Электромагнитное поле

Электромагнитные поля

Научно-технический прогресс сопровождается резким увеличением мощности электромагнитных полей (ЭМП), созданных человеком, которые в отдель­ных случаях в сотни и тысячи раз выше уровня естественных полей.

Спектр электромагнитных колебаний включает волны длиной от 1000 км до 0,001 мкм и по частоте f от 3×102 до 3×1020 Гц. Электромагнитное поле характеризуется совокупностью векторов электрических и магнитных со­ставляющих. Разные диапазоны электромагнитных волн имеют общую фи­зическую природу, но различаются энергией, характером распространения, поглощения, отражения и действием на среду, человека. Чем короче длина волны, тем больше энергии несет в себе квант.

Основными характеристиками ЭМП являются:

— Напряженность электрического поля Е, В/м.

— Напряженность магнитного поля Н, А/м.

— Плотность потока энергии, переносимый электромагнитными волна­ми I, Вт/м2.

Связь между ними определяется зависимостью:

Связь энергии I и частоты f колебаний определяется как:

где: f = с/l, а с = 3 × 108 м/с (скорость распространения электромагнит­ных волн), h = 6,6 × 1034 Вт/см2 (постоянная Планка).

В пространстве. окружающем источник ЭМП выделяют 3 зоны (рис.9):

а) Ближняя зона (индукции), где нет распространения волны, нет переноса энергии, а следовательно электрическая и магнитная со­ставляющая ЭМП рассматриваются независимо. Граница зоны R < l/2p.

б) Промежуточная зона (дифракции), где волны накладываются друг на друга, образуя максимумы и стоячие волны. Границы зоны l/2p < R < 2pl. Основная характеристика зоны суммарная плотность потоков энергии волн.

в) Зона излучения (волновая) с границей R > 2pl. Есть распространение волны, следовательно характеристикой зоны излучения является плотность потока энергии, т.е. коли­чество энергии, падающей на единицу поверхности I (Вт/м2).

Рис. 1.9. Зоны существования электромагнитного поля

Электромагнитное поле по мере удаления от источников излучения затухает обратно пропорционально квадрату расстояний от источника. В зоне индукции напряженность электрического поля убывает обратно пропорционально расстоянию в третьей степени, а маг­нитного поля обратно пропорционально квадрату расстояния.

По характеру воздействия на организм человека ЭМП разделяют на 5 диапазонов:

Электромагнитные поля промышленной частоты (ЭМП ПЧ): f < 10 000 Гц.

Электромагнитные излучения радиочастотного диапазона (ЭМИ РЧ) f 10 000 Гц.

Электромагнитные поля радиочастотной части спектра разбиваются на четыре поддиапазона:

1) f от 10 000 Гц до 3 000 000 Гц (3 МГц);

2) f от 3 до 30 МГц;

3) f от 30 до 300 МГц;

4) f от 300 МГц до 300 000 МГЦ (300 ГГц).

Источниками электромагнитных полей промышленной частоты являются линии электропередач высокого напряжения, открытые распре­делительные устройства, все электрические сети и приборы, питающиеся переменным током 50 Гц. Опасность воздействия линий растет с увеличе­нием напряжения вследствие возрастания заряда, сосредоточенного на фазе. Напряженность электрического поля в районах прохождения высоко­вольтных линий электропередач может достигать нескольких тысяч вольт на метр. Волны этого диапазона сильно поглощаются почвой и на удале­нии 50-100 м от линии напряженность падает до нескольких десятков вольт на метр. При систематическом воздействии ЭП наблюдаются функцио­нальные нарушения в деятельности нервной и сердечно-сосудистой систе­мы. С возрастанием напряженности поля в организме наступают стойкие функциональные изменения в ЦНС. Наряду с биологическим действием электрического поля между человеком и металлическим предметом могут возникнуть разряды, обусловленные потенциалом тела, который достигает нескольких киловольт, если человек изолирован от Земли.

Допустимые уровни напряженности электрических полей на рабочих местах устанавливаются ГОСТом 12.1.002-84 «Электрические поля промышленной частоты». Предельно до­пустимый уровень напряженности ЭМП ПЧ устанавливается в 25 кВ/м. Допустимое время пребывания в таком поле составляет 10 мин. Пребыва­ние в ЭМП ПЧ напряженностью более 25 кВ/м без средств защиты не допускает­ся, а в ЭМП ПЧ напряженностью до 5 кВ/м пребывание допускается в течение всего рабочего дня. Для расчета допустимого времени пребывания в ЭП при напряженно­сти свыше 5 до 20 кВ/м включительно используется формула Т = (50/Е) — 2, где: Т — допустимое время пребывания в ЭМП ПЧ, (час); Е — напряженность электрической составляющей ЭМП ПЧ, (кВ/м).

Санитарные нормы СН 2.2.4.723-98 регламентируют ПДУ магнитной составляющей ЭМП ПЧ на рабочих местах. Напряженность магнитной составляющей Н не должна превышать 80 А/м при 8-ми часовом пребывании в условиях этого поля.

Напряженность электрической составляющей ЭМП ПЧ в жилой застройке и квартирах регламентируется СанПиН 2971-84 «Санитарными нормами и правилами защиты населения от воздействия электрического поля, создаваемого воздушными линиями электропередачи переменного тока промышленной частоты». Согласно этому документу, величина Е не должна превышать 0,5 кВ/м внутри жилых помещений и 1 кВ/м на территории городской застройки. Нормы ПДУ магнитной составляющей ЭМП ПЧ для жилой и городской среды в настоящее время не разработаны.

ЭМИ РЧ используются для термообработки, плавки металлов, в радио­связи, медицине. Источниками ЭМП в производственных помещениях яв­ляются ламповые генераторы, в радиотехнических установках — антенные системы, в СВЧ-печах — утечки энергии при нарушении экрана рабочей камеры.

ЭМИ РЧ придействии на организм вызывает поляризацию атомов и мо­лекул тканей, ориентацию полярных молекул, появление в тканях ионных токов, нагрев тканей за счет поглощения энергии ЭМП. Это нарушает структуру электрических потенциалов, циркуляцию жидкости в клетках ор­ганизма, биохимическую активность молекул, состав крови.

Биологический эффектЭМИ РЧ зависит от его параметров: длины вол­ны, интенсивности и режима излучения (импульсный, непрерывный, пре­рывистый), от площади облучаемой поверхности, продолжительности об­лучения. Электромагнитная энергия частично поглощается тканями и пре­вращается в тепловую, происходит локальный нагрев тканей, клеток. ЭМИ РЧ ока­зывает неблагоприятное действие на ЦНС, вызывает нарушения в нервно-эндокринной регуляции, изменения в крови, помутнение хрусталика глаз (исключительно 4 поддиапазон), нарушения обменных процессов.

Гигиеническое нормирование ЭМИ РЧ осуществляется со­гласно ГОСТ 12.1.006-84 «Электромагнитные поля радиочастот. Допусти­мые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля». Уровни ЭМП на рабочих местах контролируются измерением в диапа­зоне частот 60 кГц-300 МГц напряженности электрической и магнитных составляющих, а в диапазоне частот 300 МГц-300 ГГц плотности потока энергии (ППЭ) ЭМП с учетом времени пребывания в зоне облучения.

Для ЭМП радиочастот от 10 кГц до 300 МГц регламентируется напряженность электрической и магнитной составляющей поля в зависимости от диапазо­на частот: чем выше частоты, тем меньше допускаемая величина напря­женности. Например, электрическая составляющая ЭМП для частот 10 кГц — 3МГц составляет 50 В/м, а для частот 50 МГц — 300 МГц только 5 В/м. В диапазоне частоты 300 МГц — 300 ГГц регламентируется плотность потока энергии излучения и создаваемая им энергетическая нагрузка, т.е. поток энергии, проходящий через единицу облучаемой поверхности за время действия. Максимальное значение плотности потока энергии не должно превышать 1000 мкВт/см2. Время пребывания в таком поле не должно превышать 20 мин. Пребывание в поле в ППЭ равном 25 мкВт/см2 допускается в течение 8-ми часовой рабочей смены.

