скажем, гор или зданий. При отражении звука возникает знакомое многим эхо.

Тепловые явления

Тепловые явления - это нагревание и охлаждение тел, а также, например, испарение (превращение жидкости в пар) и плавление (превращение твердого тела в жидкость).

Тепловые явления чрезвычайно широко распространены: так, ими обусловлен круговорот воды в природе (рис. 1.4).

Рис. 1.4. Круговорот воды в природе

Нагретая солнечными лучами вода океанов и морей испаряется. Поднимаясь, пар охлаждается, превращаясь в капельки воды или кристаллики льда. Они образуют тучи, из которых вода возвращается на Землю в виде дождя или снега

Настоящая «лаборатория» тепловых явлений - кухня: варится ли суп на плите, кипит ли вода в чайнике, замораживаются ли продукты в холодильнике - все это примеры тепловых явлений.

Тепловыми явлениями обусловлена и работа автомобильного мотора: при сгорании бензина образуется очень горячий газ, который толкает поршень (деталь мотора). А движение поршня через специальные механизмы передается колесам автомобиля.

Электрические и магнитные явления

Самый яркий (в буквальном смысле слова) пример электрического явления - молния (рис. 1.5, а). Электрическое освещение и электротранспорт (рис. 1.5, б) стали возможными благодаря использованию электрических явлений. Примеры магнитных явлений - притяжение железных и стальных предметов постоянными магнитами, а также взаимодействие постоянных магнитов.

Рис. 1.5. Электрические и магнитные явления и их использование

Стрелка компаса (рис. 1.5, в) поворачивается так, что ее «северный» конец указывает на север именно потому, что стрелка является маленьким постоянным магнитом, а Земля - огромным магнитом. Северное сияние (рис. 1.5, г) вызвано тем, что летящие из космоса электрически заряженные частицы взаимодействуют с Землей как с магнитом. Электрическими и магнитными явлениями обусловлена работа телевизоров и компьютеров (рис. 1.5, д, е).

Оптические явления

Куда бы мы ни посмотрели - мы всюду увидим оптические явления (рис. 1.6). Это явления, связанные со светом.

Пример оптического явления - отражение света различными предметами. Отраженные предметами лучи света попадают нам в глаза, благодаря чему мы видим эти предметы.

Рис. 1.6. Примеры оптических явлений: Солнце излучает свет (а); Луна отражает солнечный свет (б); особенно хорошо отражают свет зеркала (в); одно из самых красивых оптических явлений - радуга (г)

Ознакомимся с некоторыми примерами практического использования явления электризации. Мы постоянно находимся в необъятном океане электрических зарядов – естественных и искусственных, создаваемых многочисленными машинами, станками и самим человеком. Такое воздействие на человека и окружающую среду может оказывать как негативное, так и полезное воздействие. ?

Генератор Ван де Граафа Простой генератор Ван де Граафа состоит из диэлектрической (шёлковой или резиновой) ленты 1.Металлической сферы; 2. и 7. Щёток (электродов); 3. и 6. Роликов, вращающих ленту; 4. и 5. Ленты; 8.Металлического шара противоположного заряда; 9. Разряд. Электростатический генератор - устройство, в котором напряжение создается при помощи механического переноса электрических зарядов механическим транспортером.

Генераторы Ван де Граафа применялись (начальное историческое применение) в ядерных исследованиях для ускорения различных элементарных частиц. В настоящее время по мере развития иных способов ускорения частиц их роль в ядерных исследованиях постепенно сошла практически на нет, но до сих пор они используются для моделирования процессов происходящих при ударе молний, для имитации грозовых разрядов на земле. Ван-де-Грааф Роберт (1901–1967) американский физик. Окончил университет штата Алабама (1922 г.). Совершенствовал знания в Сорбонне и Оксфорде. В 1929 –31 гг. работал в Принстонском университете, в 1931 – 60 гг. – в Массачусетском технологическом институте.

