Slayt 2

İşin aşamaları

Amaç ve hedefleri belirleyin Pratik kısım. Araştırma ve gözlem. Çözüm.

Slayt 3

Amaç: Manyetik olayların özelliklerini deneysel olarak incelemek. Amaçlar: - Literatür çalışması.

- Deney ve gözlemler yapın.

Slayt 4

Manyetizma

Manyetizma, bir manyetik alan boyunca belli bir mesafede gerçekleştirilen, hareketli elektrik yüklerinin etkileşiminin bir şeklidir. Manyetik etkileşim Evrende meydana gelen süreçlerde önemli bir rol oynar. İşte söylenenleri doğrulayan iki örnek. Bir yıldızın manyetik alanının, yıldızın kütlesini ve eylemsizlik momentini azaltarak gelişiminin seyrini değiştiren güneş rüzgarına benzer bir yıldız rüzgarı ürettiği bilinmektedir. Ayrıca Dünya'nın manyetosferinin bizi kozmik ışınların yıkıcı etkilerinden koruduğu da bilinmektedir. Eğer olmasaydı, gezegenimizdeki canlıların evrimi görünüşe göre farklı bir yol izleyecek ve belki de Dünya'da yaşam hiç ortaya çıkmayacaktı.

Slayt 5

Slayt 6

Dünyanın manyetik alanı

Dünya'nın manyetik alanının varlığının ana nedeni, Dünya'nın çekirdeğinin sıcak demirden (Dünya içinde ortaya çıkan elektrik akımlarını iyi bir iletken) içermesidir. Grafiksel olarak, Dünyanın manyetik alanı kalıcı bir mıknatısın manyetik alanına benzer. Dünyanın manyetik alanı Güneş yönünde 70-80 bin km uzanan bir manyetosfer oluşturur. Dünya yüzeyini korur, yüklü parçacıkların, yüksek enerjilerin ve kozmik ışınların zararlı etkilerine karşı korur ve havanın doğasını belirler. Güneş'in manyetik alanı Dünya'nınkinden 100 kat daha fazladır.

Slayt 7

Manyetik alan değişikliği

Sürekli değişimin nedeni maden yataklarının varlığıdır. Dünya üzerinde demir cevheri oluşumu nedeniyle kendi manyetik alanının büyük ölçüde bozulduğu alanlar vardır. Örneğin Kursk bölgesinde bulunan Kursk manyetik anomalisi. Dünyanın manyetik alanındaki kısa süreli değişikliklerin nedeni "güneş rüzgarı"nın etkisidir, yani. Güneş tarafından yayılan yüklü parçacıkların akışının eylemi. Bu akışın manyetik alanı, Dünya'nın manyetik alanıyla etkileşime girer ve "manyetik fırtınalar" ortaya çıkar.

Slayt 8

Kardiyovasküler ve dolaşım sistemi, kan basıncı artar, koroner dolaşım kötüleşir. Manyetik fırtınalar, kardiyovasküler sistem hastalıklarından (miyokard enfarktüsü, felç, hipertansif kriz vb.) muzdarip bir kişinin vücudunda alevlenmelere neden olur. Solunum organları Biyoritimler manyetik fırtınaların etkisi altında değişir. Bazı hastaların durumu manyetik fırtınalardan önce, diğerleri ise daha sonra kötüleşir. Bu tür hastaların manyetik fırtına koşullarına uyum sağlama yetenekleri çok düşüktür.

Slayt 9

Pratik kısım

Hedef: 2008 yılındaki ambulans çağrılarının sayısına ilişkin verileri toplamak ve bir sonuca varmak. Çocukluk çağı hastalıkları ile manyetik fırtınalar arasındaki ilişkiyi bulmak.

Selamlar sevgili okuyucular. Doğa birçok sır saklıyor. İnsan bazı gizemlere açıklama bulmayı başardı, ancak bazılarına ulaşamadı. Doğadaki manyetik olaylar dünyamızda ve çevremizde meydana gelir ve bazen onları fark etmeyiz.

Bu olaylardan biri, bir mıknatıs alıp metal bir çiviye veya pime doğrultarak görülebilir. Birbirlerinden nasıl etkilendiklerini görün.

Birçoğumuz, manyetik alanı olan bu cisimle yaptığımız deneyleri hâlâ okulumuzun fizik dersinden hatırlıyoruz.

Umarım manyetik olayların ne olduğunu hatırlıyorsunuzdur? Elbette bu, manyetik alana sahip diğer metal nesneleri kendine çekebilme yeteneğidir.

Mıknatısların yapıldığı manyetik demir cevherini düşünün. Muhtemelen her birinizin buzdolabının kapısında bu tür mıknatıslar vardır.

Başka hangi manyetik doğa olaylarının var olduğunu bilmek ilginizi çekebilir mi? Okul fizik derslerinden alanların manyetik ve elektromanyetik olabileceğini biliyoruz.

Manyetik demir cevherinin çağımızdan önce bile canlı doğada bilindiğini bilin. Bu sırada Çin imparatorunun sayısız seferi ve sadece deniz yürüyüşleri sırasında kullandığı bir pusula yaratıldı.

Mıknatıs kelimesi Çinceden sevgi dolu bir taş olarak çevrilmiştir. Harika bir çeviri değil mi?

