Электрические явления в природе: молния (стр. 1 из 2). Электрические явления в природе

Электрические явления в природе

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.

Электрические явления

Всё это - электрические явления. 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.

Самые распространённые электрические явления в природе - молнии. Ежесекундно в поверхность Земли их ударяет несколько сотен. Молнии выбирают своей целью, как правило, отдельностоящие высокие объекты, поскольку, согласно физическим законам, для передачи сильного заряда требуется кратчайшее расстояние между грозовым облаком и поверхностью Земли. Чтобы обезопасить здания от попадания в них молний, их хозяева устанавливают на крышах громоотводы, которые представляют собой высокие металлические конструкции с заземлением, что при попадании молний позволяет отводить весь разряд в почву.

Электрические явления примеры

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.

И молнии, и огни святого Эльма - это электрические явления, которые видели многие, а вот с шаровыми молниями столкнуться удавалось далеко не каждому. Их природа так и не изучена до конца. Обычно очевидцы описывают шаровую молнию как яркое светящееся образование шарообразной формы, хаотично перемещающееся в пространстве. Три года назад была выдвинута теория, которая поставила под сомнение реальность их существования. Если ранее считалось, что разнообразные шаровые молнии - это электрические явления, то теория предположила, что они являются не чем иным, как галлюцинациями.

Электрические явления в природе

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.

Электрические явления являются довольно интересным объектом исследования для физиков по всей планете, так как большинство из них требует подробного обоснования и серьёзного изучения.

fb.ru

10 необычных электрических явлений, существующих в природе

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. Flytothesky.ru

Текст: Flytothesky.ru

Поделитесь постом с друзьями!

flytothesky.ru

Электрические явления в природе и технике

Промышленные фильтры для очистки газовых выбросов от твёрдых частиц не могут уловить слишком мелкую пыль. Для этого используют электрофильтры. С заострённых концов сильно наэлектризованных электродов стекают потоки электронов, которые заряжают собой частицы пыли. Под действием электрического поля заряженные частицы пыли осаждаются на электродах с противоположным знаком заряда.

Устройство лазерного принтера основано на электрических явлениях . Когда принтер получает задание для печати, изображение с помощью лазера «рисуется» в виде положительно заряженных точек. Затем из контейнера на барабан сыплется очень мелкая сухая краска , которая прилипает только в тех местах, где есть положительно заряженные точки. С помощью специального механизма к барабану подаётся бумага, приобретая по пути отрицательный заряд. Бумага соприкасается с фотобарабаном, частицы положительно зарядившейся краски притягиваются к отрицательно заряженному листу, на котором остаётся отпечаток. Затем бумага проходит по горячему ролику, где частицы краски «вплавляются» в бумагу.

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.

Аналогично процессу покраски автомобилей в пищевой промышленности коптят рыбу. Копчение – это процесс пропитывания продуктов дымом. Частицы дыма заряжают положительно, и они равномерно оседают на отрицательно заряженной тушке рыбы или мяса, поэтому процесс копчения происходит быстрее и качественнее.

Чтобы получить в электрическом поле слой ворса на каком-либо материале, надо материал заземлить, поверхность покрыть клеящим веществом, а затем через заряженную металлическую сетку, расположенную над этой поверхностью, пропустить порцию ворса. Ворсинки быстро ориентируются в поле и, распределяясь равномерно, оседают на клей строго перпендикулярно поверхности. Так получают покрытия, похожие на замшу или бархат. Легко получить разноцветный узор, заготовив порции разного по цвету ворса. Так можно сделать многоцветные ковры.

Если мелкие частицы одного вещества зарядить положительно, а другого — отрицательно, то легко получить их смесь, где частицы распределены равномерно. Например, на хлебозаводе теперь не приходится совершать большую механическую работу, чтобы замесить тесто. Заряженные положительно крупинки муки воздушным потоком подаются в камеру, где они встречаются с отрицательно заряженными капельками воды, содержащей дрожжи. Крупинки муки и капельки воды образуют однородное тесто.