В лазерных принтерах используется электрографический принцип создания изображения: изображение переносится на бумагу с барабана, к которому с помощью электростатического потенциала притягиваются частички краски. Отличие лазерного принтера от обычного копировального аппарата заключается в том, что печатающий барабан электризуется с помощью полупроводникового лазера по командам компьютера. Лазерный принтер Лазерный принтер

Внутри у такого аппарата находится барабан, на который наводится электрический заряд, соответствующий выводимому отпечатку. Этот заряд притягивает к себе тонер –специальный порошок (черный, или цветной в зависимости от типа принтера). Затем этот порошок переносится на лист бумаги (или на какой-либо промежуточный носитель, а только потом на бумагу). Чтобы картинка не осыпалась, лист проходит через печку – специальный нагреватель, который запекает тонер на бумаге

Заряжая частицы воздуха можно производить очистку воздуха от вредных примесей, красить автомобили, насыщать воздух полезными отрицательными ионами. Промышленные фильтры для очистки газовых выбросов от твердых частиц, не могут уловить слишком мелкие частицы. Часто после механических фильтров ставятся электрофильтры. С электродов стекает поток электронов, которые заряжают частицы пыли. Под действием электрического поля заряженные частицы осаждаются на другом электроде. Электрофильтры Электрофильтры

Слабый заряд электричества, проходя через фильтр, создает электростатическое поле, в результате чего мельчайшие частицы пыли удерживаются фильтром и не попадают в воздух, которым мы дышим. Электростатический фильтр и теплообменник с покрытием Silver Nano Технология Silver Nano объединила антибактериальные свойства серебра и современные нанотехнологии Aнтиаллергический фильтр обеспечивают свежий и безопасный воздух в помещении.

Процесс нанесения полимерной порошковой краски основан на электризации частиц краски, транспортировании их сжатым воздухом к окрашиваемому изделию, где они за счет электростатического заряда притягиваются к окрашиваемой поверхности с последующим формированием покрытия при С. Порошковое окрашивание

На современных автомобильных заводах кузова автомобилей окрашиваются в специальных камерах, где краска распыляется и одновременно электрически заряжается отрицательно, а затем оседает на кузове, заряженном положительно. Таким образом процесс покраски автоматизируется, и достигается высокая равномерность окраски.

Исследованиями советского ученого А.Л.Чижевского установлено благотворное влияние на организм человека отрицательных ионов. Для устранения дефицита отрицательно заряженных аэроионов в воздушной среде, необходимых для нормальной жизнедеятельности биообъектов используются аэроионизаторы, которые называют "люстрами Чижевского". Они используются для профилактики туберкулеза, астмы, гипертонии и гипотонии, ревматизма, гриппа, желудочно-кишечных заболеваний, ряда женских, глазных болезней. лечения ожогов, очистки воздуха от бактерий и вирусов. Электростатика в медицине

Они представляют собой лекарственные вещества в виде очень маленьких заряженных капелек, которые не слипаются в большие капли и при вдохе глубоко проникают в легкие человека, вплоть до мельчайших лёгочных ячеек- альвеол. Влияние статического электричества на организм человека и животного ещё до конца не исследовано. Но уже известно, что электрические разряды, которые возникают вследствие электризации одежды, для большинства людей безвредны, а в некоторых случаях, например при заболевании суставов, даже полезны.

Ещё в прошлом столетии были известны случаи возникновения статического (от греч. слова statos-стоящий) электричества на производстве. Например, электризовались кожаные ремни о вращающийся шкив на мукомольных мельницах. Возникающий при этом искровой заряд мог вызвать пожар и взрыв. на производствах со взрывоопасной атмосферой (мукомольные и химические заводы); на текстильных предприятиях, т.к. электризация волокон вызывает их взаимное отталкивание, а выработанная ткань сильно загрязняется частицами пыли, которые она притягивает; Вредные проявления электризации

При монтаже электронных схем. Радиомонтажники, работающие с чувствительными к статическому электричеству элементами, предохраняются от возможной электризации заземлением всего, с чем соприкасается человек: монтажный стол, паяльник, и даже руки монтажника заземляются с помощью специальных браслетов; при трении о воздух самолёт электризуется. Поэтому после посадки нельзя сразу же к самолёту приставлять металлический трап: может возникнуть электрический разряд и, как следствие, пожар. Сначала самолёт "разряжают": опускают на землю металлический трос, соединенный с корпусом самолёта и по металлическому тросу электрические заряды уходят в землю.

Похожие меры предосторожности используются и в автомобилях: к корпусу бензовоза прикрепляется цепь, которая волочится по земле, отводя в нее накапливающиеся заряды; такие же проводящие полоски устанавливаются и на легковых автомобилях. Для борьбы с этими явлениями применяют АНТИСТАТИКИ, вещества, понижающие статическую электризацию химических волокон, пластмасс, резин и др., напр., поверхностно-активные вещества, порошки металлов, сажа. Действие основано главным образом на повышении электрической проводимости материала, обусловливающей утечку заряда. Антистатики вводят в состав материалов при их переработке или наносят в виде растворов или эмульсий на поверхность изделий.

Работа состоит из 3 частей.