Seyahatlerinde manyetik pusula kullanan Kristof Kolomb, coğrafi koordinatların pusula iğnesinin sapmasını etkilediğini fark etti. Daha sonra bu gözlem sonucu bilim adamlarını yeryüzünde manyetik alanların olduğu sonucuna götürdü.

Manyetik alanın canlı ve cansız doğadaki etkisi

Göçmen kuşların yaşam alanlarını doğru bir şekilde tespit etme konusundaki eşsiz yetenekleri her zaman bilim adamlarının ilgisini çekmiştir. Dünyanın manyetik alanı onların şaşmaz bir şekilde uzanmalarına yardımcı olur. Ve birçok hayvanın göçü bu topraklara bağlıdır.

Yani sadece kuşlar değil, aynı zamanda şu tür hayvanlar da:

• Kaplumbağalar
• Deniz kabukluları
• Somon balığı
• Semenderler
• ve diğer birçok hayvan.

Bilim adamları, canlı organizmaların vücudunda, manyetik ve elektromanyetik alanların algılanmasına yardımcı olan manyetit parçacıklarının yanı sıra özel reseptörlerin de bulunduğunu bulmuşlardır.

Ancak vahşi doğada yaşayan herhangi bir canlının istenen dönüm noktasını tam olarak nasıl bulduğuna bilim adamları kesin olarak cevap veremezler.

Manyetik fırtınalar ve insanlar üzerindeki etkileri

Dünyamızın manyetik alanlarını zaten biliyoruz. Güneş'ten bize ulaşan yüklü mikropartiküllerin etkilerinden bizi korurlar. Manyetik fırtına, dünyanın bizi koruyan elektromanyetik alanındaki ani bir değişiklikten başka bir şey değildir.

Bazen şakaklarınıza ani ve keskin bir ağrının geldiğini ve hemen şiddetli bir baş ağrınızın başladığını fark etmediniz mi? İnsan vücudunda meydana gelen tüm bu acı verici belirtiler, bu doğal olgunun varlığına işaret etmektedir.

Bu manyetik olay bir saatten 12 saate kadar sürebilir veya kısa ömürlü olabilir. Ve doktorların belirttiği gibi, kardiyovasküler hastalıkları olan yaşlı insanlar bundan daha fazla acı çekiyor.

Uzun süreli manyetik fırtına sırasında kalp krizi sayısının arttığı kaydedildi. Manyetik fırtınaların oluşumunu izleyen çok sayıda bilim adamı var.

Bu yüzden sevgili okuyucularım, bazen görünüşlerini öğrenmeye ve mümkünse korkunç sonuçlarını önlemeye çalışmakta fayda var.

Rusya'daki manyetik anomaliler

Dünyamızın geniş topraklarında çeşitli manyetik anormallikler vardır. Hadi onlar hakkında biraz bilgi edinelim.

Ünlü bilim adamı ve gökbilimci P. B. Inokhodtsev, 1773 yılında Rusya'nın orta kesimindeki tüm şehirlerin coğrafi konumunu inceledi. O zaman pusula iğnesinin hararetle döndüğü Kursk ve Belgorod bölgesinde güçlü bir anormallik keşfetti. Ve sadece 1923'te metal cevheri ortaya çıkaran ilk kuyu açıldı.

Bilim adamları bugün bile Kursk manyetik anomalisindeki devasa demir cevheri birikimlerini açıklayamıyor.

Coğrafya ders kitaplarından demir cevherinin tamamının dağlık bölgelerde çıkarıldığını biliyoruz. Ovadaki demir cevheri yataklarının nasıl oluştuğu bilinmiyor.

Brezilya manyetik anomalisi

Brezilya'nın okyanus kıyısı açıklarında, 1000 kilometreden daha yüksek bir yükseklikte, bu yerin üzerinde uçan uçakların çoğu (uçaklar ve hatta uydular) çalışmalarını durduruyor.

Turuncu bir portakal hayal edin. Kabuğu posayı korur ve koruyucu bir atmosfer tabakasıyla dünyanın manyetik alanı gezegenimizi uzaydan gelen zararlı etkilerden korur. Ve Brezilya anomalisi bu kabuktaki bir çentik gibidir.

Ayrıca bu alışılmadık yerde gizemli olanlar birden fazla kez gözlemlendi.

Ülkemizin bilim adamlarına açıklanacak daha birçok gizemi ve sırrı var dostlarım. Size sağlık diliyorum ve bu olumsuz manyetik fenomen sizi atlayacak!

Umarım doğadaki manyetik olaylara dair kısa genel bakışımı beğenmişsinizdir. Ya da belki onları zaten gözlemlediniz veya etkilerini kendiniz hissettiniz. Yorumlarınızda bunun hakkında yazın, bunu okumakla ilgileneceğim. Ve bugünlük bu kadar. Size veda edeyim ve tekrar görüşelim.

Blog güncellemelerine abone olmanızı öneririm. Ayrıca makaleyi belirli sayıda yıldızla işaretleyerek 10 sistemine göre de derecelendirebilirsiniz. Beni ziyarete gelin ve arkadaşlarınızı getirin çünkü bu site özellikle sizin için oluşturuldu. Burada kesinlikle pek çok yararlı ve ilginç bilgi bulacağınızdan eminim.

Fırtınalar vb. Nasıl ortaya çıkarlar? Neyle karakterize edilirler?