Можно привести много других примеров полезного применения статической электризации. Основанная на этом явлении технология удобна: потоком заряженных частиц можно управлять, изменяя электрическое поле, а весь процесс легко автоматизировать.

В ситуациях, когда происходит трение соприкасающихся поверхностей, может наблюдаться явление электризации. Это очень опасно на некоторых производствах (например, мукомольные, текстильные и химические заводы), а также при изготовлении электронных приборов.

Например, кожаные или резиновые ремни, передающие вращение на мельницах электризуются, и возникающий при этом искровой разряд может вызвать взрыв мучной пыли. Во время работы ткацкого станка волокна ткани от трения приобретают разноимённые заряды, это приводит к их взаимному отталкиванию (они начинают «топорщиться»), что значительно затрудняет работу на станке. Кроме того, наэлектризованная ткань притягивает частицы пыли из воздуха, поэтому ткань в процессе выработки сильно загрязняется.

Во время сбора электронных приборов некоторые элементы, чувствительные к статическому электричеству (например, микросхемы), могут быть повреждены. Поэтому сотрудники, занимающиеся монтажом электронных микросхем, обязаны одевать специальные браслеты с проводом, подключаемым к заземлению.

Во время полёта из-за трения о воздух электризуются самолёты. Поэтому после посадки нельзя сразу же к самолёту приставлять металлический трап: может возникнуть электрическая искра и, как следствие, пожар. Сначала самолёт разряжают: опускают с него на землю металлический трос, соединённый с корпусом самолёта, и электрические заряды уходят в землю.

Похожие меры предосторожности используются и в автомобилях: к корпусу бензовоза прикрепляется металлическая цепь, которая волочится по земле, отводя в неё накапливающиеся заряды. При сливе топлива или заправке любой бензовоз обязательно подключают к заземлению металлическим тросом.

Чтобы нейтрализовать вредное действие статического электричества: на производстве заземляют станки и машины, увлажняют воздух, используют специальные нейтрализаторы зарядов; дома увлажняют помещения, используют специальные добавки к воде при мытье полов, антистатик для одежды.

Задания II группе.

Приведите примеры электрических явлений в технике?

Расскажите об одном явлении?

Какую пользу приносят электрические явления?

Наносят ли вред электрические явления технике? Приведите примеры.

Как можно нейтрализовать вредное воздействие статического электричества?

Почему при электромонтажных работах, производимых под напряжением необходимо иметь обувь на резиновой подошве?

Сделайте коллаж «Электрические явления в технике»

multiurok.ru

Электрические явления в природе

Образование 30 апреля 2013

Электрические явления

Электрические явления примеры

Электрические явления в природе

Источник: fb.ru

Комментарии

Идёт загрузка...

Электрические явления в природе

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В ПРИРОДЕ.

Природа - это книга, которую надо прочитать и правильно понять, ошибочное понимание приносит большой вред. Явления природы своим величием зачастую приводят человека в ужас; он чувствует себя ничтожным, когда перед его глазами выступает такая сила, такая мощь, такое зрелище, перед которыми бледнеют сила не только одного человека, но и всего человечества.

М.Налбандян

Природа - вечно изменчивое облако; никогда не оставаясь одной и той же, она всегда остаётся самой собой.

Р. Эмерсон

Нравственное воздействие природы на любого человека измеряется правдой, которую она ему открыла.

Р.Эмерсон

Тот, кто изучает природу не через идею любви, никогда не познает её законов.

• Ф.Шлегелъ Цели урока

» Образовательная: знакомство с новым материалом, продолжение работы по формированию навыков (анализ источников информации, экспериментальная работа, работа в группе), закрепление знаний и умений.

• Воспитательная: воспитание мировоззренческих понятий (причинно-следственные связи в окружающем мире, познаваемость мира), нравственное воспитание (любовь к природе, товарищеская взаимовыручка, этика групповой работы).

• Развивающая: развитие навыков и умений (классифицировать и обобщать, составлять схемы, )формулировать выводы), самостоятельности мышления

и интеллекта, грамотной устной речи, навыков практической работы.