В городской и бытовой среде нормирование ЭМИ РЧ осуществляется согласно СН 2.2.4/2.1.8-055-96 «Электромагнитные излучения радиочастотного диапазона». В жилых помещениях ППЭ ЭМИ РЧ не должна превышать 10 мкВт/см2.

В машиностроении широко используется магнитно-импульсная и электрогидравлическая обработка металлов низкочастотным импульсным током 5-10 кГц (резка и обжатие трубчатых заготовок, штамповка, вырубка отверстий, очистка отливок). Источниками импульсного магнитного по­ля на рабочих местах являются открытые рабочие индукторы, электроды, тоководящие шины. Импульсное магнитное поле оказывает влияние на обмен веществ в тканях головного мозга, на эндокринные системы регуляции.

Электростатическое поле (ЭСП) — это поле неподвижных электриче­ских зарядов, взаимодействующих между собой. ЭСП характеризуется на­пряженностью Е, то есть отношением силы, действующей в поле на то­чечный заряд, к величине этого заряда. Напряженность ЭСП измеряется в В/м. ЭСП возникают в энергетических установках, в электротехнологиче­ских процессах. ЭСП используется в электрогазоочистке, при нанесении лакокрасочных покрытий. ЭСП оказывает негативное влияние на ЦНС; у работающих в зоне ЭСП возникает головная боль, нарушение сна и др. В источниках ЭСП, помимо биологического воздействия, определенную опасность представляет аэроионы. Источником аэроионов является корона, возникающая на проводах при напряженности Е >50 кВ/м.

Допустимые уровни напряженности ЭСП установлены ГОСТ 12.1.045-84 «Электростатические поля. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля». Допустимый уровень напряженности ЭСП устанавливается в зависимости от времени пребывания на рабочих местах. ПДУ напряженности ЭСП устанавливается равный 60 кВ/м в течение 1 часа. При напряженности ЭСП менее 20 кВ/м время пре­бывания в ЭСП не регламентируется.

Основными характеристиками лазерного излучения являются: длина волны l, (мкм), интенсивность излучения, определяемая по величине энергии или мощно­сти выходного пучка и выражаемая в джоулях (Дж) или ваттах (Вт): дли­тельность импульса (сек), частота повторения импульса (Гц). Глав­ными критериями опасности лазера являются его мощность, длина волны, длительность импульса и экспозиция облучения.

По степени опасности лазеры разделены на 4 класса: 1 — выходное излучение не опасно для глаз, 2 — опасно для глаз прямое и зеркально от­раженное излучение, 3 — опасно для глаз диффузно отраженное излуче­ние, 4 — опасно для кожи диффузно отраженное излучение.

Класс лазера по степени опасности генерируемого излучения опреде­ляется предприятием-изготовителем. При работе с лазерами персонал под­вергается воздействию вредных и опасных производственных факторов.

К группе физических вредных и опасных факторов при работе лазеров относят:

— лазерное излучение (прямое, рассеянное, зеркальное или диффузно отраженное),

— повышенное значение напряжения электропитания лазеров,

— запыленность воздуха рабочей зоны продуктами взаимодействия ла­зерного излучения с мишенью, повышенный уровень ультрафиолетовой и инфракрасной радиации,

— ионизирующие и электромагнитные излучения в рабочей зоне, по­вышенная яркость света от импульсных ламп накачки и взрывоопасность систем накачки лазеров.

На персонал, обслуживающий лазеры, действуют химически опасные и вредные факторы, как-то: озон, окислы азота и другие газы, обусловлен­ные характером производственного процесса.

Действие лазерного излучения на организм зависит от параметров излучения (мощности, длины волны, длительности импульса, частоты следования им­пульсов, времени облучения и площади облучаемой поверхности), локали­зация воздействия и особенности облучаемого объекта. Лазерное излуче­ние вызывает в облучаемых тканях органические изменения (первичные эффекты) и специфические изменения в самом организме (вторичные эф­фекты). При действии излучения происходит быстрый нагрев облучаемых тканей, т.е. термический ожог. В результате быстрого нагрева до высоких температур происходит резкое повышение давления в облучаемых тканях, что приводит к их механическому повреждению. Действия лазерного излу­чения на организм могут вызвать функциональные нарушения и даже пол­ную потерю зрения. Характер поврежденной кожи варьирует от легких до разной степени ожогов, вплоть до некрозов. Помимо изменений тканей, ла­зерное излучение вызывает функциональные сдвиги в организме.

Предельно допустимые уровни облучения регламентируются «Сани­тарными нормами и правилами устройства и эксплуатации лазеров» 2392-81. Предельно допустимые уровни облучения дифференцированы с учетом режима работы лазеров. Для каждого режима работы, участка оптического диапазона величина ПДУ определяется по специальным таблицам. Дози­метрический контроль лазерного излучения осуществляют в соответствии с ГОСТ 12.1.031-81. При контроле измеряются плотность мощности непре­рывного излучения, плотность энергии импульсного и импульсно-модулированного излучения и другие параметры.

Ультрафиолетовое излучение — это невидимое глазом электромаг­нитное излучение, занимающее промежуточное положение между светом и рентгеновским излучением. Биологически активную часть УФ-излучения делят на три части: А с длиной волны 400-315 нм, В с длиной волны 315-280 нм и С 280-200 нм. УФ-лучи обладают способностью вызывать фото­электрический эффект, люминесценцию, развитие фотохимических реак­ций, а также обладают значительной биологической активностью.

УФ-излучения характеризуется бактерицидными и эритемными свойствами. Мощность эритемного излучения — это величина, характери­зующая полезное воздействие УФ-излучений на человека. За единицу эритемного излучения принят Эр, соответствующий мощности в 1 Вт для дли­ны волны 297 нм. Единица эритемной освещенности (облученности) Эр на квадратный метр (Эр/м2) или Вт/м2. Доза облучения Нэр измеря­ется в Эр×ч/м2, т.е. это облучение поверхности за определенное время. Бактерицидность потока УФ-излучения измеряется в бакт. Соответственно бактерицидная облученность-бакт на м2, а доза бакт в час на м2 (бк×ч/м2).

Источниками УФ-излучения на производстве являются электрическая дуга, автогенное пламя, ртутно-кварцевые горелки и другие температурные излучатели.

Естественные УФ-лучи оказывают положительное влияние на организм. При недос­татке солнечного света возникает «световое голодание», авитаминоз Д, ос­лабление иммунитета, функциональные расстройства нервной системы. Вместе с тем УФ-излучение от производственных источников может стать причиной острых и хронических профессиональных заболеваний глаз. Острое поражение глаз называется электроофтальмия. Нередко обнаружи­вается эритема кожи лица и век. К хроническим поражениям следует отне­сти хронический коньюнктивит, катаракту хрусталика, кожные поражения (дерматиты, отеки с образованием пузырей).

Нормирование УФ-излучения осуществляется согласно «Санитарные нормы ультрафиолетового излучения в производственных помещениях» 4557-88. При нормирова­нии устанавливается интенсивность излучения в Вт/м2. При поверхности облучения 0,2 м2в течение до 5 мин с перерывом 30 мин при общей про­должительности до 60 мин норма для УФ-А 50 Вт/ м2, для УФ-В 0,05 Вт/ м2 и для УФ-С 0,01 Вт/ м2. При общей продолжительности облуче­ния 50% рабочей смены и однократном облучении 5 мин норма для УФ-А 10 Вт/ м2, для УФ-В 0,01 Вт/ м2 при площади облучения 0,1 м2, а об­лучение УФ-С не допускается.

Что такое электромагнитное поле, как оно влияет на здоровье человека и зачем его измерять — вы узнаете из этой статьи. Продолжая знакомить вас с ассортиментом нашего магазина, расскажем о полезных приборах — индикаторах напряженности электромагнитного поля (ЭМП). Они могут применяться как на предприятиях, так и в быту.

Что такое электромагнитное поле?

Современный мир немыслим без бытовой техники, мобильных телефонов, электричества, трамваев и троллейбусов, телевизоров и компьютеров. Мы привыкли к ним и совершенно не задумываемся о том, что любой электрический прибор создает вокруг себя электромагнитное поле. Оно невидимо, но влияет на любые живые организмы, в том числе и на человека.