Часть 1 содержит задания с выбором ответа. К каждому заданию приводится 4 варианта ответа, из которых только один верный.

Часть 2 включает задания на соответствие с кратким ответом (В1 –В2). Если в задании в качестве ответа требуется записать последовательность цифр, при переносе ответа следует указать только эту последовательность, без запятых, пробелов и прочих символов.

Часть 3 содержит задание - практическое решение задач, с выбором двух правильных вариантов ответов. При переносе ответа на бланк следует указать только эту последовательность, без запятых, пробелов и прочих символов.

При вычислениях разрешается использовать непрограммируемый калькулятор.

Советуем выполнять задания в том порядке, в котором они даны. С целью экономии времени пропускайте задание, которое не удается выполнить сразу, и переходите к следующему. Если после выполнения всей работы у вас останется время, то можно вернуться к пропущенным заданиям.

За каждый правильный ответ в зависимости от сложности задания дается один или более баллов. Баллы, полученные вами за все выполненные задания, суммируются. Постарайтесь выполнить как можно больше заданий и набрать как можно большее количество баллов.

Желаем успеха!

Часть 1

1) притяжение Луны к Земле

3) притяжение волос к воздушному шарику , потёртому о них

4) образование тумана

· Примером электрических явлений можно назвать

1) притяжение планет друг к другу

2) притяжение железных гвоздиков к магниту

4) образование росы

· Примером электрических явлений можно назвать

1) притяжение Луны к Земле

2) притяжение железных опилок к магниту

3) притяжение расчёсанных волос к расчёске

4) образование тумана

1) наличие в нём свободных заряженных частиц

2) создать в нём электрическое поле

4) наличие в нём электрического поля и свободных заряженных частиц

· Чтобы в проводнике существовал электрический ток, необходимо

1) создать в нём электрическое поле

2) наличие в нём свободных заряженных частиц

3) создать в нём электрические заряды

4) наличие в нём свободных заряженных частиц и электрического поля

· Почему в обычном состоянии металл электрически нейтрален?

1) это проводник и заряд на нём не накапливается

2) суммарный заряд отрицательных ионов в узлах кристаллической решётки равен суммарному заряду протоном, движущихся между ионами

3) отрицательный заряд всех свободных электронов по абсолютному значению равен положительному заряду ионов кристаллической решётки

4) большинство тел в обычном состоянии нейтральны

· При электризации стекло

1) всегда заряжается положительно

2) всегда заряжается отрицательно

3) может получить любой заряд в зависимости от материала второго тела

4) не получает заряда

· Пылинка неподвижно висит над положительно заряженной пластиной. Это значит

· К положительно заряженному электроскопу стали подносить с достаточно большого расстояния отрицательно заряженную палочку. По мере приближения палочки листочки электроскопа

· Пылинка неподвижно висит над отрицательно заряженной пластиной. Это значит

· Каково количество теплоты выделится за 3 минуты в проводнике сопротивлением 4 кОм при силе тока 0,1 А?

1) 72 кДж 2) 7,2 кДж 3) 1,2 кДж 4) 12 кДж

· При напряжении на концах участка цепи 50 В, сила тока в проводнике равна 0,5 А. Каким должно быть напряжение, чтобы сила тока стала равна 0,1 А?

1) 10 В 2) 30 В 3) 40 В 4) 50 В

· Какой длины нужно взять никелиновую проволоку сечением 0,2 мм2 для изготовления реостата сопротивлением 20 Ом?

1) 5 м 2) 10 м 3) 15 м 4) 20 м

· Каково сопротивление проводника, если за 3 минуты при силе тока 0,1 А он выделит количество теплоты 7,2 кДж?

1) 2400 кОм 2) 400 Ом 3) 4 кОм 4) 129,6 кОм

· Каково сопротивление реостата, изготовленного из никелиновой проволоки сечением 0,2 мм2 и длинной 10 м?

1) 5 Ом 2) 10 Ом 3) 15 Ом 4) 20 Ом

· Результаты измерения силы тока в резисторе при разных напряжениях на его клеммах показаны в таблице

Сопротивление резистора

1) 0,5 Ом 2) 0,002 кОм 3) 2 Ом 4) 0,05 кОм

· Два лёгких одинаковых шарика подвешены на шёлковых нитях. На каком из рисунков изображены шарики, имеющие заряд противоположного знака

https://pandia.ru/text/80/197/images/image001_8.jpg" width="508" height="146 src=">

· Два лёгких одинаковых шарика подвешены на шёлковых нитях. На каком из рисунков изображены шарики, не имеющие заряда.

https://pandia.ru/text/80/197/images/image002_4.jpg" width="279" height="155">

· Амперметр, шкала которого изображена на рисунке, измеряет силу тока в лампе накаливания. Через какой промежуток времени по проводнику пройдёт заряд 6 кКл

1) 0,4 сек 2) 6 мин 3) 10 мин 4) 400 сек

· Амперметр, шкала которого изображена на рисунке, измеряет силу тока в лампе накаливания. Какой заряд пройдёт через лампу за 15 мин?