Оборудование: схемы («Электрические органы », «Строение кожи», «Геомагнитное поле»), омметр, провода соединительные, платок, вода, 3-4 батарейки, вольтметр, видеофильм «Молния», телевизор или компьютер с презентацией и видеороликом.

Оформление. На доске написаны тема урока и дата. Парты расставлены для работы в группах (по 3-4 уча-сея).

Ход урока I. Организационный этап (3 мин)

Учитель разъясняет цели и задачи урока, организует формирование групп (по желанию), раздаёт раздаточный материал.

I. Активизация (5 мин) «Блицопрос». Учитель задает первый вопрос, а ответившая первой группа задает вопрос следующей и.т.д. За каждый правильный ответ группа получает жетон. Жетонами поощряются также отдельные учащиеся и группы целиком за активность, оригинальность идеи, объяснения (личный жетон - красного цвета, групповой - оранжевого). Набравшие наибольшее количество жетонов ученик и группа (все члены), получают отметку «отлично».

1. Какая из проволок - алюминиевая или стальная — имеет большее сопротивление, если массы и площади поперечных сечений, этих проволок одинаковы? (Ответ. Стальная, R /R, = 1,538, т.к. удельное сопротивлении стали 0,12 мкОм • м, алюминия 0,028 мкОм • м; плотность стали 7800 кг/м3, алюминия 2800 кг/м3.)

2. Металлическому шарику сообщают положительный заряд. Как изменяется его масса? (Ответ. Уменьшается.)

3. Могут ли провода одной длины, но из разных материалов, иметь одинаковые сопротивления? (Ответ. Да, если у них будут соответствующие площади.)

4. Стены наших квартир, домов, классов «увиты» электрическими проводами. Предложите способы обнаружения этих проводов. Какие приборы вам понадобятся?

Составь формулу». Ребятам раздаются квадратики с обозначением физических величин и алгебраических действий. За одну минуту из этих карточек нужно составить формулы. За каждую формулу команда получает жетон. Для проверки на доске вывешиваются правильные формулы, можно воспользоваться компьютерной презентацией.

I	и	R	А	t	Р	q	I	и
и	R	I	и	I	R	и	I	R
R	А	А	I	и	I	R	и	R
А	U	Я	=	=	=	=	==	=
1	2	2	=	=	==	==	=	=
2	F	Е	q	q 1	q2	q3	+	+
q	Е	и	d	=	Е	F	q	=

Поставь на местом. Ребятам раздаются карточки, из которых они должны составить правильные строчки. За каждую строчку -жетон. Верная версия потом показывается на доске либо на дисплее.

Примерное задание

Сопротивление	2 кДж	,200 000	А
Работа	0,2 МВт	2000	В
Сила тока	200 мА	0,0002	Ом
Мощность	200 мкКл	200	Кл
Заряд,	0,2 кВ	20 000	Дж
Напряжение	0,02 МОм	0,2	Вт

Ответ

Сопротивление	0,02 МОм	20 000	!ом
Работа	2 кДж	2000	Дж
Сила тока	200 мА	0,2	А
Мощность	0,2 МВт	200 000	Вт
Заряд	20 мкКл	LA000^	Кл
Напряжение	0,2 кВ	200	В

3. Решение и обсуждение задачи (5 мин)

• Электрические рыбы. Первыми объектами, свидетельствующими о наличии электрических явлений в живой природе, были рыбы. Ещё древние римляне знали, как электрические скаты добывают себе пищу: они не гоняются за добычей, не сидят в засаде, но у крабов или осьминогов, оказавшихся рядом со спокойно плывущими в воде скатами, начинаются конвульсии, и они гибнут от электрического разряда. Очевидно, скаты являются «живыми электростанциями». Уже тогда возникла идея использования разряда электрических рыб как лечебного средства. За 30 лет до н.э. Диаскард [нам не удалось найти ни одной ссылки на это имя. - Ред. ] лечит подагру и хронические головные боли разрядами, возникающими при прикосновении к электрическому угрю. Из русских летописей XIV в. видно, что это удивительное исцеляющее средство было известно и русским. Рассказывают о диковинных рыбках, своим касанием вызывающих лечебное действие.

Наблюдения показали, что многие рыбы имеют особые электрические органы, своего рода «батареи», вырабатывающие большое напряжение. Так, гигантский электрический скат создает напряжение (в разряде) 50-60 В, нильский электрический сом - 350 В, а угорь электрофору с - свыше 500 В! Удивительным является то обстоятельство, что на тело самой рыбы это высокое напряжение никакого действия не оказывает. Вот где тайны электризации!

Электрические органы состоят из мышц, которые потеряли способность к сокращениям: мышечная ткань служит проводником, а

соединительная — изолятором. К органу идут нервы от спинного мозга, а в целом он представляет собой мелкопластинчатую-структуру из чередующихся элементов, образующих колонку. Такие органы расположены вдоль всего тела. Например, у угря каждый электрический орган содержит около 70 колонок, а каждая колонка - от 6 до 10 тыс. последовательно соединённых элементов. У взрослых особей на эти органы приходится около 40% всей массы тела.

Задача. Определите напряжение на одном электрическом элементе в теле угря, если электрический орган создаёт напряжение 500 В.

Сначала попробуем решить экспериментальную задачу. На парте у вас находятся 3-4 батарейки, соединительные провода, вольтметр. Перед вами схема соединения электрических элементов угря. Используя предложенные источники тока, выведите формулы для расчета напряжения на одном элементе, рассчитайте его и проверьте экспериментально. Потом приступайте к вычислению напряжения на электрическом элементе угря. (Ответ. 0,05 В.)

ГОООО

4. Экспериментальная задача (11 мин)

• Живые ткани. Электрическое сопротивление отдельных участков тканей зависит преимущественно от сопротивления слоя кожи. Через кожу ток проходит главным образом по каналам потовых и отчасти сальных желез. Сила тока зависит от толщины и состояния поверхностного слоя кожи. Рассмотрим строение кожи.

Кожа - наружный покров тела площадью около 2 м2. Кожа состоит из трёх основных слоев. Наружный слой - эпидермис - образован многослойной эпителиальной тканью, которая постоянно слущивается и обновляется за счёт размножения более глубоко расположенных клеток. Под слоем эпидермиса расположен слой соединительной ткани - дерма. Здесь находятся многочисленные рецепторы, сальные и потовые железы, корни волос, кровеносные и лимфатические сосуды. Самый глубокий слой - подкожная клетчатка - образован жировой тканью, которая служит «подушкой» для внутренних органов, изолирующим слоем, «складом» питательных веществ и энергии.

Основная функция кожи — защитная (предохранение от механических воздействий, воспрепятство-вание попаданию в организм посторонних веществ, болезнетворных микробов).

Электрическое сопротивление человеческого тела определяется в основном сопротивлением поверхностного рогового слоя кожи - эпидермиса. Тонкая, нежная и особенно покрытая потом или увлажнённая кожа, а также кожа с поврежденным наружным слоем эпидермиса хорошо проводит электрический ток. Сухая, огрубевшая кожа является плохим проводником. В зависимости от состояния кожи и пути тока, а также приложенного напряжения сопротивление тела человека составляет от 0,5 до 100 кОм.

Задача. С помощью омметра определите сопротивление своего тела, приложив щупы к кончикам пальцев обеих рук. Потрите ладони и пальцы друг о друга и вновь измерьте сопротивление. Намочите ладони и измерьте сопротивление. Сравните результаты и сделайте вывод. Рассчитайте значение своего смертельного напряжения для получившихся значений сопротивления, если критическая сила тока равна 0,1 А.

5. Решение и обсуждение задачи (4 мин) • Земля. Наша планета обладает удивительными электрическими свойствами. Так, напряжённость электрического поля в атмосфере Земли изменяется с высотой. Если у поверхности она составляет 130 В/м, то на высоте 500 м уменьшается до 50 В/м, на высоте 3 км - до 30 В/м, на высоте 12 км - до 2,5 В/м. Электрический заряд Земли равен 570 кКл. Плотность электрического тока,текущего в вертикальном направлении в ._ атмосфере Солнечный Земли (ток - шmeP результат движения положительных и отрицательных ионов, находящихся в атмосфере), равна 2 • 10~13 кА/см2.

Ударная

волна

1000 км Геомагнитное поле

Задача. Определите количество электронов, соответствующее электрическому заряду Земли. (Ответ. 356,25 • 1022.)

6. Составление задач, обсуждение и решение (10 мин)

• Молния. Грозы возникают, когда тёплый и влажный воздух очень быстро поднимается вверх и формирует огромные кучево-дождевые облака. Внутри этих облаков кристаллики льда и капельки воды находятся в вихревом движении. В результате трения друг о друга и раз-ламывания льдинок они получают слабый электрический заряд. Постепенно эти заряды увеличиваются, пока не происходит гигантский искровой разряд между соседними облаками или между облаком и землёй. Этот яркий разряд называется молнией.

Молния выбирает самый короткий путь к земле, поэтому попадает в здания или в высокие деревья. [Сначала возникает лидер - яркий термоионизованный канал высокой проводимости, который выносит отрицательные заряды облака к земле, где они нейтрализуются положительными зарядами. Затем по лидеру проходит главный, или обратный, разряд - от земли к облаку - со скоростью до половины скорости света, сопровождаемый ослепительным свечением и резким увеличением тока (и соответственно грохотом). После этого канал молнии распадается, но обычно по образовавшемуся в атмосфере каналу развиваются повторные молнии - за счёт зарядов, расположенных на больших высотах в облаке. Скорость продвижения головки главной стадии составляет (0,2... 1) 108 м/с. Общая длительность многократной молнии около 1,5с. - Ред. ] Высокие здания оборудуют металлическими полосами (прутьями), по которым электрический разряд уходит в землю. Это молниеотвод. Грозовой разряд обычно состоит из серии последовательных разрядов, но сменяются они так быстро, что все вспышки сливаются в одну. На своем пути молния раскаляет воздух, который, быстро расширяясь, создаёт! звуковую волну. Это вызывает раскаты - гром. Громовые раскаты и вспышка молнии происходят одновременно, но мы слышим гром после того, как увидим молнию. Это объясняется тем, что звук распространяется значительно медленнее, чем свет. В Зимбабве во время влажного сезона от ударов молнии погибают более ста жителей. (Про смотр видеофильма -Молния.)

Физические параметры (средние) молнии Длительность разряда .................... 0,2 с

Длительность отдельных импульсов........ 50-100 мкс

Диаметр канала ............................................ 16 см

Заряд, протекающий по каналу ..................... 20 Кл

Сила тока ................................................20 000 А

Скорость лидера............................. 100-2000 км/с

Длина молнии между облаком и землёй ........ 2-3 км

Длина молнии между облаками................ 15-20 км

Расстояние, на котором слышен гром.............. 15 км

Разность потенциалов при разряде .................. 4 ГВ

Число грозовых разрядов над землёй в 1 с ......... 100

Составьте задачи по этим данным. Предложите решение этих задач. Затем обменяйтесь задачами с другой группой и решите их задачи. Самые интересные задачи мы зачитаем.

7. Оценивание работы учащихся, обобщение и завершение урока (2-3 мин)

Дорогие ребята? Вы увлечены познанием тайн природы - жизни Земли и человека, атмосферы и живой природы, зверей и птиц, трав и деревьев. Множество вопросов встаёт перед вами, И главный из них: как добиться того, чтобы не оскудели природные богатства? Вопрос этот один из важнейших, стоящих перед человечеством, а значит, перед каждым из нас. Беречь Землю, воду, воздух - священная обязанность каждого человека I Но только познание законов природы поможет решить многие проблемы их практического использования.

mognovse.ru

Электрические явления в природе: молния

Муниципальное общеобразовательное учреждение

Гимназия «Лаборатория Салахова»

Творческая работа по физике

на тему: Электрические явления в природе: молния

История

Электрическая природа молнии была раскрыта в исследованиях американского физика Б. Франклина, по идее которого был проведён опыт по извлечению электричества из грозового облака. Широко известен опыт Франклина по выяснению электрической природы молнии. В 1750 им опубликована работа, в которой описан эксперимент с использованием воздушного змея, запущенного в грозу. Опыт Франклина был описан в работе Джозефа Пристли.

Физические свойства молнии

Средняя длина молнии 2,5 км, некоторые разряды простираются в атмосфере на расстояние до 20 км.

Формирование молнии

Наиболее часто молния возникает в кучево-дождевых облаках, тогда они называются грозовыми; иногда молния образуется в слоисто-дождевых облаках, а также при вулканических извержениях, торнадо и пылевых бурях.

Обычно наблюдаются линейные молнии, которые относятся к так называемым безэлектродным разрядам, так как они начинаются (и кончаются) в скоплениях заряженных частиц. Это определяет их некоторые до сих пор не объяснённые свойства, отличающие молнии от разрядов между электродами. Так, молнии не бывают короче нескольких сотен метров; они возникают в электрических полях значительно более слабых, чем поля при межэлектродных разрядах; сбор зарядов, переносимых молнией, происходит за тысячные доли секунды с миллиардов мелких, хорошо изолированных друг от друга частиц, расположенных в объёме несколько км³. Наиболее изучен процесс развития молнии в грозовых облаках, при этом молнии могут проходить в самих облаках — внутриоблачные молнии, а могут ударять в землю — наземные молнии. Для возникновения молнии необходимо, чтобы в относительно малом (но не меньше некоторого критического) объёме облака образовалось электрическое поле с напряжённостью, достаточной для начала электрического разряда (~ 1 МВ/м), а в значительной части облака существовало бы поле со средней напряжённостью, достаточной для поддержания начавшегося разряда (~ 0,1-0,2 МВ/м). В молнии электрическая энергия облака превращается в тепловую и световую.

Наземные молнии

Процесс развития наземной молнии состоит из нескольких стадий. На первой стадии, в зоне, где электрическое поле достигает критического значения, начинается ударная ионизация, создаваемая вначале свободными электронами, всегда имеющимися в небольшом количестве в воздухе, которые под действием электрического поля приобретают значительные скорости по направлению к земле и, сталкиваясь с молекулами, составляющими воздух, ионизуют их. По более современным представлениям, разряд инициируют высокоэнергетические космические лучи, которые запускают процесс, получивший название пробоя на убегающих электронах. Таким образом, возникают электронные лавины, переходящие в нити электрических разрядов — стримеры, представляющие собой хорошо проводящие каналы, которые, сливаясь, дают начало яркому термоионизованному каналу с высокой проводимостью — ступенчатому лидеру молнии.

Движение лидера к земной поверхности происходит ступенями в несколько десятков метров со скоростью ~ 50 000 километров в секунду, после чего его движение приостанавливается на несколько десятков микросекунд, а свечение сильно ослабевает; затем в последующей стадии лидер снова продвигается на несколько десятков метров. Яркое свечение охватывает при этом все пройденные ступени; затем следуют снова остановка и ослабление свечения. Эти процессы повторяются при движении лидера до поверхности земли со средней скоростью 200 000 метров в секунду.

По мере продвижения лидера к земле напряжённость поля на его конце усиливается и под его действием из выступающих на поверхности Земли предметов выбрасывается ответный стример, соединяющийся с лидером. Эта особенность молнии используется для создания молниеотвода.

В заключительной стадии по ионизованному лидером каналу следует обратный (снизу вверх), или главный, разряд молнии, характеризующийся токами от десятков до сотен тысяч ампер, яркостью, заметно превышающей яркость лидера, и большой скоростью продвижения, вначале доходящей до ~ 100 000 километров в секунду, а в конце уменьшающейся до ~ 10 000 километров в секунду. Температура канала при главном разряде может превышать 25 000 °C. Длина канала молнии может быть от 1 до 10 км, диаметр — несколько сантиметров. После прохождения импульса тока ионизация канала и его свечение ослабевают. В финальной стадии ток молнии может длиться сотые и даже десятые доли секунды, достигая сотен и тысяч ампер. Такие молнии называют затяжными, они наиболее часто вызывают пожары.

Главный разряд разряжает нередко только часть облака. Заряды, расположенные на больших высотах, могут дать начало новому (стреловидному) лидеру, движущемуся непрерывно со скоростью в тысячи километров в секунду. Яркость его свечения близка к яркости ступенчатого лидера. Когда стреловидный лидер доходит до поверхности земли, следует второй главный удар, подобный первому. Обычно молния включает несколько повторных разрядов, но их число может доходить и до нескольких десятков. Длительность многократной молнии может превышать 1 сек. Смещение канала многократной молнии ветром создаёт так называемую ленточную молнию — светящуюся полосу.

Внутриоблачные молнии

Внутриоблачные молнии включают в себя обычно только лидерные стадии; их длина колеблется от 1 до 150 км. Доля внутриоблачных молний растет по мере смещения к экватору, меняясь от 0,5 в умеренных широтах до 0,9 в экваториальной полосе. Прохождение молнии сопровождается изменениями электрических и магнитных полей и радиоизлучением, так называемыми атмосфериками. Вероятность поражения молнией наземного объекта растет по мере увеличения его высоты и с увеличением электропроводности почвы на поверхности или на некоторой глубине (на этих факторах основано действие громоотвода). Если в облаке существует электрическое поле, достаточное для поддержания разряда, но недостаточное для его возникновения, роль инициатора молнии может выполнить длинный металлический трос или самолёт — особенно, если он сильно электрически заряжен. Таким образом иногда «провоцируются» молнии в слоисто-дождевых и мощных кучевых облаках.

«В каждую секунду около 50 молний ударяются в поверхность земли, и в среднем каждый ее квадратный километр молния поражает шесть раз за год»[2].

Самые мощные молнии вызывают рождение фульгуритов.[2]

Люди и молния

Молнии — серьезная угроза для жизни людей. Поражение человека или животного молнией часто происходит на открытых пространствах т.к. электрический ток идет по кратчайшему пути "грозовое облако-земля". Часто молния попадает в деревья и трансформаторные установки на железной дороге ,вызывая их возгорание. Поражение обычной линейной молнией внутри здания невозможно, однако бытует мнение что так называемая шаровая молния может проникать через щели и открытые окна. Обычный грозовой разряд опасен для телевизионных и радиоантенн расположенных на крышах высотных зданий, а также для сетевого оборудования.

В организме пострадавших отмечаются такие же патологические изменения, как при поражении электротоком. Жертва теряет сознание, падает, могут отмечаться судороги, часто останавливается дыхание и сердцебиение. На теле обычно можно обнаружить «метки тока», места входа и выхода электричества. В случае смертельного исхода причиной прекращения основных жизненных функций является внезапная остановка дыхания и сердцебиения, от прямого действия молнии на дыхательный и сосудодвигательный центры продолговатого мозга. На коже часто остаются так называемые знаки молнии, древовидные светло-розовые или красные полосы, исчезающие при надавливании пальцами (сохраняются в течение 1 — 2 суток после смерти). Они — результат расширения капилляров в зоне контакта молнии с телом.

При поражении молнией первая медицинская помощь должна быть неотложной. В тяжелых случаях (остановка дыхания и сердцебиения) необходима реанимация, её должен оказать, не ожидая медицинских работников, любой свидетель несчастья. Реанимация эффективна только в первые минуты после поражения молнией, начатая через 10 — 15 минут она, как правило, уже не эффективна. Экстренная госпитализация необходима во всех случаях.