Slayt 4

Manyetik olaylar ve özellikler topluca manyetizma olarak adlandırılır. Varlıkları çok uzun zamandır biliniyor. Zaten dört bin yıl önce Çinlilerin bu bilgiyi bir pusula oluşturmak ve deniz yolculuklarında yön bulmak için kullandıkları varsayılıyor. Sadece 19. yüzyılda deneyler yapmaya ve fiziksel manyetik fenomeni ciddi şekilde incelemeye başladılar. Hans Oersted bu alandaki ilk araştırmacılardan biri olarak kabul ediliyor.

Manyetik olaylar hem Uzayda hem de Dünya'da meydana gelebilir ve yalnızca manyetik alanlarda ortaya çıkabilir. Bu tür alanlar elektrik yüklerinden kaynaklanır. Yükler sabit olduğunda etraflarında bir elektrik alanı oluşur. Hareket ettiklerinde manyetik bir alan oluşur.

Yani, manyetik alan olgusu, bir elektrik akımının veya alternatif bir elektrik alanının ortaya çıkmasıyla ortaya çıkar. Bu, mıknatıslara ve manyetik iletkenlere bir kuvvetin etki ettiği uzayın bir bölgesidir. Kendi yönü vardır ve kaynağından (iletken) uzaklaştıkça azalır.

Mıknatıslar

Etrafında oluştuğu cisme mıknatıs denir. Bunlardan en küçüğü elektrondur. Mıknatısların çekiciliği en ünlü fiziksel manyetik olaydır: iki mıknatısı yan yana koyarsanız ya çekerler ya da iterler. Her şey birbirlerine göre konumlarıyla ilgilidir. Her mıknatısın iki kutbu vardır: kuzey ve güney.

Benzer kutuplar iter, kutupların aksine ise çeker. İkiye keserseniz kuzey ve güney kutupları ayrılmaz. Sonuç olarak, her birinin iki kutbu olacak iki mıknatıs elde edeceğiz.

Bu özelliklere sahip çok sayıda malzeme vardır: demir, kobalt, nikel, çelik vb. Bunların arasında sıvılar, alaşımlar ve kimyasal bileşikler bulunur. Mıknatısları bir mıknatısın yakınında tutarsanız, onlar da bir mıknatıs haline gelecektir.

Saf demir gibi maddeler bu özelliği kolayca kazanır, ancak aynı zamanda ona hızla veda eder. Diğerlerinin (örneğin çelik) mıknatıslanması daha uzun sürer, ancak etkiyi uzun süre korur.

Mıknatıslanma

Yukarıda yüklü parçacıklar hareket ettiğinde bir manyetik alanın ortaya çıktığını tespit ettik. Peki örneğin buzdolabına asılı bir demir parçasında nasıl bir hareketten bahsedebiliriz? Tüm maddeler hareketli parçacıklar içeren atomlardan oluşur.

Her atomun kendine ait bir manyetik alanı vardır. Ancak bazı malzemelerde bu alanlar kaotik bir şekilde farklı yönlere yönlendirilir. Bu nedenle etraflarında büyük bir alan oluşmuyor. Bu tür maddeler mıknatıslanma yeteneğine sahip değildir.

Diğer malzemelerde (demir, kobalt, nikel, çelik) atomlar aynı yöne bakacak şekilde sıralanabilirler. Bunun sonucunda etraflarında genel bir manyetik alan oluşur ve vücut mıknatıslanır.

Bir cismin mıknatıslanmasının, atomlarının alanlarının düzenlenmesi olduğu ortaya çıktı. Bu düzeni bozmak için, örneğin çekiçle sertçe vurun. Atomların alanları düzensiz bir şekilde hareket etmeye başlayacak ve manyetik özelliklerini kaybedecek. Malzeme ısıtıldığında da aynı şey olacaktır.

Manyetik indüksiyon

Manyetik olaylar hareketli yüklerle ilişkilidir. Böylece elektrik akımı taşıyan bir iletkenin çevresinde mutlaka bir manyetik alan oluşur. Ama bunun tersi de olabilir mi? İngiliz fizikçi Michael Faraday bir zamanlar bu soruyu kendine sordu ve manyetik indüksiyon olgusunu keşfetti.

Sabit bir alanın elektrik akımına neden olamayacağı, ancak alternatif bir alanın oluşturabileceği sonucuna vardı. Akım, manyetik alanın kapalı bir döngüsünde ortaya çıkar ve buna indüksiyon denir. Elektromotor kuvvet, devreye nüfuz eden alanın hızındaki değişiklikle orantılı olarak değişecektir.

Faraday'ın keşfi gerçek bir atılımdı ve elektrikli ekipman üreticilerine önemli faydalar sağladı. Onun sayesinde mekanik enerjiden akım üretmek mümkün hale geldi. Bilim adamı tarafından türetilen yasa, elektrik motorlarının, çeşitli jeneratörlerin, transformatörlerin vb. tasarımında uygulandı ve uygulandı.

Slayt 6

Jüpiter, Neptün, Satürn ve Uranüs'ün manyetik alanı vardır. Gezegenimiz bir istisna değildir. Sıradan yaşamda bunu neredeyse hiç fark etmiyoruz. Somut değildir, tadı ve kokusu yoktur. Ancak doğadaki manyetik olaylar bununla ilişkilidir. Hayvanlardaki aurora, manyetik fırtınalar veya manyetik algılama gibi.

Özünde Dünya, coğrafi kutuplarla örtüşmeyen iki kutba sahip, devasa ama çok güçlü olmayan bir mıknatıstır. Manyetik çizgiler gezegenin Güney Kutbu'ndan çıkıp Kuzey Kutbu'na giriyor. Bu, aslında Dünya'nın Güney Kutbu'nun bir mıknatısın kuzey kutbu olduğu anlamına gelir (bu nedenle Batı'da mavi, güney kutbu - S ve kırmızı, kuzey kutbu - N'dir).

Manyetik alan gezegenin yüzeyinden yüzlerce kilometre uzağa uzanıyor. Güçlü galaktik ve güneş ışınımını yansıtan görünmez bir kubbe görevi görür. Radyasyon parçacıklarının Dünya'nın kabuğuyla çarpışması sırasında birçok manyetik olay oluşur. Bunlardan en ünlülerine bakalım.

Manyetik fırtınalar

Güneşin gezegenimiz üzerinde güçlü bir etkisi vardır. Bize sadece sıcaklık ve ışık vermekle kalmıyor, aynı zamanda fırtınalar gibi hoş olmayan manyetik olayları da tetikliyor. Görünümleri, güneş aktivitesindeki artış ve bu yıldızın içinde meydana gelen süreçlerle ilişkilidir.

Dünya sürekli olarak Güneş'ten gelen iyonize parçacıkların akışından etkilenir. 300-1200 km/s hızla hareket ederler ve güneş rüzgarı olarak nitelendirilirler. Ancak zaman zaman bu parçacıkların büyük sayıları yıldızın üzerinde ani emisyonlar meydana gelir. Dünyanın kabuğuna şok etkisi yaparak manyetik alanın salınmasına neden olurlar.

Bu tür fırtınalar genellikle üç güne kadar sürer. Şu anda gezegenimizin bazı sakinleri kendilerini iyi hissetmiyor. Membrandaki dalgalanmalar bizi baş ağrıları, kan basıncının artması ve halsizlikle etkiler. Bir insan hayatı boyunca ortalama 2.000 fırtına yaşar.

Kuzey ışıkları

Doğada daha hoş manyetik olaylar da vardır - kuzey ışıkları veya aurora. Hızla değişen renklerle gökyüzünde bir parıltı olarak görünür ve çoğunlukla yüksek enlemlerde (67-70°) meydana gelir. Güçlü güneş aktivitesiyle birlikte parlaklık da daha düşük gözleniyor.

Kutupların yaklaşık 64 kilometre yukarısında, yüklü güneş parçacıkları manyetik alanın en uzak noktalarıyla karşılaşır. Burada bazıları, atmosferik gazlarla etkileşime girdikleri Dünya'nın manyetik kutuplarına yönlendiriliyor, bu yüzden parıltı ortaya çıkıyor.

Işığın spektrumu havanın bileşimine ve seyrekleşmesine bağlıdır. Kırmızı parıltı 150 ila 400 kilometre yükseklikte meydana geliyor. Mavi ve yeşil tonlar yüksek düzeyde oksijen ve nitrojenle ilişkilendirilir. 100 kilometre yükseklikte meydana gelirler.

Manyetik algılama

Manyetik olayları inceleyen ana bilim fiziktir. Ancak bunlardan bazıları biyolojiyi de içerebilir. Örneğin canlı organizmaların manyetik duyarlılığı, Dünya'nın manyetik alanını tanıma yeteneğidir.

Pek çok hayvan, özellikle de göçmen türler bu eşsiz yeteneğe sahiptir. Yarasalarda, güvercinlerde, kaplumbağalarda, kedilerde, geyiklerde, bazı bakterilerde vb. Manyetoresepsiyon yeteneği bulunmuştur. Hayvanların uzayda gezinmesine ve ondan onlarca kilometre uzaklaşarak evlerini bulmasına yardımcı olur.

Bir kişi yönlendirme için pusula kullanıyorsa, hayvanlar tamamen doğal araçlar kullanır. Bilim insanları manyetik algılamanın nasıl ve neden çalıştığını henüz tam olarak belirleyemiyor. Ancak güvercinlerin yüzlerce kilometre uzağa götürülseler bile yuvalarını tamamen karanlık bir kutuya kapatarak bulabildikleri biliniyor. Kaplumbağalar yıllar sonra bile doğdukları yeri buluyor.

Hayvanlar, "süper güçleri" sayesinde volkanik patlamaları, depremleri, fırtınaları ve diğer felaketleri önceden tahmin ederler. Manyetik alandaki dalgalanmaları ustaca algılarlar, bu da kendilerini koruma yeteneklerini artırır.

Fiziksel bedenler fiziksel olayların “aktörleridir”. Bunlardan bazılarını tanıyalım.

Mekanik olaylar

Mekanik olgular cisimlerin hareketidir (Şekil 1.3) ve bunların birbirleri üzerindeki etkileri, örneğin itme veya çekme. Vücutların birbirleri üzerindeki etkisine etkileşim denir.

Bu akademik yılda mekanik olguları daha detaylı tanıyacağız.

