Я познаю мир. Естествознание
Шрифт:
Магнитное поле Земли
После открытия Америки путешественники XIX века установили, что стрелка компаса встает вертикально на севере Гудзонова залива. Южный магнитный полюс находится в Антарктиде. Таким образом, если пытаться достичь Северного полюса, ориентируясь только на компас, то придешь не на полюс, а в Гудзонов залив. Точки, вокруг которых вращается Земля, – Северный и Южный полюса – не совпадают с точками, в которых стрелка компаса встает вертикально, то есть с магнитными полюсами. Поэтому на картах указывается поправка, которую нужно сделать к показаниям компаса в данной местности, чтобы двигаться к северу,
Магниты и металлы
Если к магниту поднести металлический предмет, часть магнитных свойств перейдет в этот металл. В этом можно убедиться, перевернув намагниченный кусок металла. Одноименно заряженные полюса отталкиваются. Но в отличие от постоянных магнитов временные магниты быстро теряют свои свойства. Разные металлы теряют временный магнетизм с разной скоростью. Чтобы ускорить эту потерю, можно постучать по намагниченному предмету молотком или нагреть его.
Если иголку надолго оставить вблизи магнита, она останется намагниченной довольно долго. Если долго тереть стальной предмет одним из полюсов магнита в одном и том же направления, то сталь тоже намагнитится. Если же при этом сталь испытывает удары, то ее намагниченность увеличивается.
Может быть, удастся разделить заряд магнита, разрезав его пополам? Из этого ничего не получается. Две половинки становятся двумя магнитами, каждый из которых имеет северный и южный полюса. Так можно продолжать довольно долго. Каждая из новых, все более мелких частей станет магнитом. Это доказывает, что магнитные полюса существуют только парами, и один от другого отделить никогда не удастся.
Если продолжать делить магниты, вероятно, в конце концов, можно добраться до самой маленькой частицы, обладающей магнитными свойствами. Очевидно, это молекула. Обычно молекулы вещества располагаются хаотично. В намагниченном предмете молекулы выстраиваются одинаково, в результате их свойства складываются и служат причиной намагничивания всего предмета. Магнит действует на некотором расстоянии. Область, в которой магнитное влияние заметно, называется магнитным полем.
Если поместить магнит под бумажный лист и насыпать на бумагу железные опилки, то они все равно соберутся над магнитными полюсами. Используя вместо бумаги другой материал, легко заметить, что опилки станут выстраиваться быстрее или медленнее. Это означает, что разные вещества обладают разной магнитной проницаемостью, то есть способностью пропускать через себя магнитное поле.
Опыт с опилками
Как получить электричество?
Долгое время люди могли получать электричество только при помощи трения. Другие способы были открыты в XVIII веке итальянским ученым Луиджи Гальвани, несмотря на то что он был не физиком, а биологом.
Новые свойства электричества ему удалось обнаружить благодаря опытам с мышцами. Он обнаружил, что прикосновение металла к нерву вызывает сокращение мышцы, если мышца укреплена на предмете, изготовленном из другого металла.. Впервые эти свойства были обнаружены для железа и латуни, но впоследствии выяснилось, что наилучший эффект дает комбинация меди
Вслед за опытами Гальвани к исследованиям «животного электричества» приступил Алессандро Вольта. Он обнаружил, что в некоторых жидкостях эффект сокращения пропадает, например, он исчезает в чистой воде. Если же в воду добавляли кислоту или щелочь, то сокращение мышц при касании металлического контакта было хорошо заметно. Самым эффективным оказался раствор серной кислоты, в который погрузили медную и цинковую пластины. При этом на меди образовался положительный, а на цинке – отрицательный заряд.
Не все жидкости с одинаковой эффективностью участвуют в проведении тока от пластины к пластине. Например, спирт, глицерин, раствор сахара плохо проводят ток, а растворы кислот, щелочей и солей – хорошо. Таким образом, проводниками могут быть и растворы некоторых веществ. Они называются электролитами.
Эти открытия были использованы при разработке буквально всех типов батареек и аккумуляторов, которыми мы пользуемся.
Как ток идет по проводам?
На улицах, в лесах, вдоль дорог и рек тянется множество проводов. Большая часть нужна для того, чтобы доставить электричество из одной точки в другую. Ток по мере движения по проводнику преодолевает препятствия. Этот эффект называется сопротивлением. Сила сопротивления различна для разных материалов.
Вообще то, насколько хорошо или плохо идет ток, складывается из четырех причин – материала, длины провода, площади его поперечного сечения и температуры.
Обилие всевозможной домашней техники, такой, как утюг, электрический чайник, холодильник, пылесос, воздействует на проводку сильнее, чем допускают возможности старых проводов. Перегрузка может вызвать перегрев проводов и пожар.
Для защиты проводов используют предохранители, которые либо отключаются, если в сеть включают слишком много приборов, либо в предохранителе плавится проволока, и ток прерывается.
Что такое свет?
Ответ на этот вопрос находится у нас постоянно перед глазами, но трудно объяснить словами то, что кажется таким простым на вид. Над решением этой загадки бились Ньютон и Эйнштейн, причем Эйнштейн начал изучать свет в возрасте 16 лет. Их исследования помогают понять, что такое мираж, как избавиться от слепящего блеска, и почему два человека не могут видеть одну и ту же радугу. Исследования света позволяют создавать фары для поездок в тумане, маяки и множество других вещей.
Для физиков свет – одно из самых загадочных явлений. Свет привлекает человека с древних времен. Ни одно другое природное явление не было так долго окружено тайной, как свет. Хотя мы не очень хорошо понимаем, что такое свет, именно благодаря свету, который мы видим глазами, мы узнаем об окружающем нас мире больше, чем при помощи остальных органов чувств вместе взятых.
Есть ли у света вес? Занимает ли свет пространство? Ударяет ли по телу падающий на него луч света? Горячий он или холодный? С какой скоростью он распространяется? Почему свет не может пройти через тонкий картон, но проходит через толстое стекло?