Электрогидравлический эффект Юткина и его применение
Если в бочку с водой бросить кирпич, бочка уцелеет. Но если в нее выстрелить из пистолета, вода мгновенно разорвет обручи. Дело в том, что жидкости практически несжимаемы.
Сравнительно медленно падающий кирпич позволяет воде успеть среагировать: уровень жидкости несколько повысится. А вот когда в воду врезается стремительная пуля, вода уже не успевает подняться, в результате резко подскакивает давление, и бочка разваливается.
Нечто похожее произойдет, если в бочку угодит удар молнии. Конечно, такое случается редко. Но вот в озеро или речку «попадания» бывают чаще.
Лев Александрович Юткин в детстве стал свидетелем такого события. То ли потому, что в этом возрасте все воспринимается гораздо ярче, то ли картина была уж очень впечатляющая, только мальчик запомнил на всю жизнь сухой треск электрического разряда и высоко взметнувшиеся буруны воды.
Случайно подсмотренное явление природы заинтересовало его на всю жизнь. Позднее он смоделировал в домашних условиях электрический разряд в жидкости, установил многие его закономерности, окрестил его электрогидравлическим эффектом и придумал, как можно использовать «прирученную молнию» на благо человека.
Лев Александрович Юткин (1911 — 1980)
В 1986-м году году посмертно вышла капитальная монография Л. А. Юткина «Электрогидравлический эффект и его применение в промышленности». В ней отражены работы замечательного исследователя и изобретателя, несколько десятилетий изучавшего оригинальный способ преобразования электрической энергии в механическую.
Электрогидравлический эффект возникает в жидкости при возбуждении в ней импульсного электрического разряда и характеризуется большими значениями мгновенных токов, мощностей и давлений. По существу и характеру проявления электрогидроимпульсный процесс — это электрический взрыв, способный деформировать различные материалы.
С помощью этого эффекта возникающие в водной среде искровые разряды создают сверхвысокое гидравлическое давление, выражающееся в мгновенном перемещении жидкости и в разрушении находящихся поблизости от зоны разряда объектов, которые даже не нагреваются.
Испольуя его начали проводить дробление и измельчение различных материалов — от хрупких сплавов типа карбида и бумажной макулатуры до горной породы. Так, для дробления 1м 3 гранита требуется израсходовать около 0,05 кВт • ч электроэнергии. Это обходится намного дешевле, чем обычные взрывы с применением пороха, тола, аммонита и других веществ.
Затем электрогидравлический эффект нашел применение в подводных буровых работах: с его помощью со скоростью 2-8 см в минуту можно пробурить скважины диаметром от 50 до 100 мм в толще гранита, железной руды, в бетонном массиве.
В итоге оказалось, что электрогидравлический эффект может с пользой освоить и множество других профессий: штамповать и сваривать металлы, очищать детали от окалины и сточные воды от микробов, образовывать эмульсии и выжимать из жидкостей растворенные в них газы, излечивать почечнокаменную болезнь и повышать плодородие почвы.
Безусловно, еще и сегодня мы не знаем всех возможностей этой универсальной технологии, позволяющей решать многие энергетические и экологические проблемы.
Скачать книгу Л. А. Юткина «Электрогидравлический эффект и его применение в промышленности» можно здесь: Книга в PDF (5,1 мб)
Электрогидравлический эффект (ЭГЭ) — новый промышленный способ преобразования электрической энергии в механическую, совершающийся без посредства промежуточных механических звеньев, с высоким КПД. Сущность этого способа состоит в том, что при осуществлении внутри объема жидкости, находящейся в открытом или закрытом сосуде, специально сформированного импульсного электрического (искрового, кистевого и других форм) разряда вокруг зоны его образования возникают сверхвысокие гидравлические давления, способные совершать полезную механическую работу и сопровождающиеся комплексом физических и химических явлений.
Физическая сущность электрогидравлического эффекта (ЭГЭ) заключается в том, что мощный электрический разряд в жидкости создает очень большое гидравлическое давление, которое способно оказывать существенное силовое воздействие.
Происходит это следующим образом. Ток большой плотности вызывает концентрированное выделение джоулева тепла, что обеспечивает сильное разогревание образующейся плазмы.
Температура газа, не скомпенсированная быстрым теплоотводом, стремительно возрастает, что приводит к быстрому повышению давления в токовом канале, имеющем в начальный промежуток времени небольшое поперечное сечение.
В жидкости возникает цилиндрическая волна сжатия из-за быстрого расширения парогазовой полости под действием внутреннего давления.
Интенсивное выделение энергии в канале может иметь следствием превышение скоростью его расширения значения, соответствующего скорости звука в жидкости, что ведет к превращению импульса сжатия в ударную волну.
Рост объема полости продолжается до тех пор, пока давление в ней не станет меньше давления внешней среды, после чего происходит ее схлопывание.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Источник
Электрические явления в природе и технике
Конспект по физике для 8 класса «Электрические явления в природе и технике». Как образуется молния. Как устроен громоотвод.
Электрические явления
в природе и технике
Вокруг нас происходит множество электрических явлений. Рассмотрим некоторые из них.
ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРИРОДА МОЛНИИ
Наиболее яркое электрическое атмосферное явление — молния. Происхождение молнии объясняют следующим образом. Облака под действием ветра с большой скоростью проносятся над землёй и электризуются. При этом верхние и нижние слои облаков приобретают разноимённые заряды. Вокруг этих облаков возникает сильное электрическое поле. На ближайших к ним телах образуется электрический заряд противоположного знака. Такими телами могут являться другие облака, а также поверхность земли с находящимися на ней высокими телами.
Иногда два наэлектризованных облака приближаются друг к другу на достаточно близкое расстояние. Если при этом положительно заряженный слой облака приближается к отрицательно заряженному слою другого облака, то между ними происходит разряд — молния а, которая сопровождается громом.
Когда грозовая туча имеет отрицательный электрический заряд и проходит близко к поверхности земли, то создаваемое этим электрическим зарядом поле приводит к появлению в предметах на земле положительного электрического заряда. Между тучей и заряженными предметами может произойти разряд б.
Молния и гром происходят одновременно, но свет распространяется со скоростью 300 000 км/с, а скорость звука в воздухе 340 м/с. Поэтому мы сначала видим разряд — молнию, а звук разряда — гром — слышим спустя некоторое время. Зная время запаздывания грома, можно оценить, как далеко от наблюдателя произошёл разряд.
На земном шаре одновременно происходит до 1800 гроз. В умеренных широтах грозы в среднем бывают 10—15 раз в год, у экватора на суше от 80 до 160 грозовых дней в году, над океаном грозы случаются реже, а в Арктике — одна в несколько лет.
Электрическая природа молнии была впервые раскрыта в 1752 г. американским учёным Бенджамином Франклином. Во время грозы он запустил в облака воздушного змея. Как только верёвка, на которой был привязан змей, намокла от дождя, её растрепавшиеся волокна внезапно встали дыбом, указывая на то, что змей и нить зарядились. Находясь под навесом и придерживая нить, на которой был подвешен змей, Франклин осуществил опыт, который мог оказаться для учёного смертельным. Он приблизил палец к металлическому ключу, привязанному на мокром шнуре. Но ещё до того, как он коснулся пальцем ключа, из ключа в палец проскочили искры, произведя при этом треск.
Подобные опыты чрезвычайно опасны. Некоторые исследователи погибли во время таких экспериментов.
ГРОМООТВОД
Во время своих опытов Франклин обнаружил, что металлическое остриё, соединенное с землёй, снимает электрические разряды с заряженных тел. Сконструированный им молниеотвод, или громоотвод, как его сейчас называют, был первым научно обоснованным устройством для защиты от молний.
Простейший громоотвод представляет собой заострённый металлический стержень, прикреплённый к зданию и поднятый над крышей. Он соединяется со всеми металлическими частями здания и с массивной металлической плитой, зарытой в землю, чем обеспечивается заземление громоотвода.
При разряде заряд по громоотводу уходит в землю и не приносит никакого вреда. Кроме того, наведённый тучей на здание электрический заряд уходит с громоотвода в землю, тем самым не только предохраняя здание от удара молнии, но и уменьшая вероятность её удара в данное здание.