1) 225 Кл 2) 13,5 кКл 3) 1 Кл 4) 16,7 мКл

· Амперметр, шкала которого изображена на рисунке, измеряет силу тока в лампе накаливания. Через какой промежуток времени по проводнику пройдёт заряд 90 Кл

1) 10 сек 2) 6 сек 3) 10 мин 4) 60 сек

· Амперметр, шкала которого изображена на рисунке, измеряет силу тока в лампе накаливания. Через какой промежуток времени по проводнику пройдёт заряд 9 кКл

1) 10 сек 2) 60 мин 3) 10 мин 4) 60 сек

· Амперметр, шкала которого изображена на рисунке, измеряет силу тока в лампе накаливания. Какой заряд пройдёт через лампу за 10 мин?

1) 9000 Кл 2) 15000 Кл 3) 15 Кл 4) 1500 Кл

Часть 2

К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

· Установите соответствие между физическими величинами и формулами.

Часть 3

Задание последней части требует навыков практического выполнения заданий, математических преобразований и вычислений, развитого логического мышления

Используя графические данные, выберите из предложенного перечня два верных утверждения. Укажите их номера.

· На рисунке представлена электрическая цепь, где R =1 Ом

После расчёта сопротивления цепи, выберите из предложенного перечня два верных утверждения. Укажите их номера.

2) Сила тока на участке АD равна силе тока на участке АК

3) Общее сопротивление цепи равно 1 Ом

5) Общее сопротивление цепи равно 10 Ом

· На рисунке представлена графическая связь силы тока и напряжения на двух резисторах.

Используя графические данные, выберите из предложенного перечня два верных утверждения. Укажите их номера.

1) Сопротивление первого резистора в два раза меньше чем второго

2) Сопротивление первого равно 16 Ом

3) Если резисторы соединить последовательно, то при напряжении 10 В ток через резисторы будет равен 1,5 А

4) Работа тока силой 2 А, текущего через второй резистор, за 2 с равна 64 Дж

5) Если резисторы соединить параллельно, то при напряжении 8 В ток через первый резистор будет равен 3А

Электричество, которым человечество научилось управлять сравнительно недавно, можно наблюдать в природе, причём в самых разнообразных и удивительных формах.

1. Вистлеры (свистовые волны)

Вистлеры ещё называют свистящими атмосфериками или электромагнитным хором рассвета за то, что звуки, которые они производят, напоминают пение птиц ранним утром. Это почти неземные звуки, образующиеся в верхних слоях атмосферы при разрядах молний, причём их можно записать даже на простейшем радиооборудовании. Существует даже такое понятие как «охотники за вистлерами», обозначающее радиолюбителей, путешествующих на дальние расстояния в районы с минимальным наличием линий электропередач и других электромагнитных помех для того, чтобы сделать чистые звуковые записи.

2. Молнии Кататумбо

Молнии Кататумбо являются самым длительным грозовым явлением на Земле. Они зафиксированы в устье реки Кататумбо (Венесуэла), а их многочасовое свечение породило немало легенд и мифов среди коренного населения. Пары метана из местных болот в сочетании с ветром со стороны Анд поднимаются в атмосферу и фактически провоцируют непрерывные удары молний. Интенсивный гром с молниями начинается сразу после наступления сумерек и продолжается около 10 часов. Сами молнии красно-оранжевого цвета можно увидеть в ясные ночи из многих стран Карибского бассейна. Это явление настолько уникально, что его собираются включить в список Всемирного наследия ЮНЕСКО.

3. Грязные грозы

«Грязная гроза» – это мощное электрическое грозовое явление, формирующееся в шлейфе вулканического извержения. Что именно порождает эти массивные электрические разряды пока неизвестно, учёные предполагают, что частицы льда и пыли трутся друг о друга и вырабатывают статическое электричество, что и вызывает эти удивительные молнии необычного цвета. В течение 2011 года массовые грязные грозы наблюдались в Чили. Температура и плотность фонтанов пепла без присутствия воды, которая могла бы объяснить формирование молнии, по-прежнему делает это явление неразгаданной природной тайной.

