15 фактів про електрику, полум'я, світлові та електромагнітні хвилі (16 фото)

15 питань та відповідей для допитливих, які бажають підвищити свій рівень ерудиції.





На той випадок, якщо діти раптово поставлять непросте питання, дорослим не завадило б періодично освіжати знання, отримані в школі та ВНЗ.

1. Як виникає біль під час удару струмом?



Електрика деполяризує больові рецептори

Принципово робота нервової клітини здійснюється так, що у стані спокою між внутрішньою та зовнішньою поверхнею клітинної мембрани підтримується різниця потенціалів. Якщо в якійсь ділянці ця різниця падає нижче за певний рівень, то хвиля деполяризації поширюється на всю поверхню клітини і виникає нервовий імпульс. Коли тіло піддається впливу сильного струму, електрика деполяризує і збуджує майже всі нейрони, що потрапили під його вплив, включаючи больові рецептори.

2. Чи горітиме свічка довше в холодному приміщенні?





За рівних інших умов буде, проте ненабагато

У полум'ї свічки горить не речовина, з якої вона виготовлена, а пари цієї речовини. Віск, парафін або інший матеріал послідовно розтоплюються теплом, що походить від вогню, і піднімаються до зони активного випаровування на кінці гніт. Чим у кімнаті холодніше, тим повільніше плавитиметься віск і свічка горітиме довше, але ненабагато.

3. Чим насправді є електромагнітна хвиля?



Електричним та магнітним полем

Ми вважаємо, що все навколо з чогось, та складається: з клітин; молекул; атомів і т. д. Однак, у цю послідовність не вкладаються електричні та магнітні поля. Які створюються електричними зарядами, мають енергію і характерні впливом інші заряди. Електричне поле, що змінюється, породжує магнітне, а магнітне, що змінюється, — електричне. Це взаємопородження, яке прийнято називати електромагнітною індукцією, уможливлює відрив полів від зарядів, унаслідок чого вони починають вагаючись, переміщатися у просторі. В результаті ми маємо електромагнітну хвилю.

4. Як протікає горіння у невагомості?



Припиняється, за відсутності вентиляції

Горіння - це не що інше, як прискорене окиснення летких молекул з виділенням певної кількості тепла. Тепло газифікує горючі матеріали та викликає розширення повітря. За наявності гравітації гаряче повітря піднімається, несучи з собою продукти горіння, і на його місце надходить нове повітря, збагачене киснем, яке підтримує полум'я. У невагомості немає сили тяжкості, отже, і конвекції, продукти згоряння накопичуються у тому місці, де утворилися, відрізаючи зону горіння від кисню. Внаслідок чого полум'я швидко згасає, а скупчення гарячого газу розсіюється. Однак все описане відбувається лише за відсутності вентиляції. На пілотованих орбітальних станціях для забезпечення життя-діяльності екіпажу вона завжди працює, тому вогонь там може поширюватися незважаючи на невагомість.

5. Що буде, якщо включити порожню мікрохвильову піч?



Через кілька хвилин вона вийде з ладу

Металеві стінки внутрішньої камери мікрохвильової печі відображають високочастотні електромагнітні хвилі, що виробляються магнетроном, поки вони не досягають розігрівається предмета. У ньому вони поглинаються, віддаючи при цьому свою енергію. Але якщо продукт-поглинач відсутній, густина енергії в камері помітно зростає, і мікрохвилі з неї починають повертатися, нагріваючи магнетрон та іншу електроніку. Внаслідок чого через деякий час апаратура виходить з ладу. Щоб уникнути цього, в деяких моделях встановлюються термозапобіжники або захист від холостого запуску.

6. Скільки градусів у фокусі дзеркала, що запалює олімпійський вогонь?



Приблизно 150°C

Для того, щоб спалити олімпійський вогонь використовують параболічне дзеркало, що концентрує у внутрішній порожнині сонячні промені. Однак дзеркало не в змозі спалахнути прозорий газ, оскільки він не поглинає світло. Тому нагрівають тверду темну мету на кінці смолоскипа. В якості мішені зазвичай служить шматочок целулоїдної плівки, яка, перебуваючи у фокусі дзеркала, спалахує вже при температурі 130 ° C, підпалюючи при цьому газ з балончика, прихованого в корпусі факела.

7. Куди подіється вироблена, але не використана електрика?



Електрика не виробляється в запас, зрозуміло, якщо не задіяний акумулятор

Генератор за певний період виробляє стільки електроенергії, скільки її відбирають споживачі. Живильна мережа обмотка котушки генератора гальмує своїм магнітним полем обертання ротора. Турбіна ж, яку розкручує гаряча пара або вода, що падає, протидіє цьому гальмування. У результаті ротор стабільно обертається з однаковою швидкістю (інакше у мережі зміниться частота струму). За відсутності або недостатнього навантаження турбіна не забирає у пари чи води всю наявну енергію. У такій ситуації на електростанції, щоб даремно не витрачати енергію та ресурс турбіни, намагаються знизити витрату палива чи подачу води.

8. Що ефективніше гасить вогонь: вода чи піна?