В течение сотен лет моряки замечали, что во время гроз на верхушках корабельных мачт появляются странные огни, которые получили название огней святого Эльма. Моряки думали, что этими огнями их покровитель святой Эльм показывает, что они находятся под его опекой. Огни святого Эльма можно также наблюдать во время грозы на верхушках высоких зданий, на кончиках лопастей пропеллеров самолётов и т. п. Это явление наблюдается, когда в остроконечных частях предметов появляется большой электрический заряд.
Молния чаще всего ударяет в возвышающиеся над уровнем земли объекты — колокольни, флагштоки, небоскрёбы, а также в одиночные деревья в полях и вершины холмов. Если молния попадает в металл, она его плавит. Попадая в песок, молния плавит и его. Попав в дерево, молния расщепляет его, обугливает, а может и поджечь. Поэтому во время грозы нельзя прятаться от дождя под высокими деревьями. Попав в строения, молния также может разрушить их и поджечь.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В БЫТУ И ТЕХНИКЕ
Электризация часто наблюдается и в быту. Разряды электричества возникают при ходьбе человека по полимерным покрытиям, синтетическим коврам, при снятии синтетической одежды, при расчёсывании волос пластмассовой расчёской и т. д.
В домашних условиях устранить заряды статического электричества можно, увлажняя воздух или используя антистатические препараты. На производстве человек также сталкивается с проблемой самопроизвольной электризации.
При трении о воздух электризуется самолёт, поэтому после посадки к нему нельзя сразу приставлять металлический трап: возникнет электрический разряд, который может вызвать пожар.
После посадки самолёт сначала «разряжают»: опускают на землю соединённый с обшивкой самолёта металлический трос, по которому заряд уходит в землю.
Вы смотрели Конспект по физике для 8 класса «Электрические явления в природе и технике».
Источник
Реферат Электричество в природе
Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение
«Краевой индустриальный техникум»
Реферат по теме:
Электричество в природе
Студент: ЭРЭ-9-19
Коломеец У.О.
Проверил:
1.История электричества………………………. ……………………4
1.1 Кто изобрел электричество………………………………………4
1.2 Когда появилось электричество на территории России…….….6
2. Электричество в природе………………………………………..…7
2.1 Принцип работы электричества………………………………….8
2.2 Электричество в природе…………………………………………8
2.5 Огни святого Эльма………………………………………………12
2.6 Птицы и электричество…………………………………………..13
3. Источники электрического тока…………………..……………. 14
5. Список используемых источников…………………………….…16
В природе всё, даже мы с вами, несёт в себе электрический заряд. Если объекты с большими зарядами разной полярности сближаются, то возникает физическое взаимодействие, видимым результатом которого становится окрашенный, как правило, в жёлтый или фиолетовый цвет поток холодной плазмы между ними. Её течение прекращается, как только заряды в обоих телах уравновешиваются.
Испокон веков человечество пыталось логично объяснить различные электрические явления, примеры которых они наблюдали в природе. Так, в древности молнии считались верным признаком гнева богов, средневековые мореплаватели блаженно трепетали перед огнями святого Эльма, а наши современники чрезвычайно боятся встречи с шаровыми молниями.
Расширение и углубление знаний школьников по физике призваны решить курсы по выбору. Включение в программу курса интересных природных явлений, объясняемых с помощью законов физики, как правило, способствует повышению познавательного интереса к предмету, даёт возможность применения полученных знаний по физике в различных жизненных ситуациях, их роль в профессиях, формирует конкретные навыки решения бытовых проблем на основе знания законов физики и т.п.
Актуальность: заключается в том, что современная жизнь невозможна без электричества. Любое производство, освещение улиц и домов, и многое другое зависит от наличия электричества.
Целью выполнения : моей работы является теоретически и экспериментально исследовать возникновение электричества в живой природе, рассмотреть электрические явления в природе.
1. История электричества
То, как люди стали производить, распределять и использовать электроэнергию и устройства, на которых протекают процессы генерации, является кульминацией почти 300 летней истории исследований и разработок электричества. Сегодня ученые считают, что человечество начало использовать электроэнергию намного раньше. Примерно в 600 году до н.э. древние греки обнаружили, что потирание меха на янтаре вызывает притяжение между ними. Это явление демонстрирует статическое электричество, которое полностью описали ученые в 17 веке в пояснениях, как появляется электричество. К 17 веку было сделано много открытий, связанных с электричеством, таких как изобретение раннего электростатического генератора, разграничение положительных и отрицательных зарядов и классификация материалов в качестве проводников или изоляторов.