Pirinç. 1.3. Mekanik olgulara örnekler: spor müsabakaları sırasında vücutların hareketi ve etkileşimi (a, b.c); Dünyanın Güneş etrafındaki hareketi ve kendi ekseni etrafındaki dönüşü (r)

Ses fenomeni

Ses olayları, adından da anlaşılacağı gibi, ses içeren olaylardır. Bunlar, örneğin sesin havada veya suda yayılmasının yanı sıra sesin çeşitli engellerden (örneğin dağlar veya binalar) yansımasını içerir. Ses yansıtıldığında tanıdık bir yankı ortaya çıkar.

Termal olaylar

Termal olaylar, cisimlerin ısıtılması ve soğumasının yanı sıra, örneğin buharlaşma (bir sıvının buhara dönüşümü) ve erimedir (katı bir maddenin sıvıya dönüşümü).

Termal olaylar son derece yaygındır: örneğin doğadaki su döngüsünü belirlerler (Şekil 1.4).

Pirinç. 1.4. Doğada su döngüsü

Okyanusların ve denizlerin güneş ışınlarıyla ısınan suları buharlaşır. Buhar yükseldikçe soğuyarak su damlacıklarına veya buz kristallerine dönüşür. Suyun yağmur veya kar şeklinde Dünya'ya döndüğü bulutları oluştururlar.

Termal olayların gerçek "laboratuvarı" mutfaktır: çorbanın ocakta pişirilmesi, suyun çaydanlıkta kaynaması, yiyeceklerin buzdolabında dondurulması - bunların hepsi termal olayların örnekleridir.

Bir araba motorunun çalışması aynı zamanda termal olaylarla da belirlenir: benzin yandığında, pistonu (motor kısmı) iten çok sıcak bir gaz oluşur. Pistonun hareketi ise özel mekanizmalar vasıtasıyla arabanın tekerleklerine iletilir.

Elektriksel ve manyetik olaylar

Elektriksel bir olayın en çarpıcı (kelimenin tam anlamıyla) örneği yıldırımdır (Şekil 1.5, a). Elektrik olaylarının kullanılması sayesinde elektrikli aydınlatma ve elektrikli ulaşım (Şekil 1.5, b) mümkün hale geldi. Manyetik olayların örnekleri, demir ve çelik nesnelerin kalıcı mıknatıslar tarafından çekilmesinin yanı sıra kalıcı mıknatısların etkileşimidir.

Pirinç. 1.5. Elektriksel ve manyetik olaylar ve kullanımları

Pusula iğnesi (Şekil 1.5, c), "kuzey" ucu tam olarak kuzeyi gösterecek şekilde döner çünkü iğne küçük bir kalıcı mıknatıstır ve Dünya da büyük bir mıknatıstır. Kuzey Işıkları (Şekil 1.5, d), uzaydan uçan elektrik yüklü parçacıkların Dünya ile bir mıknatıs gibi etkileşime girmesinden kaynaklanmaktadır. Elektriksel ve manyetik olaylar televizyonların ve bilgisayarların çalışmasını belirler (Şekil 1.5, e, f).

Optik olaylar

Nereye bakarsak bakalım, her yerde optik fenomeni göreceğiz (Şekil 1.6). Bunlar ışıkla ilişkili olaylardır.

Optik fenomenin bir örneği, ışığın çeşitli nesneler tarafından yansımasıdır. Nesnelerden yansıyan ışık ışınları gözümüze girer ve bu sayede bu nesneleri görürüz.

Pirinç. 1.6. Optik olaylara örnekler: Güneş ışık yayar (a); Ay güneş ışığını yansıtır (b); Aynalar (c) ışığı özellikle iyi yansıtır; en güzel optik olaylardan biri - gökkuşağı (d)

Konusu “Elektromanyetik alan” olan bu dersimizde “elektromanyetik alan” kavramını, tezahürünün özelliklerini ve bu alanın parametrelerini tartışacağız.

Cep telefonuyla konuşuyoruz. Sinyal nasıl iletilir? Mars'a uçan bir uzay istasyonundan gelen sinyal nasıl iletiliyor? Boşlukta mı? Evet, madde olmayabilir ama bu boşluk değil, sinyalin iletildiği başka bir şey var. Bu şeye elektromanyetik alan deniyordu. Bu doğrudan gözlemlenebilir değil, doğanın gerçekten var olan bir nesnesidir.

Bir ses sinyali, örneğin hava gibi bir maddenin parametrelerinde bir değişiklikse (Şekil 1), o zaman radyo sinyali, EM alanının parametrelerinde bir değişikliktir.

Pirinç. 1. Ses dalgasının havada yayılması

"Elektrik" ve "manyetik" kelimeleri bizim için açık, zaten elektriksel olayları (Şekil 2) ve manyetik olayları (Şekil 3) ayrı ayrı inceledik, peki o zaman neden elektromanyetik alandan bahsediyoruz? Bugün bunu çözeceğiz.

Pirinç. 2. Elektrik alanı

Pirinç. 3. Manyetik alan

Elektromanyetik olaylara örnekler.

Mikrodalga, elektrik yüküne etki eden güçlü ve en önemlisi çok hızlı değişen elektromanyetik alanlar yaratır. Ve bildiğimiz gibi maddelerin atomları ve molekülleri bir elektrik yükü içerir (Şekil 4). Burası elektromanyetik alanın etki ederek molekülleri daha hızlı hareket etmeye zorladığı yerdir (Şekil 5) - sıcaklık artar ve yiyecek ısınır. X ışınları, morötesi ışınlar ve görünür ışık aynı doğaya sahiptir.