Электромагнитное поле — особая форма материи, возникающая при взаимодействии движущихся частиц с электрическими зарядами. Электрическое и магнитное поле взаимосвязаны друг с другом и могут порождать одно другое — именно поэтому, как правило, о них говорят вместе как об одном, электромагнитном поле.

К основным источникам электромагнитных полей относят:

— линии электропередач;
— трансформаторные подстанции;
— электропроводку, телекоммуникации, кабели телевидения и интернета;
— вышки сотовой связи, радио- и телевышки, усилители, антенны сотовых и спутниковых телефонов, Wi-Fi роутеры;
— компьютеры, телевизоры, дисплеи;
— бытовые электроприборы;
— индукционные и микроволновые (СВЧ) печи;
— электротранспорт;
— радары.

Влияние электромагнитных полей на здоровье человека

Электромагнитные поля влияют на любые биологические организмы — на растения, насекомых, животных, людей. Ученые, изучающие влияние ЭМП на человека, пришли к выводу, что длительное и регулярное воздействие электромагнитных полей может привести к:
— повышенной утомляемости, нарушениям сна, головным болям, снижению давления, снижению частоты пульса;
— нарушениям в иммунной, нервной, эндокринной, половой, гормональной, сердечно-сосудистой системах;
— развитию онкологических заболеваний;
— развитию заболеваний центральной нервной системы;
— аллергическим реакциям.

Защита от ЭМП

Существуют санитарные нормы, устанавливающие максимально допустимые уровни напряженности электромагнитного поля в зависимости от времени нахождения в опасной зоне — для жилых помещений, рабочих мест, мест возле источников сильного поля. Если нет возможности уменьшить излучение конструкционно, например, от линии электромагнитных передач (ЭМП) или сотовой вышки, то разрабатываются служебные инструкции, средства защиты для работающего персонала, санитарно-карантинные зоны ограниченного доступа.

Различные инструкции регламентируют время пребывания человека в опасной зоне. Экранирующие сетки, пленки, остекление, костюмы из металлизированной ткани на основе полимерных волокон способны снизить интенсивность электромагнитного излучения в тысячи раз. По требованию ГОСТа зоны излучения ЭМП ограждаются и снабжаются предупреждающими табличками «Не входить, опасно!» и знаком опасности электромагнитного поля.

Специальные службы с помощью приборов постоянно контролируют уровень напряженности ЭМП на рабочих местах и в жилых помещениях. Можно и самостоятельно позаботиться о своем здоровье, купив портативный прибор «Импульс» или комплект «Импульс» + нитрат-тестер «SOEKS».

Зачем нужны бытовые приборы измерения напряженности электромагнитного поля?

Электромагнитное поле негативно влияет на здоровье человека, поэтому полезно знать, какие места, в которых вы бываете (дома, в офисе, на приусадебном участке, в гараже) могут представлять опасность. Вы должны понимать, что повышенный электромагнитный фон могут создавать не только ваши электрические приборы, телефоны, телевизоры и компьютеры, но и неисправная проводка, электроприборы соседей, промышленные объекты, расположенные неподалеку.

Специалисты выяснили, что кратковременное воздействие ЭМП на человека практически безвредно, но длительное нахождение в зоне с повышенным электромагнитным фоном опасно. Вот такие зоны и можно обнаружить с помощью приборов типа «Импульс». Так, вы сможете проверить места, где проводите больше всего времени; детскую и свою спальню; рабочий кабинет. В прибор занесены значения, установленные нормативными документами, так что вы сразу сможете оценить степень опасности для вас и ваших близких. Возможно, что после обследования вы решите отодвинуть компьютер от кровати, избавиться от сотового телефона с усиленной антенной, поменять старую СВЧ-печь на новую, заменить изоляцию дверцы холодильника с режимом No Frost.

Электромагнитное поле

Между электрическим и магнитным полем существует глубокая внутренняя связь. Она проявляется в том, что данные поля могут превращаться друг в друга. Так, любому изменению магнитного поля всегда сопутствует появление электрического поля и наоборот. Изменение электрического поля влечет за собой появление магнитного поля. Эти два поля образуют электромагнитное поле, которое не их простая сумма, это единое целое, в котором эти два поля не существуют отдельно. Взаимопревращения этих полей было открыто Максвеллом в середине XIX века, который рассмотрел общую теорию электромагнитного поля в неподвижных средах. Теория, которую предложил Максвелл, позволила с единой точки зрения охватить всю совокупность явлений, которые были известны к тому времени и касались электрических и магнитных полей.

Замечание

Электромагнитное поле описывается вектором напряженности электрического поля ($\overrightarrow{E}$) и вектором индукции магнитного поля ($\overrightarrow{B}$).

Электромагнитное поле, по сути, является непрерывным процессом перехода электрического поля в магнитное поле и наоборот. Распространяясь в пространстве и во времени электромагнитное поле образует электромагнитную волну. При этом вектор $\overrightarrow{E}$ перпендикулярен $\overrightarrow{B}$, плоскость, в которой расположены данные векторы, перпендикулярна направлению распространения электромагнитной волны.

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Замечание 1

Электромагнитное поле — особый вид материи, оно имеет энергию, конечную скорость распространения, которая зависит от диэлектрической и магнитной проницаемости среды, массу, импульс. С помощью электромагнитного поля осуществляется взаимодействие между заряженными частицами.

С одной стороны электромагнитное поле непрерывно в пространстве, что подтверждается существованием электромагнитных волн. С другой стороны электромагнитное поле проявляет дискретность структуры, что подтверждается существованием фотонов.

Электромагнитные поля описываются с использованием системы уравнений Максвелла.

Постоянное электромагнитное поле

Постоянным электромагнитным полем будем называть поле, которое не зависит от времени. Потенциалы постоянного поля можно выбрать так, чтобы они не зависели от времени, а были только функциями координат. При этом постоянное магнитное поле можно определить через векторный потенциал ($\overrightarrow{A}$):

Постоянное электрическое поле запишем как:

Так, постоянное электрическое поле определяется только скалярным потенциалом, а магнитное поле — векторным потенциалом.

Замечание 2

При этом необходимо отметить, что потенциалы поля определяются неоднозначно. Если описывать электромагнитное поле с помощью потенциалов, которые не зависят от времени, то к скалярному потенциалу можно добавить любую константу, не изменив поля. Произвол в скалярном потенциале убирают, накладывая на $цo$ дополнительное условие, например, требуя, чтобы он имел определенную величину, в какой — то точке, например, был равен нулю в бесконечности. Векторный потенциал неоднозначен для постоянного электромагнитного поля, если к нему добавить градиент любой функции координат, то поле не изменится.

В том случае, если напряженность поля во всех точках пространства одинакова, то такое поле называют однородным. Скалярный потенциал однородного электрического поля можно выразить как:

Проверим справедливость данного утверждения. Найдем градиент от правой и левой частей выражения (3), учитывая, что $\overrightarrow{E}=const$:

Векторный потенциал однородного магнитного поля можно выразить как:

Проверим данное утверждение, для этого найдем ротор от векторного произведения в правой части выражения (5), при этом учтем, что $\overrightarrow{H}=const$.

где $div\overrightarrow{r}=3.$

Энергия заряда в постоянном электромагнитном поле

В том случае, если мы имеем дело с постоянным электромагнитным полем, то функция Лагранжа для заряда не зависит в явном виде от времени. Тогда энергия ($W$) сохраняется, при этом совпадает с функцией Гамильтона:

где $q \varphi $ — потенциальная энергия заряженной частицы в поле. Надо отметить, что энергия зависит только от скалярного и не зависит от векторного потенциала. То есть магнитное поле не оказывает влияния на энергию зарядов, энергию заряженной частицы может изменять только электрическое поле. Как известно, магнитное поле в отличие от электрического поля работы над заряженной частицей не производит.

Пример 1

Задание: Объясните, почему нельзя абсолютно определенно утверждать, что в какой — либо точке пространства имеется только электрическое поле или только магнитное поле?

Решение:

Невозможно создать переменное магнитное поле так, чтобы одновременно с этим событием в пространстве не возникло переменное электрическое поле, и наоборот. Однако не менее важным является тот факт, что магнитное поле без электрического (и электрическое поле без магнитного) могут иметься лишь относительно к определенной системе отсчета. Допустим, неподвижный заряд порождает только электрическое поле, но заряд покоится только относительно определенной системы отсчета. Если взять иную систему отсчета, этот же заряд может двигаться, соответственно, будет генерировать магнитное поле, помимо электрического поля.