Кроме того, исследователи и археологи в 1930-х годах обнаружили горшки с листами меди внутри, и объяснили их происхождение, как древние батареи, предназначенные для получения света в древнеримских местах. Подобные устройства также были найдены в археологических раскопках возле Багдада, а это означает, что древние персы также могли открыть конструкцию ранней формы батарей. Электростанции подразделяются на следующие типы: атомные; ветровые; гидроэнергетические; приливно-отличные; солнечные; тепловые.
1.1 Кто изобрел электричество
Одним из первых электричество привлекло внимание греческого философа Фалеса в VII веке до н. э., который обнаружил, что потёртый о шерсть янтарь приобретает свойства притягивать легкие предметы. Однако долгое время знание об электричестве не шло дальше этого представления.
В 1600 году появился сам термин электричество. Термин введён английским естествоиспытателем Уильямом Гильбертом в его сочинении «О магните, магнитных телах и о большом магните — Земле» (1600 год), в котором объясняется действие магнитного компаса и описываются некоторые опыты с наэлектризованными телами. Он установил, что свойством наэлектризовываться обладают и другие вещества.
Электричество — совокупность явлений, обусловленных существованием, взаимодействием и движением электрических зарядов.
Следующим ученым кто провел опыт с трением (как с янтарем и шерстью) был Отто фон Герике. Ученый натирал руками шар из серы, а ночью наблюдал за тем, как он излучает свет. Этот опыт помог ему создать первый электростатический генератор, производящий электричество трением. Кроме того, им было обнаружено свойство электрического отталкивания однополярно заряженных предметов.
Далее в истории человечества происходит длительный временной промежуток, в котором не осталось сколь-нибудь существенных упоминаний об электричестве.
Изобретение электричества в 19 веке стало возможным благодаря открытиям целой плеяды великих ученых. В 1752 году Бен Франклин провел свой эксперимент с воздушным змеем, ключом и штормом. Это просто доказало, что молния и крошечные электрические искры — это одно и то же.
Итальянский физик Алессандро Вольта обнаружил, что определенные химические реакции могут производить электричество, а в 1800 году он создал гальванический элемент, раннюю электрическую батарею, вырабатывающую постоянный электроток. Он также выполнил первую передачу тока на расстояние, связав положительно и отрицательно заряженные разъемы и создав между ними напряжение. Поэтому многие историки считают, что 1800 — это год изобретения электричества.
В 1831 году электричество стало возможно использовать в технике, когда Майкл Фарадей создал электродинамо, решившее на практике проблему генерирования постоянного электротока. Довольно простое изобретение с использованием магнита, перемещавшегося внутри катушки из медного провода, создавал небольшой ток, протекающий через провод. Оно помогло американцу Томасу Эдисону и британскому ученому Джозефу Свону, каждому в отдельности, примерно в одно время в 1878 году изобрести лампу накаливания. Сами лампочки для освещения были изобретены другими исследователями, но лампа накаливания была первым практичным устройством, дававшем свет в течение нескольких часов подряд.
В 1800-х и в начале 1900-х годов, сербско-американский инженер, изобретатель и мастер электротехники Никола Тесла стал одним из авторов зарождения коммерческого электричества. Он работал совместно с Эдисоном, сделал много революционных разработок в области электромагнетизма и хорошо известен своей работой с двигателями переменного тока и многофазной системой распределения энергии.
Однозначно нельзя заявить в каком году появился свет. Несмотря на то, что многие историки считают что лампочка была изобретена американцем Эдисоном, тем не менее первая лампа с платиновой нитью накаливания в вакуумном стеклянном сосуде была изобретена в 1840 изобретателем из Англии Де ла Рю.
1.2 Когда появилось электричество на территории России
Практически электрическое освещение в России появилось в 1879 на Литейном мосте в Петербурге, а официально — в 1880, с созданием 1-го электротехнического отдела, занимавшегося внедрением электричества в экономику государства. В 1881 Царское село было освещено электрическими фонарями. Лампы накаливания в Кремле в 1881 г осветили вступления на трон Александра III.