Pirinç. 4. Su molekülü bir dipoldür

Pirinç. 5. Elektrik yükü taşıyan moleküllerin hareketi

Mikrodalgada, elektromanyetik alan, ısıtma için kullanılan maddeye enerji verir, görünür ışık, reseptörü aktive etmek için kullanılan göz reseptörlerine enerji verir (Şekil 6), ultraviyole ışınlarının enerjisi oluşturmak için kullanılır. ciltteki melanin (bronzlaşma görünümü, Şekil 7) ve X ışınlarının enerjisi, üzerinde iskeletinizin görüntüsünü görebileceğiniz filmin siyaha dönmesine neden olur (Şekil 8). Tüm bu durumlarda elektromanyetik alan farklı parametrelere sahiptir ve dolayısıyla farklı etkilere sahiptir.

Pirinç. 6. Göz reseptörünün görünür ışık enerjisiyle aktivasyonunun koşullu diyagramı

Pirinç. 7. Cilt bronzlaşması

Pirinç. 8. Röntgen sırasında filmin kararması

Yani elektromanyetik alanla göründüğünden çok daha sık karşılaşıyoruz ve onunla ilişkili olaylara uzun süredir alışığız.

Yani elektrik alanının elektrik yüklerinin etrafında oluştuğunu biliyoruz (Şekil 9). Burada her şey açık.

Pirinç. 9. Bir elektrik yükünün etrafındaki elektrik alanı

Bir elektrik yükü hareket ederse, incelediğimiz gibi çevresinde bir manyetik alan oluşur (Şekil 10). Burada şu soru zaten ortaya çıkıyor: bir elektrik yükü hareket ediyor, çevresinde bir elektrik alanı var, manyetik alanın bununla ne ilgisi var? Bir soru daha: “Yük hareket ediyor” diyoruz. Ancak hareket görecelidir ve bir referans çerçevesinde hareket ederken diğerinde hareketsiz olabilir (Şekil 11). Bu, manyetik alanın bir referans çerçevesinde var olacağı, diğerinde olmayacağı anlamına mı geliyor? Ancak referans çerçevesi seçimine bağlı olarak alanın var olmaması veya var olmaması gerekir.

Pirinç. 10. Hareketli bir elektrik yükünün etrafındaki manyetik alan

Pirinç. 11. Yük hareketinin göreliliği

Gerçek şu ki, tek bir elektromanyetik alan vardır ve tek bir kaynağı vardır; elektrik yükü. İki bileşeni vardır. Elektrik ve manyetik alanlar, farklı referans sistemlerinde kendilerini farklı şekilde gösteren, tek bir elektromanyetik alanın ayrı tezahürleri, ayrı bileşenleridir (Şekil 12).

Pirinç. 12. Elektromanyetik alanın belirtileri

Yalnızca elektrik alanının, yalnızca manyetik alanın veya her ikisinin birden görüneceği bir referans çerçevesi seçebilirsiniz. Ancak hem elektrik hem de manyetik bileşenlerin sıfır olacağı, yani elektromanyetik alanın ortadan kalkacağı bir referans sistemi seçmek imkansızdır.

Referans sistemine bağlı olarak alanın bir bileşenini, diğerini veya her ikisini birden görürüz. Bu, bir cismin daire içindeki hareketine benzer: Böyle bir cisme yukarıdan bakarsanız, daire içinde hareket göreceğiz (Şek. 13), yandan bakarsanız bir parça boyunca salınımlar göreceğiz (Şek. 14) ). Koordinat eksenine yapılan her projeksiyonda dairesel hareket salınımlardır.

Pirinç. 13. Bir daire içinde vücut hareketi

Pirinç. 14. Bir segment boyunca vücut salınımları

Pirinç. 15. Dairesel hareketlerin koordinat eksenine yansıtılması

Başka bir benzetme, bir piramidin bir düzleme izdüşümüdür. Bir üçgene veya kareye yansıtılabilir. Uçakta bunlar tamamen farklı figürler ama bunların hepsi farklı yönlerden bakılan bir piramit. Ancak piramidin tamamen yok olacağı bir açı yok. Daha çok bir kare veya üçgene benzeyecektir (Şek. 16).

Pirinç. 16. Bir piramidin düzlem üzerindeki izdüşümleri

Akım taşıyan bir iletken düşünün. İçinde negatif yükler pozitif olanlarla telafi edilir, etrafındaki elektrik alanı sıfırdır (Şekil 17). Manyetik alan sıfır değildir (Şekil 18); akımlı bir iletkenin etrafında manyetik alanın ortaya çıktığını düşündük. Elektrik akımını oluşturan elektronların sabit olacağı bir referans sistemi seçelim. Ancak bu referans çerçevesinde iletkenin pozitif yüklü iyonları elektronlara göre ters yönde hareket edecektir: hala bir manyetik alan ortaya çıkmaktadır (Şekil 18).

Pirinç. 17. Elektrik alanı sıfır olan akımlı bir iletken

Pirinç. 18. Akım taşıyan bir iletkenin etrafındaki manyetik alan

Elektronlar boşlukta olsaydı, bu referans çerçevesinde etraflarında bir elektrik alanı oluşurdu çünkü bunlar pozitif yüklerle telafi edilmezdi ancak manyetik alan da olmazdı (Şekil 19).