Аналогично можно рассмотреть ситуацию с неподвижным постоянным магнитом, который порождает только магнитное поле. Тогда как движущийся мимо магнита наблюдатель зафиксирует наличие и магнитного, и электрического полей. Так как в системе отсчета, которая движется относительно магнита, магнитное поле будет переменным, значит, станет порождать вихревое электрическое поле.

Следовательно, надо сделать вывод о том, что однозначно утверждать, что в выбранной точке пространства существует только магнитное или только электрическое поле бессмысленно, если не указывать, относительно какой системы отсчета рассматриваются данные поля.

Пример 2

Задание: Объясните, каким образом человек узнает о том, что в данном месте пространства существует электромагнитное поле?

Решение:

Человек не может непосредственно воспринимать электромагнитное поле, за исключением поля световой волны. О том, течет ли электрический ток по проводнику, человек может узнать только опосредованно, например, по тепловым эффектам (нагрев проводника), механическим эффектам (отклонению стрелки гальванометра). Мы можем понять, что тело имеет заряд только по тому, что оно притягивает другое заряженное тело или разряжается через искру, когда его приближают к другому заряженному телу. Итак, мы можем сделать вывод о том, что имеем дело с электромагнитным полем, только по наблюдаемым, (при определенных условиях) появлению или исчезновению доступных восприятию человека, форм энергий (тепловой, механической). Исходя из закона сохранения энергии, можно сделать вывод, что появление или исчезновение воспринимаемых нами видов энергии происходит за счет перехода какой — то другой формы энергии, которую называют энергией электромагнитного поля.

Классическая электродинамика

Электричество · Магнетизм

Ковариантная формулировка

См. также: Портал:Физика

Электромагни́тное по́ле — фундаментальное физическое поле, взаимодействующее с электрически заряженными телами, а также с телами, имеющими собственные дипольные и мультипольные электрические и магнитные моменты. Представляет собой совокупность электрического и магнитного полей, которые могут, при определённых условиях, порождать друг друга, а по сути, являются одной сущностью, формализуемой через тензор электромагнитного поля.

Электромагнитное поле (и его изменение со временем) описывается в электродинамике в классическом приближении посредством системы уравнений Максвелла. При переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой электрическое и магнитное поле в новой системе отсчета — каждое зависит от обоих — электрического и магнитного — в старой, и это ещё одна из причин, заставляющая рассматривать электрическое и магнитное поля как проявления единого электромагнитного поля.

В современной формулировке электромагнитное поле представлено тензором электромагнитного поля, компонентами которого являются три компонента напряжённости электрического поля и три компонента напряжённости магнитного поля (или — магнитной индукции), а также четырёхмерным электромагнитным потенциалом — в определённом отношении ещё более важным.

Действие электромагнитного поля на заряженные тела описывается в классическом приближении посредством силы Лоренца.

Квантовые свойства электромагнитного поля и его взаимодействия с заряженными частицами (а также квантовые поправки к классическому приближению) — предмет квантовой электродинамики, хотя часть квантовых свойств электромагнитного поля более или менее удовлетворительно описывается упрощённой квантовой теорией, исторически возникшей заметно раньше.

Возмущение электромагнитного поля, распространяющееся в пространстве, называется электромагнитной волной (электромагнитными волнами). Любая электромагнитная волна распространяется в пустом пространстве (вакууме) с одинаковой скоростью — скоростью света (свет также является электромагнитной волной). В зависимости от длины волны электромагнитное излучение подразделяется на радиоизлучение, свет (в том числе инфракрасный и ультрафиолет), рентгеновское излучение и гамма-излучение.

История открытия

Известные ещё со времён античности электричество и магнетизм до начала XIX в. считались явлениями, не связанными друг с другом, и рассматривались в разных разделах физики.

В 1819 г. датский физик Г. Х. Эрстед обнаружил, что проводник, по которому течёт электрический ток, вызывает отклонение стрелки магнитного компаса, расположенного вблизи этого проводника, из чего следовало, что электрические и магнитные явления взаимосвязаны.

Французский физик и математик А. Ампер в 1824 г. дал математическое описание взаимодействия проводника тока с магнитным полем (см. Закон Ампера).

В 1831 г. английский физик М. Фарадей экспериментально обнаружил и дал математическое описание явления электромагнитной индукции — возникновения электродвижущей силы в проводнике, находящемся под действием изменяющегося магнитного поля.

В 1864 г. Дж. Максвелл создаёт теорию электромагнитного поля, согласно которой электрическое и магнитное поля существуют как взаимосвязанные составляющие единого целого — электромагнитного поля. Эта теория с единой точки зрения объясняла результаты всех предшествующих исследований в области электродинамики, и, кроме того, из неё вытекало, что любые изменения электромагнитного поля должны порождать электромагнитные волны, распространяющиеся в диэлектрической среде (в том числе, в пустоте) с конечной скоростью, зависящей от диэлектрической и магнитной проницаемости этой среды. Для вакуума теоретическое значение этой скорости было близко к экспериментальным измерениям скорости света, полученным на тот момент, что позволило Максвеллу высказать предположение (впоследствии подтвердившееся), что свет является одним из проявлений электромагнитных волн.

Теория Максвелла уже при своем возникновении разрешила ряд принципиальных проблем электромагнитной теории, предсказав новые эффекты и дав надежную и эффективную математическую основу описанию электромагнитных явлений. Однако при жизни Максвелла наиболее яркое предсказание его теории — предсказание существования электромагнитных волн — не получило прямых экспериментальных подтверждений.

В 1887 г. немецкий физик Г. Герц поставил эксперимент, полностью подтвердивший теоретические выводы Максвелла. Его экспериментальная установка состояла из находящихся на некотором расстоянии друг от друга передатчика и приёмника электромагнитных волн, и фактически представляла собой исторически первую систему радиосвязи, хотя сам Герц не видел никакого практического применения своего открытия, и рассматривал его исключительно как экспериментальное подтверждение теории Максвелла.

В XX в. развитие представлений об электромагнитном поле и электромагнитном излучении продолжилось в рамках квантовой теории поля, основы которой были заложены великим немецким физиком Максом Планком. Эта теория, в целом завершенная рядом физиков около середины XX века, оказалась одной из наиболее точных физических теорий, существующих на сегодняшний день.

Во второй половине XX века (квантовая) теория электромагнитного поля и его взаимодействия была включена в единую теорию электрослабого взаимодействия и ныне входит в так называемую стандартную модель в рамках концепции калибровочных полей (электромагнитное поле является с этой точки зрения простейшим из калибровочных полей — абелевым калибровочным полем).

Физические свойства

Физические свойства электромагнитного поля и электромагнитного взаимодействия — предмет изучения электродинамики, с классической точки зрения оно описывается классической электродинамикой, а с квантовой — квантовой электродинамикой. В принципе, первая является приближением второй, заметно более простым, но для многих задач — очень и очень хорошим.

В рамках квантовой электродинамики электромагнитное излучение можно рассматривать как поток фотонов. Частицей-переносчиком электромагнитного взаимодействия является фотон (частица, которую можно представить как элементарное квантовое возбуждение электромагнитного поля) — безмассовый векторный бозон. Фотон также называют квантом электромагнитного поля (подразумевая, что соседние по энергии стационарные состояния свободного электромагнитного поля с определённой частотой и волновым вектором различаются на один фотон).

Электромагнитное взаимодействие — это один из основных видов дальнодействующих фундаментальных взаимодействий, а электромагнитное поле — одно из фундаментальных полей.

Существует теория (входящая в Стандартную модель), объединяющая электромагнитное и слабое взаимодействие в одно — электрослабое. Также существуют теории, объединяющие электромагнитное и гравитационное взаимодействие (например, теория Калуцы-Клейна). Однако последняя, при её теоретических достоинствах и красоте, не является общепринятой (в смысле её предпочтительности), так как экспериментально не обнаружено её отличий от простого сочетания обычных теорий электромагнетизма и гравитации, а также теоретических преимуществ в степени, заставившей бы признать её особенную ценность. Это же (в лучшем случае) можно сказать пока и о других подобных теориях: даже лучшие из них, по меньшей мере, недостаточно разработаны, чтобы считаться вполне успешными.