Жертвы молний

1. В мифологии и литературе:

1. Асклепий, Эскулап — сын Аполлона — бог врачей и врачебного искусства, не только исцелял, но и оживлял мёртвых. Чтобы восстановить нарушенный мировой порядок Зевс поразил его своей молнией[3].

2. Фаэтон — сын бога Солнца Гелиоса — однажды взялся управлять солнечной колесницей своего отца, но не сдержал огнедышащих коней и едва не погубил в страшном пламени Землю. Разгневанный Зевс пронзил Фаэтона молниями.

2. Исторические личности:

1. Российский академик Г. В. Рихман — в 1753 году погиб от удара молнии.

2. Народный депутат Украины, экс-губернатор Ровенской области В. Червоний 4 Июля 2009 года погиб от удара молнии.

Интересные факты

· Рой Салливан остался живым после семи ударов молнией.

· Американский майор Саммерфорд умер после продолжительной болезни (результат удара третьей молнией). Четвертая молния полностью разрушила его памятник на кладбище.

· У индейцев Анд удар молнией считается необходимым для достижения высших уровней шаманской инициации[4].

Деревья и молния

Ствол пораженного молнией тополя

Высокие деревья — частая мишень для молний. На реликтовых деревьях-долгожителях легко можно найти множественные шрамы от молний. Считается, что одиночно стоящее дерево чаще поражается молнией, хотя в некоторых лесных районах шрамы от молний можно увидеть почти на каждом дереве. Сухие деревья от удара молнии загораются. Чаще удары молнии бывают направлены в дуб, реже всего — в бук, что, по-видимому, зависит от различного количества жирных масел в них, представляющих большое сопротивление электричеству.[5]

mirznanii.com

Доклад - Электрические явления в природе: молния

Муниципальное общеобразовательное учреждение

Гимназия «Лаборатория Салахова»

Творческая работа по физике

на тему: Электрические явления в природе: молния

История

Физические свойства молнии

Средняя длина молнии 2,5 км, некоторые разряды простираются в атмосфере на расстояние до 20 км.

Формирование молнии

Наземные молнии

Внутриоблачные молнии

Самые мощные молнии вызывают рождение фульгуритов.[2]

Люди и молния

Молнии — серьезная угроза для жизни людей. Поражение человека или животного молнией часто происходит на открытых пространствах т.к. электрический ток идет по кратчайшему пути «грозовое облако-земля». Часто молния попадает в деревья и трансформаторные установки на железной дороге, вызывая их возгорание. Поражение обычной линейной молнией внутри здания невозможно, однако бытует мнение что так называемая шаровая молния может проникать через щели и открытые окна. Обычный грозовой разряд опасен для телевизионных и радиоантенн расположенных на крышах высотных зданий, а также для сетевого оборудования.

Жертвы молний

1. В мифологии и литературе:

2. Исторические личности:

1. Российский академик Г. В. Рихман — в 1753 году погиб от удара молнии.

2. Народный депутат Украины, экс-губернатор Ровенской области В. Червоний 4 Июля 2009 года погиб от удара молнии.

Интересные факты

· Рой Салливан остался живым после семи ударов молнией.

· У индейцев Анд удар молнией считается необходимым для достижения высших уровней шаманской инициации[4].

Деревья и молния

Ствол пораженного молнией тополя

Молния проходит в стволе дерева по пути наименьшего электрического сопротивления, с выделением большого количества тепла, превращая воду в пар, который раскалывает ствол дерева или чаще отрывает от него участки коры, показывая путь молнии. В следующие сезоны деревья обычно восстанавливают поврежденные ткани и могут закрывать рану целиком, оставив только вертикальный шрам. Если ущерб является слишком серьезным, ветер и вредители в конечном итоге убивают дерево. Деревья являются естественными громоотводами, и, как известно, обеспечивают защиту от удара молнии для близлежащих зданий. Посаженные возле здания, высокие деревья улавливают молнии, а высокая биомасса корневой системы помогает заземлять разряд молнии.

Из деревьев, пораженных молнией, делают музыкальные инструменты, приписывая им уникальные свойства.[6]