Pirinç. 19. Boşluktaki elektronların etrafındaki elektrik alanı

Başka bir örneğe bakalım. Kalıcı bir mıknatıs alalım. Etrafında manyetik bir alan var ama elektriksel alan yok. Aslında protonların ve elektronların elektrik alanı telafi edilir (Şekil 20).

Pirinç. 20. Kalıcı bir mıknatısın etrafındaki manyetik alan

Mıknatısın hareket ettiği bir referans çerçevesini ele alalım. Hareket eden bir kalıcı mıknatısın etrafında bir girdap elektrik alanı görünecektir (Şekil 21). Nasıl tanımlanır? Mıknatısın yoluna metal bir halka (bu referans çerçevesinde hareketsiz) yerleştirelim. İçinde bir akım ortaya çıkacaktır - bu, iyi bilinen bir elektromanyetik indüksiyon olgusudur: manyetik akı değiştiğinde, yüklerin hareketine, bir akımın ortaya çıkmasına yol açan bir elektrik alanı ortaya çıkar (Şekil 22). Bir referans çerçevesinde elektrik alanı yoktur, ancak diğerinde görünür.

Pirinç. 21. Hareket eden bir kalıcı mıknatısın etrafındaki elektrik alanını vorteksleyin

Pirinç. 22. Elektromanyetik indüksiyon olgusu

Kalıcı bir mıknatısın manyetik alanı

Herhangi bir maddede çekirdeğin etrafında dönen elektronlar, daire şeklinde akan küçük bir elektrik akımı olarak düşünülebilir (Şekil 23). Bu, etrafında bir manyetik alanın oluştuğu anlamına gelir. Madde manyetik değilse, bu, elektronların dönme düzlemlerinin keyfi olarak yönlendirildiği ve bireysel elektronlardan gelen manyetik alanların, kaotik olarak yönlendirildikleri için birbirini telafi ettiği anlamına gelir.

Pirinç. 23. Elektronların çekirdek etrafındaki dönüşünün gösterimi

Manyetik maddelerde elektron dönme düzlemleri yaklaşık olarak eşit olarak yönlendirilir (Şekil 24). Bu nedenle, tüm elektronların manyetik alanları toplanır ve tüm mıknatısın ölçeğinde sıfır olmayan bir manyetik alan elde edilir.

Pirinç. 24. Manyetik maddelerde elektronların dönüşü

Kalıcı bir mıknatısın etrafında manyetik bir alan veya daha doğrusu elektromanyetik alanın manyetik bileşeni vardır (Şekil 25). Manyetik bileşenin sıfır olduğu ve mıknatısın özelliklerini kaybettiği bir referans çerçevesi bulabilir miyiz? Hala hayır. Gerçekten de elektronlar aynı düzlemde dönerler (bkz. Şekil 24); zamanın herhangi bir anında elektronların hızları aynı yönde değildir (Şekil 26). Dolayısıyla hepsinin donduğu ve manyetik alanın kaybolduğu bir referans çerçevesi bulmak imkansızdır.

Pirinç. 25. Kalıcı bir mıknatısın etrafındaki manyetik alan

Dolayısıyla elektrik ve manyetik alanlar, tek bir elektromanyetik alanın farklı tezahürleridir. Uzayın belirli bir noktasında yalnızca manyetik alanın ya da yalnızca elektrik alanın olduğu söylenemez. Biri veya diğeri olabilir. Her şey bu noktaya hangi referans çerçevesinden baktığımıza bağlıdır.

Neden daha önce elektrik ve manyetik alanlar hakkında ayrı ayrı konuştuk? Birincisi, bu tarihsel olarak gerçekleşti: İnsanlar mıknatısları uzun zamandır biliyorlardı, insanlar uzun süredir kehribar üzerinde elektriklenen kürkü gözlemliyorlardı ve hiç kimse bu fenomenin aynı nitelikte olduğunu fark etmemişti. İkincisi, bu kullanışlı bir model. Elektrik ve manyetik bileşenler arasındaki ilişkiyle ilgilenmediğimiz problemlerde bunları ayrı ayrı ele almak daha uygundur. Belirli bir referans çerçevesinde hareketsiz durumdaki iki yük, bir elektrik alanı yoluyla etkileşime girer - onlara Coulomb yasasını uygularız, aynı elektronların bir referans çerçevesinde hareket edip bir manyetik alan oluşturabileceği gerçeğiyle ilgilenmiyoruz ve sorunu başarıyla çözüyoruz. sorun (Şek. 27) .

Pirinç. 27. Coulomb Yasası

Manyetik alanın hareketli bir yük üzerindeki etkisi başka bir modelde ele alınmakta ve uygulanabilirliği çerçevesinde bir takım problemlerin çözümünde de mükemmel bir şekilde çalışmaktadır (Şekil 28).

Pirinç. 28. Sol el kuralı

Elektromanyetik alanın bileşenlerinin birbirine nasıl bağlı olduğunu anlamaya çalışalım.

Kesin ilişkinin oldukça karmaşık olduğunu belirtmekte fayda var. İngiliz fizikçi James Maxwell tarafından geliştirilmiştir. Üniversitelerde incelenen ve yüksek matematik bilgisi gerektiren ünlü 4 Maxwell denklemini (Şekil 29) türetmiştir. Elbette bunları incelemeyeceğiz, ancak birkaç basit kelimeyle ne anlama geldiklerini anlayacağız.