Примечания

  1. Для вакуума, для которого формулируются фундаментальные уравнения, напряжённость магнитного поля и магнитная индукция — по сути одно и то же, хотя в некоторых системах единиц (в том числе в СИ) могут отличаться постоянным множителем и даже единицами измерения.
  2. Подразумевается распространение со слабым убыванием по интенсивности; в вакууме подразумевается убывание с расстоянием от источника медленнее, чем убывание статического (кулоновского) поля; плоская электромагнитная волна — пока приближение плоской волны верно и в пренебрежении поглощением (или в идеальном вакууме) — вообще не убывает по амплитуде, сферическая — убывает медленнее, чем соответственно напряженность или потенциал в законе Кулона.
  3. Параметр m (масса) в уравнении Клейна-Гордона для электромагнитного поля равен нулю (иначе говоря, это означает, что электромагнитный потенциал подчиняется — в определённой калибровке — просто волновому уравнению. С этим связан факт, что фотон (в вакууме) нельзя — как и любую безмассовую частицу — остановить, он всегда движется с одной и той же скоростью — скоростью света.
  4. В наиболее простой интерпретации это означает, что электромагнитное поле непосредственно не взаимодействует само с собой, то есть что электромагнитное не имеет электрического заряда. Фотон не может сам непосредственно излучить или поглотить другой фотон.
  5. При применении терминов в узком смысле калибровочными считаются только векторные поля; но мы, во всяком случае, обозначим здесь векторный характер электромагнитного поля явно.
  6. Калибровочным электромагнитное поле является при рассмотрении его во взаимодействии с электрически заряженными частицами; понятие калибровочного поля всегда подразумевает подобное взаимодействие (подобное в каком-то смысле; конкретный способ взаимодействия может заметно отличаться).

Формирование электромагнитных полей

Для характеристики электромагнитной обстановки применяют термины «электрическое поле», «магнитное поле», «электромагнитное поле». Все они тесно взаимосвязаны. Электрическое поле формируется зарядами. Магнитное поле возникает в процессе движения электрических зарядов по проводнику. Электромагнитное поле представляет собой особую форму материи, которая осуществляет воздействие между частицами, обладающими электрическим зарядом.

Замечание 1

Электрическое и магнитное поля были открыты относительно недавно, менее двух веков назад, их открытие и дальнейшее изучение дали начало новому направлению в физике – электродинамике. До этого физика отождествлялась исключительно с механикой и в науке доминировала механистическая парадигма. Открытие электродинамики было одним из первых, показывающих, что мир устроен более сложным образом, чем предполагалось.

Физические факторы возникновения электромагнитного поля связаны с порождением изменяющимся во времени электрическим полем магнитного, а изменяющимся магнитным полем – вихревого электрического поля. Таким образом, оба они, непрерывно изменяясь, способствуют возбуждению друг друга. Электромагнитное поле, порожденное неподвижными или равномерно движущимися заряженными частицами, неразрывно связано с ними, а если они движутся с ускорением, поле может «отрываться» от них и существовать независимо в виде электромагнитных волн, даже после устранения первоисточника.

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Свойства электромагнитных полей

Электромагнитные волны в первую очередь характеризуются длиной волны. Источник излучения, формирующий электромагнитные колебания, характеризуется частотой колебаний.

Важное свойство электромагнитных полей – это подразделение поля на так называемые «ближнюю» и «дальнюю» зоны.

В «ближней» зоне, иначе зоне индукции, электромагнитное поле можно считать квазистатическим. В этой зоне оно быстро убывает с расстоянием, электромагнитные волны еще не сформированы. Характеристику электрического и магнитного поля в этой зоне дают раздельно.

«Дальняя» зона характеризуется уже вполне сформировавшейся электромагнитной волной. В этой зоне интенсивность поля закономерно уменьшается обратно пропорционально расстоянию от его источника. Здесь существует закономерная связь между электрическим и магнитным полем, поэтому можно измерять только электрическое поле, а затем рассчитывать магнитное.

При частотах выше 300 МГц измеряют также плотность потока электромагнитной энергии, иначе вектор Пойтинга. Он характеризует количество энергии, которую переносит электромагнитная волна за единицу времени через единицу плоскости, перпендикулярной движению волны.

По частотам электромагнитные волны подразделяют на 12 категорий, начиная от крайне низких (диапазон от 3 до 30 Гц) до гипервысоких (300-3000 Гц).

Источники электромагнитных полей

Основные источники электромагнитных полей следующие:

  1. Транспорт, работающий на основе электродвигателей.
  2. Линии электропередач.
  3. Внутренняя и внешняя электропроводка.
  4. Бытовые электрические приборы.
  5. Работающие теле- и радиостанции (т.е. фактически действующие антенны).
  6. Объекты спутниковой и сотовой связи.
  7. Радары
  8. Компьютеры и другая сходная с ними техника (ноутбуки, планшеты и т.д.), особенно в случае их подключения к сети Интернет.

Замечание 2

Все эти источники, как легко заметить, техногенного происхождения. Естественные источники подобного рода, обладающие сравнимой мощностью, отсутствуют, поэтому у организмов нет механизмов приспособления к воздействию электромагнитных полей.

Интенсивность электромагнитных полей, генерируемых техногенными источниками, очень изменчива. Нагрузка самих этих источников может неоднократно изменяться в течение суток, а также по сезонам, в зависимости от специфики их работы. От этого зависит (наряду с величиной протекающего через источник электрического тока) дальность распространения электромагнитного поля.

Тест по физике Электромагнитное поле для учащихся 9 класса с ответами. Тест включает в себя 10 заданий с выбором ответа.

1. В системе отсчета, относительно которой заряд неподви­жен, существует

1) только электрическое поле
2) только магнитное поле
3) постоянные электрическое и магнитное поля
4) переменное электромагнитное поле

2. Вокруг покоящегося постоянного магнита существует

1) только электрическое поле
2) только магнитное поле
3) постоянные электрическое и магнитное поля
4) переменное электромагнитное поле

3. Заряженный шарик, подвешенный на тонкой шелковой нити, равномерно движется вместе с тележкой вдоль демон­страционного стола. В системе отсчета, связанной со сто­лом, существует

1) только электрическое поле
2) только магнитное поле
3) постоянные электрическое и магнитное поля
4) переменное электромагнитное поле

4. Заряженный шарик, подвешенный на тонкой шелковой нити, равноускоренно движется вместе с тележкой вдоль демонстрационного стола. В системе отсчета, связанной со столом, существует

1) только электрическое поле
2) только магнитное поле
3) постоянные электрическое и магнитное поля
4) переменное электромагнитное поле

5. Кто создал теорию электромагнитного поля?

1) М. Фарадей
2) А. Вольта
3) Д. Максвелл
4) Н. Тесла

6. В теории электромагнитного поля

А: переменное электрическое поле порождает вихревое маг­нитное поле
Б: переменное магнитное поле порождает вихревое электрическое поле

Какое(-ие) утверждение(-я) верно(-ы)?

1) только А
2) только Б
3) и А, и Б
4) ни А, ни Б

7. Что характерно для вихревого электрического поля?

1) Силовые линии замкнуты
2) Порождается переменным магнитным полем
3) Приводит к возникновению переменного магнитного поля
4) Все перечисленное в пунктах 1, 2 и 3

8. Что характерно для электростатического поля?

1) Силовые линии начинаются на положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных
2) Возникает вокруг неподвижных зарядов
3) Обнаруживается по действию на неподвижные заряды
4) Все перечисленное в пунктах 1, 2 и 3

9. Что можно сказать о силовых линиях вихревого электриче­ского и магнитного полей?

1) Силовые линии этих полей замкнуты
2) Силовые линии этих полей разомкнуты
3) У магнитного поля силовые линии замкнуты, а у вихре­вого электрического разомкнуты
4) У вихревого электрического поля силовые линии зам­кнуты, а у магнитного разомкнуты

10. Что можно сказать о силовых линиях вихревого электриче­ского и электростатического полей?