Все залежить від того, що де і як горить

Вода, розподіляючись по поверхні, що горить, обмежує доступ кисню і охолоджує вогнище горіння, проте швидко випаровується, і полум'я може залишитися непогашеним. Піна краще блокує приплив повітря до предметів, що горять, проте гірше їх остуджує. Деревина, наприклад, горить через окислення газів, виділених нею за високої температури. Вода, просочуючи дерево, охолоджує його ефективніше, ніж піна. При гасінні горючих рідин воду не застосовують: вона може розбризкувати їх, збільшуючи при цьому площу горіння. У свою чергу, електроустановки під напругою заборонено гасити як водою, так і піною, щоб уникнути короткого замикання. Тут застосовуються вуглекислотні чи порошкові вогнегасники.

9. Чи є тінь у полум'я?



Тінь є, але слабовиражена

Полум'я стає видимим переважно рахунок розжарених частинок сажі. Однак вони ж поглинають світло, що проходить крізь полум'я. При відносно невеликій ширині полум'я це поглинання трохи, і тінь слабо виражена. Якщо направити на свічку джерело світла, то тінь на стіні буде сформована переважно через заломлення променів у нерівномірно нагрітому повітрі. Але якщо підпалити скіпку і посвітити через вогонь вздовж неї, то тінь стане більш переглядається, згущуючи до середини.

10. Звідки б'є блискавка: з неба в землю, чи навпаки?



Вона здатна бити в обидві сторони

Блискавка є електричним пробою повітряного простору. У повітрі завжди є невелика кількість вільних електронів. При грозі висока напруга інтенсивно розганяє ці електрони настільки, що зіткненні із зустрічними молекулами вони вибивають їх нові електрони, формуючи лавину. Напрямок руху цього потоку визначається напрямом електричного поля. Як правило, у хмарах накопичується негативний заряд, а на землі - позитивний, і тому електрони, що формують блискавку, рухаються зверху донизу. Проте буває – менш ніж в одному з 20 випадків – виходить так, що хмара заряджена позитивно, і тоді блискавка може вдарити із землі в небо. Блискавки, що б'ють вгору, як правило, у багато разів перевершують потужність блискавки, що б'ють вниз.

11. Чому лампочки, перегораючи, іноді вибухають?



Через порушення цілісності скляної колби та попадання до неї повітря

При включенні лампи спіраль під склом розжарюється приблизно 2000 °C. На відкритому повітрі за цієї температури вона дуже швидко окислюється і перегорає. І щоби цього не відбувалося, повітря з ламп відкачують. Однак якщо у колби порушується герметичність, то через тріщини в неї проникає повітря, яке, у свою чергу, при замиканні контактів електричного кола різко нагрівається і збільшеним тиском може зруйнувати колбу. Слідом за цим перегорає і спіраль, яка опинилася в повітряному середовищі.

12. Куди пропадають фотони у приміщенні після вимкнення світла?



Поглинаються поверхнями стін, підлоги та стелі

Фотони – це пакети електромагнітних хвиль. Відокремлюючись від джерела, вони рухаються зі швидкістю світла, доки досягають меж приміщення. Потім поглинаються або відбиваються ними, так що при кожному наступному відображенні фотонів стає менше і менше. Навіть при дзеркальній поверхні стін, за кілька тисяч відбиття, а це кілька мікросекунд часу, всі фотони будуть поглинені. При темному забарвленні стінок темрява настане відносно швидше.

13. Як світлодіодна лампа дає світла більше, ніж звичайна?



Вона більш ефективно перетворює електричну енергію на світлову.

Лампа розжарювання більшу частину випромінювання випромінює в інфрачервоному діапазоні. На видиме світло припадає лише 2-4% електроенергії. Світлодіоди функціонують за іншим принципом. До точки дотику двох напівпровідникових матеріалів назустріч один одному надходять негативно заряджені електрони та позитивно заряджені частинки, де електрона не вистачає. Зустрічаючись з частинками, електрони заповнюють вакансії, виділяючи у своїй енергію як світла. Спочатку це світло кольорове, і для отримання білого світіння використовують люмінофори, які дещо знижують енергоефективність. Однак це практично не має значення, тому що у світлодіодних ламп ефективність майже на порядок вища, ніж у ламп розжарювання.

14. Чому світло не може рухатися швидше?



Ця фундаментальна властивість простору-часу, а також фундаментальна основа нашого поняття про світоустрій, виявися не таке яке, і більшість камлань вчених чоловіків за кілька століть фізико-математичних напрямів науки, вирушили б на звалище історії, як кумедний, але старий анекдот. ,

Пристрій простору-часу такий, що чим швидше об'єкт рухається у просторі, тим повільніше тече щодо нього час. При досягненні швидкості світла перебіг часу зупиняється. А надсвітловий об'єкт обернув би рух часу назад. Це дозволило б відправляти послання, а може, і посланців у минуле, що неминуче спричинило б порушення принципу причинності. У фундаментальній фізиці швидкість світла приймається за одиницю, інші швидкості — за частки цієї одиниці.

15. Які ліхтарі дають чітке світлове коло?



З більш компактним джерелом світла

Будова світлової плями залежить від геометрії світильника. Форма освітленої області задається конструкцією плафона, що обмежує потік світла. А чіткість межі кола залежить від компактності світлогенеруючого елемента: що він менше, то вже півтінь. Для розмаїття світла і тіні ліхтар має бути досить яскравим.