Прообраз российской энергосистемы был создан в 1886 г с основанием промышленно-коммерческого общества. В его планы входила электрификация населенных пунктов: улиц, заводов, магазинов и жилых домов. Первая крупная электрическая станция начала свою работу в 1888 г. в Зимнем дворце и на протяжении 15 лет считалась самой мощной в Европе. К 1917 г. в столице уже было электрифицировано около 30% домов.
Далее развитие энергетики в СССР шло по плану ГОЭЛРО принятого 22 декабря 1920 года. Этот день до сих пор отмечается в России и странах СНГ, как День энергетика
План во многом позаимствовал наработки российских специалистов 1916 года. Благодаря ему была увеличена выработка электроэнергии, а к 1932 г. она возросла с 2 до 13,5 млрд. кВт.
После развала СССР, Россия продолжала наращивать темп развития энергетики, по результатам 2018 года выработка электроэнергии в стране составила −1091 млрд. кВт∙ч, что позволило стране войти в четверку мировых лидеров после Китая, США и Индии.
2. Электричество в природе
Где в природе встречается электричество?
Если говорить об электричестве, то стоит сказать о появлении его в природе. Человек впервые увидел электрический разряд именно в природе, попытался понять, изучить и извлечь выгоду. Мы все вспоминаем сразу о молнии, когда говорим о проявлении электричества в природе. В то время многие не знали, что собой представляет молния, и лишь в 18 веке поняли природу этого явления и начали его активно изучать. Существует такая версия, что молнии положили начало появления жизни на планете, они запустили процесс синтеза аминокислот.
В организме человека тоже имеется электричество. Импульс в нервных окончаниях возникает вследствие кратковременного напряжения. В водной среде живет великое множество организмов, которые охотятся и защищаются при помощи электричества. Например, электрический угорь и скат могут вырабатывать напряжение в несколько сот вольт. Некоторые рыбы для лучшего ориентирования, создают вокруг своих тел электрическое поле. Именно природа подтолкнула человека к изучению этого явления.
Только в 19 веке люди научились использовать электричество в жизни. Когда была создана первая лампочка, в жизнь людей вошло электрическое освещение.
Потом человечество научилось при помощи электричества передавать на расстоянии звук и изображение, так появились телевизор, телефон, радио и так далее.
Прогресс человечества особенно скакнул вперед, когда электричество стали применять для работы различных механизмов. Да и теперь невозможно представить ни один прибор без электричества. В каждом современном доме имеется различная бытовая техника, и вся она работает за счет электричества.
Люди научились не только использовать, но и добывать электричество. Так появились электростанции, были созданы аккумуляторы и генераторы. Электричество в современном мире используют повсюду: в медицине, строительстве, промышленности и повседневной жизни.
2.1 Принцип работы электричества
Природу электричества можно разобрать на уровне молекул. Мы все знаем, что вещество состоит из множества молекул, в состав молекул входят атомы, атом представляет собой ядро, с вращающимися электронами. Электроны, переходя от атома к атому, переносят электричество. Получается, что электричество – это передвижение электронов.
Перемещение электронов высвобождает часть энергии, поэтому проводник нагревается. Это называется мощностью и измеряется в Ваттах.
Ток перемещается в направлении от плюса к минусу, то есть, чтобы был ток, нужно чтобы была разница потенциалов. Если неправильно произвести подключение, то может произойти короткое замыкание. У электричества есть такие показатели как, индукция, частота. Существуют также два вида тока: постоянный и переменный. Но все эти параметры в быту не используются.
Самым главным преимуществом электричества считается его неограниченность в пространстве. Нас повсюду сопровождает электричество: дома, на улице, на работе. Технический прогресс также напрямую связан с электричеством. Совершенствуются приборы, расширяются возможности, а значит, человечество движется вперед и многие невыполнимые задачи будут решены.
2.2 Электричество в природе
Изобретение электричества оказало влияние на научно-технический прогресс. Для получения электроэнергии создаются вот уже на протяжении многих десятилетий электростанции. Электричество создается с помощью генераторов энергии, а затем оно передается по ЛЭП. Принцип создания тока заключается в переводе механической энергии в электрическую. Электростанции подразделяются на следующие типы: атомные; ветровые; гидроэнергетические; приливно-отличные; солнечные; тепловые.
Ярким проявлением электричества в природе служат молнии, электрическая природа которых была установлена в XVIII веке. Молнии издавна вызывали лесные пожары. По одной из версий, именно молнии привели к первоначальному синтезу аминокислот и появлению жизни на земле.
Молния – искровой электрический разряд в атмосфере.
Как объясняют происхождение молнии? Система туча-земля или туча-туча представляет собой своеобразный конденсатор. Воздух играет роль диэлектрика между облаками. Нижняя часть облака имеет отрицательный заряд. При достаточной разности потенциалов между тучей и землей возникают условия, в которых происходит образование молнии в природе.
Перед основной вспышкой молнии можно наблюдать небольшое пятно, движущееся от тучи к земле. Это так называемый ступенчатый лидер. Электроны под действием разности потенциалов, начинают двигаться к земле. Двигаясь, они сталкиваются с молекулами воздуха, ионизируя их. От тучи к земле прокладывается как бы ионизированный канал. Из-за ионизации воздуха свободными электронами электропроводность в зоне траектории лидера существенно возрастает. Лидер как бы прокладывает путь для основного разряда, двигаясь от одного электрода (тучи) к другому (земле).
Ионизация происходит неравномерно, поэтому лидер может разветвляться
В момент, когда лидер приближается к земле, напряженность на его конце растет. Из земли или из предметов, выступающих над поверхностью (деревья, крыши зданий) навстречу лидеру выбрасывается ответный стример (канал). Это свойство молний используется для защиты от них путем установки громоотвода.
Почему молния бьет в человека или в дерево? На самом деле ей все равно, куда бить. Ведь молния ищет наиболее короткий путь между землей и небом. Именно поэтому во время грозы опасно находиться на равнине или на поверхности воды.
Когда лидер достигает земли, по проложенному каналу начинает течь ток. Именно в этот момент и наблюдается основная вспышка молнии, сопровождаемая резким ростом силы тока и выделением энергии. Здесь уместен вопрос, откуда идет молния? Интересно, что лидер распространяется от тучи к земле, а вот обратная яркая вспышка, которую мы и привыкли наблюдать, распространяется от земли к туче.
Правильнее говорить, что молния идет не от неба к земле, а происходит между ними.
Почему сначала мы видим молнию, а потом слышим гром? Все дело в разности скоростей звука (340,29 м/с) и света (299 792 458 м/с). Посчитав секунды между громом и молнией и умножив их на скорость звука, можно узнать, на каком расстоянии от Вас ударила молния.
Молния между небом и землей – не самая распространенная молния. Чаще всего молнии возникают между облаками и не несут угрозы. Помимо наземных и внутриоблачных молний, существуют молнии, образующиеся в верхних слоях атмосферы.
Какие есть разновидности молний в природе?
— Наземные молнии;
— Внутриоблачные молнии;
— Шаровые молнии;
— «Эльфы»;
— Джеты;
— Спрайты.
Последние три вида молний невозможно наблюдать без специальных приборов, так как они образуются на высоте от 40 километров и выше.
Приведем факты о молниях:
Протяженность самой длинной зафиксированной молнии на Земле составила 321 км. Эта молния была замечена в штате Оклахома, 2007 г. Самая долгая молния длилась 7,74 секунды и была зафиксирована в Альпах. Молнии образуются не только на Земле. Точно известно о молниях на Венере, Юпитере, Сатурне и Уране. Молнии Сатурна в миллионы раз мощнее земных. Сила тока в молнии может достигать сотен тысяч Ампер, а напряжение – миллиарда Вольт. Температура канала молнии может достигать 30000 градусов Цельсия – это в 6 раз больше температуры поверхности Солнца.
Шаровая молния – отдельный вид молнии, природа которого остается загадкой. Такая молния представляет собой движущийся в воздухе светящийся объект в форме шара. По немногочисленным свидетельствам шаровая молния может двигаться по непредсказуемой траектории,
разделяться на более мелкие молнии, может взорваться, а может просто неожиданно исчезнуть.
Существует множество гипотез о происхождении шаровой молнии, но ни одна не может быть признана достоверной. Факт — никто не знает, как появляется шаровая молния. Часть гипотез сводят наблюдение этого явления к галлюцинациям. Шаровую молнию ни разу не удалось наблюдать в лабораторных условиях. Все, чем могут довольствоваться ученые – это свидетельства очевидцев.