Pirinç. 29. Maxwell denklemleri

Maxwell, tüm olguları basit bir şekilde niteliksel olarak tanımlayan başka bir fizikçi olan Faraday'ın (Şekil 30) çalışmalarına güvendi. Maxwell'e büyük ölçüde yardımcı olan çizimler (Şekil 31) ve notlar yaptı.

Pirinç. 31. Michael Faraday'ın “Elektrik” kitabından çizimleri (1852)

Faraday elektromanyetik indüksiyon olgusunu keşfetti (Şekil 32). Ne olduğunu hatırlayalım. Alternatif bir manyetik alan, bir iletkende indüklenen bir emk üretir. Başka bir deyişle, alternatif bir manyetik alan (evet, bu durumda bir elektrik yükü değil) bir elektrik alanı üretir. Bu elektrik alanı girdaptır, yani hatları kapalıdır (Şekil 33).

Pirinç. 32. Deney için Michael Faraday'ın çizimleri

Pirinç. 33. Bir iletkende indüklenen emk'nin oluşması

Ayrıca hareketli bir elektrik yükünün manyetik alan oluşturduğunu da biliyoruz. Alternatif bir elektrik alanı tarafından oluşturulduğunu söylemek daha doğru olur. Yük hareket ettikçe her noktadaki elektrik alanı değişir ve bu değişiklik bir manyetik alan oluşturur (Şekil 34).

Pirinç. 34. Manyetik alanın ortaya çıkışı

Kapasitörün plakaları arasında manyetik alanın görünümünü fark edebilirsiniz. Şarj edildiğinde veya boşaldığında, plakalar arasında alternatif bir elektrik alanı oluşturulur ve bu da bir manyetik alan oluşturur. Bu durumda manyetik alan çizgileri elektrik alan çizgilerine dik bir düzlemde yer alacaktır (Şekil 35).

Pirinç. 35. Kapasitör plakaları arasında manyetik alanın görünümü

Şimdi Maxwell denklemlerine bakalım (Şekil 29), referans olması açısından aşağıda bunların kısa bir açıklaması verilmiştir.

Diverjans simgesi matematiksel bir operatördür; alanın kaynağı olan bileşenini, yani alan çizgilerinin bir şeyde başlayıp bittiğini vurgular. İkinci denkleme bakın: Manyetik alanın bu bileşeni sıfırdır: Manyetik alan çizgileri hiçbir yerde başlamaz veya bitmez, manyetik yük yoktur. İlk denkleme bakın: Elektrik alanının bu bileşeni yük yoğunluğuyla orantılıdır. Bir elektrik yükü tarafından bir elektrik alanı yaratılır.

En ilginç olanı aşağıdaki iki denklemdir. Rotor simgesi, alanın girdap bileşenini vurgulayan matematiksel bir operatördür. Üçüncü denklem, girdap elektrik alanının zamanla değişen bir manyetik alan tarafından yaratıldığı anlamına gelir (bu, matematikten bildiğiniz gibi manyetik alanın değişim hızı anlamına gelen türevdir). Yani elektromanyetik indüksiyondan bahsediyoruz.

Dördüncü denklem, orantı katsayılarına dikkat etmezseniz şunu gösterir: girdap manyetik alanı, değişen bir elektrik alanı ve aynı zamanda bir elektrik akımı ( - akım yoğunluğu) tarafından yaratılır. İyi bildiğimiz bir şeyden bahsediyoruz: Hareket eden bir elektrik yükü tarafından manyetik bir alan oluşturulur ve.

Gördüğünüz gibi, alternatif bir manyetik alan, alternatif bir elektrik alanı oluşturabilir ve alternatif bir elektrik alanı da, alternatif bir manyetik alan vb. üretebilir (Şekil 36).

Pirinç. 36. Alternatif bir manyetik alan, alternatif bir elektrik alanı oluşturabilir ve bunun tersi de geçerlidir.

Bunun sonucunda uzayda bir elektromanyetik dalga oluşabilmektedir (Şekil 37). Bu dalgaların farklı tezahürleri vardır - bunlar radyo dalgaları, görünür ışık, ultraviyole vb. Bunu sonraki derslerde konuşacağız.

Pirinç. 37. Elektromanyetik dalga

Referanslar

1. Kasyanov V.A. Fizik. 11. sınıf: Eğitici. genel eğitim için kurumlar. - M.: Bustard, 2005.
2. Myakishev G.Ya. Fizik: Ders Kitabı. 11. sınıf için genel eğitim kurumlar. - M.: Eğitim, 2010.

1. İnternet portalı “studopedia.su” ()
2. İnternet portalı “worldofschool.ru” ()

Ev ödevi

1. TV resim tüpünde oluşturulan akışta düzgün şekilde hareket eden elektronlardan biriyle ilişkili bir referans çerçevesindeki manyetik alanı tespit etmek mümkün müdür?
2. Belirli bir referans çerçevesinde sabit hızla hareket eden bir elektronun çevresinde hangi alan belirir?
3. Statik elektrik yüklü, hareketsiz kehribarın çevresinde ne tür bir alan tespit edilebilir? Hareket eden birinin etrafında mı? Cevaplarınızı gerekçelendirin.