1) Силовые линии этих полей замкнуты
2) Силовые линии этих полей начинаются на положитель­ных зарядах, а заканчиваются на отрицательных
3) У вихревого электрического поля силовые линии зам­кнуты; а у электростатического начинаются на поло­жительных зарядах, а заканчиваются на отрицатель­ных
4) Силовые линии этих полей начинаются на отрицатель­ных зарядах, а заканчиваются на положительных

Ответы на тест по физике Электромагнитное поле
1-1
2-2
3-3
4-4
5-3
6-3
7-4
8-4
9-1
10-3

Тест. Электромагнитное поле. Электромагнитные волны

Тест. Электромагнитное поле. Электромагнитные волны.

Вариант 1

Часть 1

1. Для существования электрического тока в проводнике необходимо наличие

1) свободных частиц

2) свободных заряженных частиц

3) электрического поля

4) свободных заряженных частиц и электрического поля

2. Индукционный ток в проводнике возникает

1) при изменении магнитного потока, пронизывающего замкнутый проводник

2) при наличии свободных заряженных частиц в проводнике

3) при наличии магнитного поля

4) при наличии заряженных частиц в проводнике

3. Источником электромагнитного поля служит

1) неподвижный заряд

2) движущийся заряд

3) ускоренно движущийся электрический заряд

4) постоянный магнит

4. Переменное электрическое поле является вихревым, так как силовые линии

1) у этого поля отсутствуют

2) начинаются на положительных зарядах

3) начинаются на отрицательных зарядах

4) замкнуты

5. Электромагнитное поле распространяется в пространстве в виде

1) продольной электромагнитной волны

2) поперечной электромагнитной волны

3) потока заряженных частиц

4) механических волн

6. В электромагнитной волне совершают колебания

1) частицы среды

2) вектор напряженности электрического тока

3) векторы напряженности и магнитной индукции

4) вектор магнитной индукции

7. Длина электромагнитной волны находится по формуле

1) λ = cT 2) λ =

3) λ = cν 4) λ =

8. Какие из волн не являются электромагнитными?

1) радиоволны

2) звуковые волны

3) световые волны

4) рентгеновские лучи

Часть 2

9. Установите соответствие между научным открытием или гипотезой и фамилией ученого.

Научное открытие Фамилия ученого

А) электромагнитная индукция 1) Попов

Б) электромагнитная волна 2) Фарадей

3) Герц

4) Максвелл

Часть 3

10. На какой частоте работает радиостанция, передающая информацию на волне длиной 250 м? Скорость радиоволны 300 000 км/ с.

Вариант 2

Часть 1

1. Вокруг проводника с током можно обнаружить

1) только электрическое поле

2) только магнитное поле

3) электрическое и магнитное поле

4) гравитационное поле

2. Электромагнитное поле образуют

1) электрическое и магнитное поля, существующие в данной области пространства

2) постоянные магниты

3) переменные электрическое и магнитное поля, порождающие друг друга

4) неподвижные заряды

3. Электромагнитное поле можно обнаружить около

1) неподвижного заряда

2) неподвижного магнита

3) движущегося с постоянной скоростью заряда

4) ускоренно движущегося электрического заряда

4. Переменное магнитное поле является вихревым, так как

1) у него нет силовых линий

2) силовые линии горизонтальны

3) силовые линии не замкнуты

4) силовые линии замкнуты

5. В вакууме электромагнитное поле распространяется в виде электромагнитной волны, скорость которой

1) уменьшается с течением времени

2) увеличивается со временем

3) постоянна и равна 3 000 000 м/ с

4) постоянна и равна 300 км/ с

6. Колебания векторов напряженности электрического поля и магнитной индукции происходят в плоскостях, которые

1) параллельны направлению распространения волны

2) перпендикулярны направлению распространения волны

3) не связаны с направлением распространения волны

4) постоянно меняют свою ориентацию по отношению к направлению распространения

волны

7. Длина электромагнитной волны находится по формуле

1) λ = 2) λ =

3) λ = cν 4) λ =

8. К электромагнитным волнам относится

1) звуковая волна

2) радиоволна

3) взрывная волна

4) ультразвуковая волна

Часть 2

9. Установите соответствие между фамилиями ученых и их вкладами в развитие науки

Фамилия ученого Вклад в науку

А) Фарадей 1) Обнаружил на опыте электромагнитную волну

Б) Максвелл 2) Ввел представление об электрическом и магнитном поле

В) Герц 3) Создал теорию электромагнитного поля

Часть 3

10. Какая длина волны соответствует сигналу SOS, если его частота 5 ∙ 105 Гц? Скорость радиоволны 300 000 км/ с.

Тест. Радиоактивные превращения атомных ядер.

Экспериментальные методы исследования частиц

Вариант 1

Часть 1

1. При радиоактивных превращениях

1) происходят изменения в ядре атома

2) изменяется число электронов в атоме

3) изменения происходят с ядром и числом электронов

4) не происходит никаких изменений с ядром атома и числом электронов

2. Зарядовое число равно

1) заряду ядра, выраженному в элементарных зарядах

2) массе ядра (с точностью до целых чисел)

3) массе электронов, входящих в состав атома данного химического элемента

4) заряду электронов, входящих в состав атома

3. При радиоактивном распаде ядро радия 88226 Ra превращается в 86226 Rn. Эта реакция является

1) альфа-распадом, и в ней выделяется электрон

2) альфа-распадом, и в ней выделяется ядро гелия

3) бета-распадом, и в ней выделяется электрон

4) бета-распадом, и в ней выделяется ядро гелия

4. Масса ядра 2041 Ca равна

1) 20 а. е.м. 2) 41 а. е.м.

3) 21 а. е.м. 4) 61 а. е.м.

5. В ядре 714 N содержится

1) 21 протон

2) 14 протонов

3) 7 протонов

4) 0 протонов

6. След, оставляемый частицей, в камере Вильсона называется

1) траектория 2) трек

3) путь 4) орбита

7. Действие счетчика Гейгера основано на явлении

1) термоэлектронной эмиссии

2) конденсации перенасыщенного пара

3) ударной ионизации

4) расщепления молекул движущейся заряженной частицы

8. Заряженная частица вызывает появление следа из капелек жидкости в газе в

1) спинтарископе

2) счетчике Гейгера

3) пузырьковой камере

4) камере Вильсона

Часть 2

9. Установите соответствие между видом распада и изменениями в атомном ядре.

Вид распада Изменения в атомном ядре

А) альфа-распад 1) заряд ядра не изменяется

Б) бета-распад 2) заряд ядра уменьшается на 1

В) гамма-распад 3) заряд ядра уменьшается на 2

4) заряд ядра увеличивается на 1

10. Каково количество электронов и протонов в ядре атома 13 H?

Частица Число частиц

А) электрон 1) 3

Б) протон 2) 2

3) 1

4) 0

Вариант 2

Часть 1

1. Радиоактивность – это

1) способность ядер некоторых элементов изменяться

2) способность некоторых атомных ядер к самопроизвольному превращению в другие ядра

с испусканием излучения

3) способность ядер атомов некоторых элементов самопроизвольно менять свой заряд

4) способность атомов к самопроизвольному превращению в другие атомы с поглощением

излучения

2. Массовое число ядра атома химического элемента равно

1) Заряду ядра, выраженному в элементарных зарядах

2) Массе ядра (с точностью до целых чисел)

3) Массе электронов, входящих в состав атома данного химического элемента

4) Заряду электронов, входящих в состав

3. При радиоактивном распаде массовое число образовавшегося ядра не изменилось, а зарядовое число увеличилось на единицу. Эта реакция является

1) альфа-распадом, и в ней выделяется ядро гелия

2) альфа-распадом, и в ней выделяется электрон

3) бета-распадом, и в ней выделяется ядро гелия

4) бета-распадом, и в ней выделяется электрон

4. В ядре 2041 Ca

1) 20 протонов

2) 41 протон

3) 21 протон

4) 61 протон

5. Масса ядра 714 N равна

1) 7 а. е.м.

2) 14 а. е.м.

3) 21 а. е.м.

4) 98 а. е.м.