4. Визуальный феномен космических лучей

Космические лучи зарождаются в глубоком космосе, они путешествуют в течение миллионов лет и, в конце концов, попадают на нашу планету. Эти лучи поглощаются нашей атмосферой, потому для нас они невидимы. Зато космонавты видят их даже с закрытыми глазами. Лучи воздействует иначе, чем земной свет. Космонавты миссии «Аполлон 11» описывали их как пятна и полосы, возникающие каждые три минуты. Хотя этот визуальный феномен полностью не изучен учёными, уже известно, что космические лучи движутся на высоких скоростях и проходят через космические корабли и через сетчатку глаз космонавтов.

5. Триболюминесценция

Триболюминесценции – световое явление, излучаемое из кристаллического вещества при его разрушении. На сегодняшний день считается, что через это вещество проходит электрический ток и заставляет молекулы газа, находящиеся внутри кристалла, светиться. Практическое современное использование триболюминесценции включает в себя обнаружение трещин внутри зданий, а также внутри космических аппаратов, плотин и мостов. Когда наши предки обнаружили этот источник, они приписали ему божественное происхождение. Индейские шаманы наполняли церемониальные трещотки кварцевыми кристаллами, которые светились при тряске, что придавало особую атмосферу проводимым ритуалам. Кстати, вы можете пронаблюдать этот свет в домашних условиях. Положите кусочки сахара на ровную поверхность в темном помещении и раздавите их стеклянным стаканом, чтобы увидеть синеватые вспышки света.

6. Сонолюминесценция

Сонолюминесценция, то есть выработка света звуковыми волнами, была обнаружена в 1930-е годы. Ученые впервые столкнулись с загадочными огнями, исследуя морские гидролокаторы. Когда звуковые волны проходили через воду, появлялось синее мерцание и вспышки света. Мелкие пузырьки в воде расширялись и быстро сжимались, возникало высокое давление и температура, хлопок, выработка энергии, а затем излучение света. Иными словами, звук превращался в свет. Кстати, механизм этого явления по сей день не является полностью изученным.

7. Спрайты

Спрайты – это мощные, яркие вспышки обычно красного цвета, возникающие высоко в атмосфере, выше грозовых туч, на высоте от 80 км. В диаметре они могут быть от 50 км и более. Ранее считалось, что спрайты – это разновидность молнии, но впоследствии было установлено, что это скорее определённый тип плазмы. Спрайты напоминают большую красную медузу с длинными синими щупальцами. Их сложно сфотографировать с земли, но есть много снимков, сделанных с самолетов.

8. Шаровая молния

Оказывается, что шаровые молнии как явление стали восприниматься всерьез только в 60-х годах, хотя их появление фиксировалось постоянно в течение многих столетий. Эти странные шары могут различаться по размерам: от горошины до небольшого автобуса. Трещащие, шипящие, яркие шары возникают во время грозы, в некоторых случаях они могут спонтанно и громко взрываться. Одна из самых странных тайн шаровой молнии – это её «разумное» поведение. Она влетает в здания через дверные проемы или окна и путешествует по комнатам, огибая столы, стулья и прочие предметы. Происхождение шаровых молний до сих пор тщательно изучается, но к единому мнению учёные так ещё и не пришли.

9. Огни святого Эльма

Еще во времена Колумба Огни святого Эльма считались сверхъестественным явлением. Моряки часто рассказывали о ярко-синем или фиолетовом свечении вокруг корабля. Свечение напоминало мерцающие на ветру языки пламени вокруг мачт. Внезапное появление Огней святого Эльма считалось добрым предзнаменованием, поскольку странный пучкообразный свет возникал перед окончанием мощных штормов. Наука имеет своё объяснение этому странному свечению. Разница в напряжении между воздушной атмосферой и морем вызывает ионизацию газов, которые начинают светиться. Кстати, Огни святого Эльма были также замечены на церковных шпилях, крыльях самолетов и даже рогах крупного скота.

10. Северное сияние

Полярные (северные) сияния – это изумительные световые явления, возникающие в ночном небе. Аврора Бореалис в северном полушарии и Аврора Австралис в южном полушарии получили свои имена от римской богини рассвета. Они выглядят как волнистая, светящаяся завеса зелёного цвета, хотя были также зафиксированы сияния красного, розового, желтого и изредка синего цветов. Причина земных Аврор заключается в том, что заряжённые частицы, высвобождаемые из атмосферы Солнца, сталкиваются с частицами газа в атмосфере Земли, и в результате мы становимся свидетелями впечатляющего природного светового шоу.

Текст: