It's easy with us

Статистика






Онлайн всего: 74
Гостей: 74
Пользователей: 0



ИЦ BoBines

Реферати статті публікації

Пошук по сайту

 

Пошук по сайту

Головна » Реферати та статті » Екологія » Геофізична екологія

Еволюція знань про електромагнітне поле Землі
Вже в епоху античності (VI ст. до н. е.) був відомий факт, що деякі тіла, зокрема бурштин, після тертя починають притягувати інші тіла. Хоч магнітні й електричні явища були відомі ще до нашої ери, вперше чітко розмежував їх наприкінці XVI ст. У. Гільберт, який поклав початок науковому вивченню магнітних явищ. Він встано-

вив, що багато тіл, подібно бурштину, здатні притягувати легкі предмети після тертя їх. У. Гільберт дослідив ці властивості і на­ звав їх електричними ( від грец. electron - янтар). Англійський фізик Грей Стефан (1670-1736) у 1729 р. відкрив явище електропровідності й показав, що електричний заряд роз­ повсюджується на поверхні тіла. Англійський природодослідник Дезагюльє Жан Теофіл (1683-1744) вжив поняття провідника і не­ провідника електрики і сам термін “провідник” (1742). Б. Франклін сформулював унітарну теорію електрики, увів поняття додатного і від’ємного зарядів та відповідні позначення (+ і -), відкрив закон збереження електричного заряду (1750). Якщо в просторі змінюється електричне поле, то внаслідок індукції воно спричиняє в цій області простору і прилеглих до ньо­ го областях змінне магнітне поле, яке, у свою чергу, породжує змінне електричне поле і т. д. Сукупність таких змінних електричних і маг­ нітних полів створює електромагнітне поле (ЕМ П). Виникнувши в певному місці, змінне ЕМП передається від однієї точки простору до іншої з певною швидкістю. Цей процес поширення змінного ЕМП в просторі називається електромагнітною хвилею. У 1820 р. датський фізик Ганс Крістіан Ерстед експерименталь­ но виявив дію постійного електричного струму на магнітну стрілку (рис. 21.1). У дослідах Ерстеда магнітна стрілка розміщувалась під або над провідником пара­ лельно в напрямі північ-південь уздовж меридіана. Під час пропус­ кання струму крізь провідник маг­ нітна стрілка поверталась і нама­ галась зайняти перпендикулярний до провідника напрямок. Зі Рис. 21.1. Дослід Ерстеда - дія зміною напряму струму в про­ електричного струму на магніт­ віднику на протилежний зміню­ ну стрілку вався і напрям дії сили на магніт­ ну стрілку (вона поверталася на 180°). При віддаленні магнітної стрілки від провідника орієнтуюча дія зменшувалася. Якщо струм вимикався, то стрілка поверталася у вихідне положення. Дослідами Ерстеда встановлено декілька фундаментальних відкриттів. По-перше, було з’ясовано, що в просторі навколо про­ відника зі струмом діють сили, подібні до тих, які діють поблизу природних і штучних магнітів. Згодом було досліджено, що елект­ ричні струми взаємодіють із магнітною стрілкою за допомогою

матеріального посередника - магнітного поля. По-друге, встанов­ лено, що значення магнітного поля в різних точках простору на­ вколо провідника зі струмом є різним. По-третє, показано, що маг­ нітне поле має напрям у просторі, тобто є векторним полем. Досліди Ерстеда мали надзвичайно важливе значення для розу­ міння природи електромагнітного поля і послужили основою роз­ витку електрометрії. Після відкриття Ерстеда почалися інтенсивні дослідження магнітних полів струмів. Вже у 1820 р. французький вчений А. Ампер встановив закон механічної (пондеромоторноі) взаємодії двох елементів струмів, які містяться на певній відстані один від одного. В 1829 р. Факс впер­ ше поставив досліди зі спостереження земних струмів і встановив, що руда в природних умовах може розвивати електрорушійну силу і давати в оточуючий простір електричний струм. У 1830 р. К. Ф. Гаусс сформулював основну теорему електро­ статики. В 1831 р. М. Фарадей відкрив явище електромагнітної індукції. Він, творець вчення про електромагнітне поле, першим ввів поняття поля, в 1845 р. застосувавши термін, а у 1852 р. чітко сформулював свою концепцію поля. Якщо у Ньютона та інших учених простір виступав як пасивне вмістилище тіл і електричних зарядів, то у Фарадея простір бере участь у явищах. Пізніше Альберт Ейнштейн (1879-1955) напише: “Необхідно мати величезний дар наукового передбачення, щоб розпізнати, що в опису електричних явищ не заряди і не частинки описують сутність явищ, а швидше простір між зарядами і частинками”. На думку Ейнштейна ідея поля була найоригінальнішою ідеєю Фарадея, най­ важливішим відкриттям із часу Ньютона. Близько підійшов Фарадей і до закону збереження і перетво­ рення енергії, висловивши у 1840 р. думку про єдність сил при­ роди (різних видів енергії) та їх взаємне перетворення. У 1843 р. Фарадей експериментально довів закон збереження електричного заряду. Найбільшим науковим досягненням у 1860-1865 рр. була теорія електромагнітного поля, яку створив Д. Максвелл. Вона сформу­ льована у вигляді системи декількох рівнянь і включає всі основні закономірності електромагнітних явищ. У 1862 р. Максвелл висло­ вив припущення про існування електромагнітних хвиль, довівши, що у вакуумі вони поширюються зі швидкістю світла. У результаті Максвелл зробив висновок, що світло має електромагнітну приро­ ду, а за межами видимого спектра можуть бути й інші види елект­ ромагнітних хвиль. їх повний спектр виглядає наступним чином (у порядку збільшення довжини хвилі): рентгенівське випроміню­

вання, y-промені, ультрафіолетове світло, видиме світло, інфра­ червоне випромінювання, мікрохвилі, радіохвилі. Передбачення Максвела про існування електромагнітних хвиль за межами інфрачервоного діапазону було підтверджено у 1887 p., коли Генріх Герц (1857-1894) розробив метод виявлення і створен­ ня радіохвиль, довівши, що швидкість радіохвиль дорівнює швид­ кості світла. Електромагнітні хвилі представляють собою періо­ дичні коливання електричних і магнітних полів, що поширюються у середовищі чи вакуумі. Для поширення таких хвиль наявність се­ редовища не обов’язкова. За сучасними уявленнями ЕМП Землі є постійно діючим меха­ нізмом взаємодії між електрично зарядженими частинками всіх її оболонок. Зміна стану цих частинок в часі і просторі викликає елек­ тричні струми, які супроводжуються магнітними полями. Звідси випливає, що електромагнітне поле являє собою єдине ціле, що має дві форми прояву. Одна з них - електричні поля з власними джере­ лами струму, друга - магнітні поля, що утворюються рухомими електричними зарядами і спіновими (від англ. spin - обертання) мо­ ментами носіїв магнетизму (електрони, протони та ін). Зв’язок між електричними і магнітними полями значною мірою залежить від інтенсивності змін електромагнітного поля. При по­ вільних його змінах цей зв’язок не відіграє суттєвої ролі, оскільки відомо, що напруженість одного поля, яка збуджується змінами дру­ гого, пропорційна швидкості цих змін. У таких випадках електро­ магнітне поле умовно можливо розглядати як два окремих поля електричне і магнітне. Фізичною ж реальністю є єдине електромаг­ нітне поле, яке має електричну (Е) і магнітну (Н) напруженості, що змінюються в часі (t) і в різних точках простору (к, ф), маючи неоднакові значення, тобто E(A,(p,t) і Н(A.,(p,t). Напрям векторів напруженості електричного і магнітного полів, а також напрям поширення електромагнітних хвиль взаємно пер­ пендикулярні (рис. 21.2). Вектор напруженості електричного поля ї? ко­ ливається у вертикальній площині zOx, а вектор напруженості магнітного поля Й в горизонтальній площині уОх. Навколо Землі існує Рис. 21.2. Схема поширення електромаг­ електричне поле напру­ нітної хвилі женістю у середньому

1ЗО В/м, яке зменшується від середніх широт до полюсів та до еква­ тора, а також за експоненціальним законом з віддаленням від зем­ ної поверхні. Спостерігаються річні, добові та інші варіації цього поля, а також випадкові його зміни під впливом грозових розрядів, опадів, завірюх, пилових бур, вітрів. Науково-практичне значення електромагнітного поля Землі та його складових величезне. Розвиток астрофізики, геофізики і гео­ фізичної екології привів до поняття величезної ролі сонячної ак­ тивності в різних процесах, що проходять на Землі. Це знайшло своє відображення у встановленні тісного взаємозв’язку між маг­ нітною активністю і різними природними процесами. Тепер добре відомо, що зміни атмосферного тиску, температури повітря (особ­ ливо в полярних районах), посухи, холодні вторгнення та інші про­ цеси на нашій планеті тісно пов’язані з електромагнітним полем Землі. Це означає, що об’єктивний аналіз стану земної атмосфери слід проводити із врахуванням її електромагнітних параметрів і вла­ стивостей. Точні відомості про характеристики електричних полів, елект­ ричної провідності повітря, води і твердих речовин є необхідними при вирішенні ряду загальнотеоретичних і прикладних завдань (по­ шук корисних копалин, боротьба з корозією, оцінка якості води річок, озер тощо). Галузі наукового і практичного застосування відо­ мостей про електричні поля Землі безперервно розширюються. Електромагнітні властивості геосфер характеризуються рядом параметрів: питомою електричною провідністю у, питомим елек­ тричним опором р, відносною діелектричною проникністю в і де­ якими іншими. Всі вони змінюються в часі та просторі і мають неод­ накове значення в різних оболонках Землі.

Ви переглядаєте статтю (реферат): «Еволюція знань про електромагнітне поле Землі» з дисципліни «Геофізична екологія»

Заказать диплом курсовую реферат
Реферати та публікації на інші теми: Що таке GSM?
Аудит пайового капіталу
Орфоепія і українська вимова
Теорія оптимізації портфеля інвестицій
Аудит виробництва продукції у тваринництві. Мета і завдання аудит...


Категорія: Геофізична екологія | Додав: koljan (20.04.2013)
Переглядів: 539 | Рейтинг: 0.0/0
Всього коментарів: 0
Додавати коментарі можуть лише зареєстровані користувачі.
[ Реєстрація | Вхід ]

Онлайн замовлення

Заказать диплом курсовую реферат

Інші проекти




BoBines