6. Действие камеры Вильсона основано на принципе

1) ударной ионизации

2) свечения экрана под действием заряженной частицы

3) конденсации перенасыщенного пара

4) расщепления молекулы движущейся заряженной частицы

7. Заряженная частица вызывает появление следа из пузырьков пара жидкости в

1) спинтарископе

2) счетчике Гейгера

3) пузырьковой камере

4) камере Вильсона

8. Прохождение быстрой заряженной частицы вызывает появление импульса электрического тока в газе в

1) спинтарископе

2) счетчике Гейгера

3) камере Вильсона

4) пузырьковой камере

Часть 2

9. Каково количество электронов и протонов в ядре атома 23 He?

Частица Число частиц

А) электрон 1) 3

Б) протон 2) 2

3) 1

4) 0

10. Установите соответствие между видом распада и изменениями в атомном ядре

Вид распада Изменения в атомном ядре

А) альфа-распад 1) масса ядра не изменяется

Б) бета-распад 2) масса ядра уменьшается на 1

В) гамма-распад 3) масса ядра уменьшается на 4

4) масса ядра увеличивается на 1

Тест. Открытие протона. Открытие нейтрона. Состав атомного ядра. Массовое число. Зарядовое число. Ядерные силы. Энергия связи. Дефект масс.

Вариант 1

Часть 1

1. Протон был открыт

1) Чедвиком

2) Резерфордом

3) Томсоном

4) Гейзенбергом

2. Нейтрон имеет

1) положительный заряд и массу, равную массе протона

2) положительный заряд и массу чуть больше массы протона

3) массу чуть больше массы протона и не имеет электрического заряда

4) массу, равную массе протона, и не имеет электрического заряда

3. В состав атомного ядра входят

1) протоны и электроны

2) протоны и нейтроны

3) нейтроны и электроны

4) протоны, нейтроны и электроны

4. Состав ядра атома кислорода 816 O

1) 8 протонов, 16 нейтронов

2) 16 протонов, 8 нейтронов

3) 8 протонов, 8 нейтронов

4) 16 протонов, 24 нейтрона

5. Устойчивость атомных ядер обеспечивает действие

1) электрических сил

2) гравитационных сил

3) ядерных сил

4) магнитных сил

6. Ядерные силы являются

1) Силами притяжения и отталкивания одновременно

2) Только силами притяжения

3) Только силами отталкивания

4) Характер взаимодействия определяется расстоянием

7. Масса атомного ядра из Z протонов и N нейтронов равна MЯ, масса протона mp, масса нейтрона mn. Чему равна энергия связи ядра?

1) MЯс2

2) (MЯ + Zmp + Nmn) с2

3) (MЯ — Zmp — Nmn) с2

4) (Zmp + Nmn – MЯ) с2

8. Изотопы – это разновидности данного химического элемента, различающиеся

1) зарядами ядер

2) массами ядер

3) числом электронов в атомах

4) размерами атомных ядер

Часть 2

9. Установите соответствие между изотопами водорода и числом нейтронов в ядре

Изотоп Число нейтронов

А) 11 H 1) 1

Б) 12 Н 2) 2

В) 13 Н 3) 3

4) 0

Часть 3

10. Каков дефект массы ядра кислорода 816 О (в а. е.м.)? Масса ядра кислорода равна 15, 99491 а. е.м., масса протона 1,00729 а. е.м., нейтрона 1, 00866 а. е.м.

Вариант 2

Часть 1

1. Нейтрон был открыт

1) Резерфордом

2) Жолио-Кюри

3) Чедвиком

4) Томсоном

2. Протон имеет

1) отрицательный заряд и массу, равную массе электрона

2) положительный заряд и массу, равную массе электрона

3) отрицательный заряд и массу, равную 1 а. е.м.

4) положительный заряд и массу, равную 1 а. е.м.

3. В состав атома входят

1) протоны и электроны

2) протоны и нейтроны

3) нейтроны и электроны

4) протоны, нейтроны и электроны

4. В состав ядра атома лития 36 Li входит

1) 3 протона и 3 нейтрона

2) 3 электрона и 3 нейтрона

3) 3 протона и 3 электрона

4) 3 протона, 3 нейтрона и 3 электрона

5. Ядерные силы действуют между

1) протонами

2) нейтронами

3) протонами и нейтронами

4) между всеми частицами, входящими в состав ядра

6. Ядерные силы проявляются

1) на любых расстояниях

2) на расстояниях порядка 10-10 М

3) на расстояниях порядка 10-15 М

4) на расстояниях порядка 10-20 М

7. Масса атомного ядра из Z протонов и N нейтронов равна MЯ, масса протона mp, масса нейтрона mn. Чему равен дефект масс?

1) МЯ + Zmp + Nmn

2) МЯ — Zmp — Nmn

3) Zmp + Nmn — MЯ

4) 0

8. Разновидности данного химического элемента, различающиеся по массе атомных ядер, называются

1) ионами

2) изобарами

3) изотопами

4) диэлектриками

Часть 2

9. Установите соответствие между изотопами урана и числом нейтронов в ядре

Изотоп Число нейтронов

А) 92235 U 1) 235

Б) 92238 U 2) 238

3) 143

4) 146

Часть 3

10. Определите дефект массы ядра азота 714 N ( в а. е.м). Масса ядра азота равна 14, 00307 а. е.м., масса протона 1, 00728 а. е.м., нейтрона 1, 00866 а. е.м.

Тест. Деление ядер урана. Цепная реакция.

Вариант 1

Часть 1

1. В ядре атома действуют

1) электростатическое отталкивание между протонами и ядерные силы отталкивания между нуклонами ядра

2) электростатическое притяжение между протонами и ядерные силы отталкивания между нуклонами ядра

3) электростатическое отталкивание между протонам и ядерные силы притяжения между нуклонами яда

4) электростатическое притяжение между протонам и ядерные силы отталкивания между нуклонами ядра

2. При поглощении нейтрона ядро урана

1) возбуждается

2) увеличивается заряд ядра и распадается

3) возбуждается, деформируется и распадается на два осколка

4) возбуждается, деформируется и испускает два нейтрона

3. Частица, вызывающая реакцию деления ядра урана и образующая в ходе реакции

1) протон

2) нейтрон

3) электрон

4) альф а — частица

4. Деление ядра переходит

1) с поглощением энергии

2) с выделением энергии

3) как с поглощением, так и с выделением энергии

4) без каких – либо изменений энергии

5. При делении ядра урана большая часть внутренней энергии ядер урана переходит

1) в кинетическую энергию нейтронов

2) в кинетическую энергию осколков

3) в потенциальную энергию осколков

4) во внутреннюю энергию окружающее среды

6. Критическая масса – это

1) минимальная масса, при которой возможно протекание цепной реакции

2) максимальная масса, при которой возможно протекание цепной реакции

3) масса урана, необходимая для реакции деления

4) масса урана, при которой реакция деления урана становится неуправляемой

7. При бомбардировке атома 3 6Li нейтронами 10n образуются гелий 4 2He и

1) 1 1H 2) 2 1H 3) 3 1H 4) 3 2He

8. Укажите второй продукт ядерной реакции 14 7N + 10n → 146C + ?

1) 10n 2) 11p 3) 21H 4) 42He

Часть 2

9. Установите соответствие между ядерной реакцией и ее вызовом.

Реакция Вид

А) 60 27Со → 6028Ni + 0-1e 1) реакция деления

Б) 235 92U + 10n → 14456Ba + 8936Kr +3 10n 2) α — распад

3) β — распад

4) реакция синтеза

10. Изотоп 24494Pu испытывает в одно м случае α – распад, а в другом – β-распад. Изотопы каких элементов получаются в каждом случае?

Распад Изотоп

А) α — распад 1) 24495Am

Б) β — распад 2) 24290Th

3) 24493Np

4) 24092U

Вариант 2

Часть 1

1. Деление ядер урана при бомбардировке нейтронам было открыто

1) Резерфордом

2) Ганом и Штрассманом

3) супругами Кюри

4) Беккерелем

2. Частица, вызывающая реакцию деления ядер урана,

1) протон

2) нейтрон

3)электрон

4) альфа — частица

3. Реакция деления ядер урана идет

1) с выделением энергии в окружающую среду

2) с поглощением энергии из окружающей среды

3) в зависимости от условий с выделением или поглощением энергии

4) без каких – либо превращений энергии

4. Реакция деления урана является цепной, т. к.