2.4 Северное сияние
Есть ещё одно явление, имеющее электромагнитную природу — северное сияние. Оно возникает вследствие воздействия солнечного ветра на верхние слои атмосферы. Северное сияние похоже на всполохи самых разных цветов и фиксируется, как правило, в довольно высоких широтах. Есть, конечно, и исключения – если солнечная активность достаточно высока, то сияние могут видеть в небе и жители умеренных широт.
Солнце – звезда, которая состоит из частиц водорода и гелия. Они, в свою очередь, являются набором отрицательно заряженных электронов и положительно заряженных протонов. Во время одного из взрывов на Солнце к нашей планете устремляются миллиарды этих заряженных частиц со скоростью не менее 950 метров в секунду. Они достигают нашей голубой планеты спустя примерно двое суток.
В момент соприкосновения их с ионосферой происходит взаимодействие с частичками разряженных газов.
Из-за этого и появляется красивое свечение – северное сияние природное явление.
Земной шар, по сути, представляет собой гигантское магнитное тело, которое способно образовывать магнитные поля благодаря электротокам. Появляются они из-за того, что железоникелевое ядро нашей планеты вращается вокруг своей оси. Чтобы понять, северное сияние что это такое, нужно представлять себе магнитное поле Земли. Земной шар играет роль огромного магнита, к которому летит солнечный ветер. Силовые линии отталкивают солнечные частички к северному и южному полюсу нашей
планеты. Там они попадают в ионосферу через полярные каспы (это воронки в атмосферном слое).
Именно здесь и рождается энергетический сгусток, потом он превращается в свечение. Атомы, которые находились в возбужденном состоянии, постепенно успокаиваются. От частиц начинает исходить мягкое свечение.
Сияние высвобождает гигантский объем энергии, который сопоставим с энергетическим выбросом во время землетрясения.
Полярное сияние может производить различные шумовые эффекты, к примеру, потрескивания, хлопки или короткие стреляющие звуки. Выяснилось это не так давно. В конце 2012 года финские ученые зафиксировали звуковые шумы во время авроры. Исследователи сделали вывод, что эти звуки аккумулировались на высоте семьдесят метров над поверхностью.
Услышать что-то во время наблюдения за авророй – огромная удача. Чаще всего звуки сияния заглушаются шумом окружающего мира.
Понаблюдать за чудом природы можно вблизи магнитных полюсов нашей планеты. Важно помнить о том, что в городских условиях достаточно сложно разглядеть и оценить очарование полярного свечения. В мегаполисах это вовсе невозможно из-за ночного освещения улиц. Чтобы своими глазами встретиться с феноменом, придется за ним «поохотиться».
2.5 Огни святого Эльма
Огни святого Эльма — ещё одно электрическое явление, природа которого очень долгое время оставалась неясной. Имели с ним дело в основном моряки. Проявляли огни себя следующим образом: при попадании корабля в грозу вершины его мачт начинали полыхать ярким пламенем. Объяснение явлению оказалось очень простым — основополагающую роль играло высокое напряжение электромагнитного поля, что всякий раз наблюдается перед началом грозы. Но не только моряки могут иметь дело с огнями.
Пилоты крупных авиалайнеров также сталкивались с этим явлением, когда пролетали сквозь облака пепла, подброшенного в небо извержениями вулканов. Огни возникают от трения частиц пепла об обшивку.
Пионером исследования роли электрического поля в живом организме явился профессор анатомии из Болонского университета Луиджи Гальвани. Начиная с 1775 года он стал интересоваться взаимосвязью между «электричеством и жизнью».
2.6 Птицы и электричество
Почему птицы безнаказанно садятся на провода высоковольтной передачи? Тело сидящей на проводе птицы представляет собою ответвление цепи, включенное параллельно участку проводника между лапками птицы. При параллельном соединении двух участков цепи величина токов в них обратно пропорциональна сопротивлению. Сопротивление тела птицы огромно по сравнению с сопротивлением небольшой длины проводника, поэтому величина тока в теле птицы ничтожна и безвредна. Следует добавить еще, что разность потенциалов на участке между ногами птицы мала.
Бывают случаи, когда птицу, сидящую на проводе линии электропередачи, убивает током. При каких обстоятельствах это может произойти?
Птицы чаще всего гибнут в тех случаях, когда они, сидя на проводе линии электропередачи, касаются столба крылом, хвостом или клювом, то есть соединяются с землей.
Почему птицы слетают с провода высокого напряжения, когда включают ток? При включении высокого напряжения на перьях птицы возникает статический электрический заряд, из-за наличия которого перья птицы расходятся, как расходятся кисти бумажного султана, соединенного с электростатической машиной. Это действие статического заряда и побуждает птицу слететь с провода. В клетках, тканях и органах животных и растений между отдельными их участками возникает определенная разность потенциалов, так называемые биоэлектропотенциалы, которые связаны с процессами обмена в организме. Какова величина биопотенциалов? Эти биоэлектропотенциалы очень малы. Напряжение их колеблется от нескольких микровольт до десятков милливольт. Для регистрации таких потенциалов, изменяющихся во времени, требуются очень чувствительные приборы, позволяющие без искажения регистрировать биотоки живой ткани.
Электрическая активность оказалась неотъемлемым свойством живой материи. Электричество генерирует нервные, мышечные и железистые клетки всех живых существ, однако наиболее развита эта способность у рыб.
Растения и электричество. Изучению «растительного электричества» в XIX в. было уделено немало внимания. Первые попытки обнаружения токов действия у растений предпринимались именно на тканях, способных к сокращению.
Токи действия в растительных тканях были обнаружены в опытах с черешками мимозы, способными совершать механические движения под влиянием внешних раздражителей.
Однако наиболее интересные результаты были получены в конце прошлого века Бердон-Сандерсоном, исследовавшим токи действия в закрывающихся листьев насекомоядного растения – так называемой венериной мухоловки. Оказалось, что в момент сворачивания края листа в его тканях возникают точно такие же токи действия, как в мышце при сокращении.
3.Источники электрического тока
Источник тока – это устройство, в котором происходит преобразование какого-либо вида энергии в электрическую энергию.
Существуют различные виды источников тока:
Уголь – это окаменевшие остатки растительности, которая покрывала нашу планету десятки миллионов лет назад. Нефть образовалась из остатков древнейших морских организмов. Нефть и уголь сжигают, чтобы получить энергию, которая приводит в движение разную технику.
Энергию ветра используют уже тысячи лет. Ветер гнал по волнам парусные корабли. Ветряные мельницы мололи зерно и перекачивали воду. Сейчас ветряные станции вырабатывают электричество в отличие от тепловых электростанций, где сжигаются нефть и уголь, ветряные станции не загрязняют
воздух. Ветер приводит в движение лопасти, которые вращают турбогенератор, вырабатывающие электричество. Затем электроэнергия по кабелю передается потребителям.
В старину на многих реках стояли водяные мельницы. Вода вращала колесо и молола зерно. Сегодня на реках строят большие гидроэлектростанции с мощными турбогенераторами. Реки перекрывают плотинами, чтобы создать запас воды для электростанций. Потоки воды устремляются через специальные стоки в плотине и вращают лопасти турбогенераторов. Электроэнергия передается по силовым кабелям.
Благодаря солнцу, мы получаем огромное количество энергии. Она используется для получения электричества и для обогрева. Солнце – неиссякаемый источник энергии: когда в недрах нашей планеты не останется ни нефти, ни угля, солнце по-прежнему будет сиять над землей. Солнечные батареи преобразуют энергию солнца в электричество. А солнечные водонагреватели обеспечивают дом горячей водой.
При гниении бытовых отходов выделяется газ, который называется «метан». Этот газ загрязняет воздух, однако его можно собирать, а затем сжигать на тепловых электростанциях также, как уголь и нефть. Такие электростанции называются «биореакторы». Человек производит так много мусора, что рядом с некоторыми большими городами не хватает места для мусорных свалок. В биореакторах мусор разлагается гораздо быстрее – значит, понадобится меньше свалок.
Электричество играет важную роль в жизни каждого человека, очень важно для промышленности, металлургических комбинатов, заводов.
Электрическая активность оказалась неотъемлемым свойством живой материи.
Людям нужно электричество для удобства и комфорта.
Источник