1) она идет с выделением энергии

2) происходит под действием нейтронов

3) частица, вызывающая реакцию, образуется в ходе реакции

4) в ходе реакции образуются два осколка

5. Ядро урана после поглощения нейтрона распадается на два осколка, т. к.

1) ядерные силы становятся больше сил электростатического отталкивания

2) силы электростатического отталкивания равны ядерным силам притяжения

3) силы электростатического отталкивания больше ядерных сил притяжения

4) ядерные силы и силы электростатического отталкивания исчезают

6. Если масса урана равна критической, то

1) число нейтронов, появившихся при делении ядер, становится равным числу потерянных нейтронов

2) число нейтронов, появившихся при делении ядер, становится больше числа потерянных нейтронов

3) число нейтронов, появившихся при делении ядер, становится меньше числа потерянных нейтронов

4) число нейтронов, появившихся при делении ядер, постоянно увеличивается

7. Укажите второй продукт ядерной реакции 7 3Li+ 11H → 42He + ?

1) 10n 2) 11p 3) 21H 4) 42He

8. Допишите ядерную реакцию 4 2He + 94Be → 126C + ?

1) 10n 2) 11p 3) 21H 4) 42He

Часть 2

9. Установите соответствие между ядерной реакцией и ее видом.

Реакция Вид

А) 235 92U + 10n → 14456Ba + 8936Kr +3 10n 1) реакция деления

Б) 226 88Ra → 22286Rn + 24He 2) α — распад

3) β — распад

10. Изотоп урана 235 92U испытывает в одном случае α – распад, а в другом — β –распад. Изотопы каких элементов получаются каждом случае?

Распад Изотоп

А) α — распад 1) 24495Am

Б) β — распад 2) 24290Th

3) 24493Np

4) 24092U

ОТВЕТЫ к тестам

Электромагнитное поле. Электромагнитные волны

Номер вопроса

Вариант 1

1,2 МГц

Вариант 2

600 м

Радиоактивные превращения атомных ядер. Экспериментальные методы исследования частиц

Номер вопроса

Вариант 1

Вариант 2

Открытие протона. Открытие нейтрона. Состав ядра. Массовое число. Зарядовое число. Ядерные силы. Энергия связи. Дефект масс

Номер вопроса

Вариант 1

0,133 а. е.м

Вариант 2

0,1085 а. е.м

Деление ядер урана. Цепная реакция

Номер вопроса

Вариант 1

Вариант 2

Критерии оценивания. Каждое верно выполненное задание первой части оценивается в 1 балл, задание на соответствие – в 2 балла при правильном установлении всех соответствий и в 1 балл, если допущена одна ошибка; расчетная задача – в 2 балла.

Время на выполнение теста10 – 15 минут.

Рекомендуемые оценки за выполнение тестов:

12 – 11 баллов – оценка «отлично»,

10 – 8 баллов – оценка «хорошо»,

7 – 6 баллов – «удовлетворительно»,

5 баллов и меньше баллов – «неудовлетворительно»

Михаил Остриков сделал, исходя из этого, еще несколько формул открытий, в которых говорится, что свет распространяется в мировом пространстве с переменной скоростью. Скорость света в вакууме не постоянна. В однородном поперечном магнитном поле, совпадающем с направлением распространения света, скорость света увеличивается, а в несовпадающем уменьшается. В неоднородном магнитном поле световой поток тормозится, рассеивается, частично отражается, снижая при этом свою интенсивность.
Остриков описал и новую фундаментальную частицу микромира в связи с этим открытием и природу гравитации — что это есть свойство электромагнитных полей, и она не является самостоятельным субстратом материального мира, как считалось раньше.
Мы надеемся, что скоро эти открытия выйдут из военной лаборатории и станут фундаментом для создания новых источников энергии, которые в недалеком будущем спасут нашу заблудшую цивилизацию.
Доктор технических наук, профессор Лев Сапогин несколько лет посвятил проблеме новых источников энергии на принципе извлечения энергии из вакуума с помощью постоянных магнитов. Хотя он прямо не указывает, что магнитное поле при этом должно быть вращающимся, но это, вероятно, подразумевается. Он рассказал, что на Западе уже продается магнитная игрушка «Вечный двигатель», которую он видел у своего коллеги-физика из США Майка Карелла.
Можно вспомнить еще один случай, который произвел фурор, когда 17 мая 1996 года Ольсен из научной группы «Свободная энергия» по Норвежскому телевидению показал изумивший всех фильм о «динамической скульптуре» художника и скульптора Финсруда. Скульптор создал шар диаметром 2,7 дюйма и весом около 2 фунтов, который катается по кругу по замкнутым направляющим — двум параллельным полозьям диаметром 27 дюймов — мимо полюсов постоянных магнитов, где при прохождении подвергается намагничиванию. В области трех постоянных магнитов находятся три подвижных магнита, которые слегка наклоняются при движении шара, а потом поднимаются вверх пружинами. Шар совершает оборот за три секунды, катается уже два года и не содержит при этом никаких источников энергии!
Эта скульптура установлена в Норвежской картинной галерее. Ее создатель не имеет понятия о физике, но наглядно показал всему миру устройство вечного двигателя! Он подтвердил, что энергия действительно извлекается из вакуума при помощи магнитов! Стоит только убрать магниты — и шар останавливается.
В декабрьском номере журнала «Наука в Америке» за 1997 год появилась статья Филиппа Джама с интригующим названием «Извлечение энергии из вакуума» о проблеме создания вечного двигателя. Американский институт изучения фундаментальных проблем ведет эксперименты по использованию энергии флуктуации вакуума без сжигания топлива или прямого использования любых источников энергии. То есть они ведут те же работы, что и академик Акимов в Москве, который в 1995 году на Байкальском форуме «Ноосфера будущего Байкала» сказал, что торсионные генераторы — это и есть вечные двигатели будущих электростанций. Они не требуют топлива и вырабатывают энергию в 300-500 процентов к первоначальной.
Альтернативные источники энергии почти ежегодно рассматривают на конференциях в Госдуме, которые организует отдел «Феномен» газеты «Труд», где много рассказывается о многих проектах подобных генераторов. Эти устройства могут индивидуально обеспечить теплом и энергией каждый дом и каждую квартиру, при этом отпадает необходимость в ТЭЦ, ГЭС и АЭС, в проводах и центральном отоплении. Но, увы, правительство традиционно игнорирует и конференции, и сам факт того, что подобные торсионные генераторы Анатолия Акимова уже отапливают немало коттеджей в Подмосковье, потребляя лишь энергию маленькой электрической лампочки. Подобная мини-элетростанция может в будущем заменить все двигатели наших автомобилей.
И что удивительно, военный комплекс знал об этих генераторах почти два десятка лет, отапливая ими подводные лодки, но ни Генштаб, ни президент не ставили благородных задач создания гражданских электростанций подобного типа. Военные же использовали этот принцип для создания психотронных генераторов и плазменного оружия, в то время как цивилизация подошла к энергетическому тупику, а физика — к глубочайшему кризису.
Термоядерное лобби во всем мире уже около 40 лет тратит до миллиона долларов в год на свои исследования, клятвенно обещая своим правительствам, что с помощью «Токамака» добьется термоядерного синтеза. Но, увы, всем прогрессивным ученым уже ясно, что это невозможно. В США и Западной Европе уже приступили к демонтажу «Токамаков», но в России по старинке отпускаются средства на эти термоядерные исследования, что является потенциальным тормозом любых альтернативных проектов ядерного синтеза.
А вместе с тем в лаборатории «ВЕНТ» академика Акимова уже давно используют холодный ядерный синтез, происходящий при вращении воды, света или магнитного поля. К подобным открытиям подошли исследователи из США, издающие роскошный журнал «Холодный синтез». Япония тратит на эти исследования свыше двухсот миллионов долларов в год. В России же на эту программу не выделено ни одного рубля, и все проведенные исследования русских ученых были сделаны на одном энтузиазме.
Смотрите статьи Характер инженеро Болотова
Биофизика — биогравитационные эффекты

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *