Тест по физике Электромагнитные явления 8 класс
Тест по физике Электромагнитные явления 8 класс с ответами. Тест включает два варианта, в каждом по 10 заданий.
1. Когда электрические заряды находятся в покое, то вокруг них обнаруживается …
А. магнитное поле
Б. электрическое поле
В. электрическое и магнитное поле
2. Магнитные линии магнитного поля тока представляют собой …
А. замкнутые кривые, охватывающие проводник
Б. окружности
В. прямые линии
3. Магнитное действие катушки с током тем …, чем … число витков в ней.
А. сильнее; меньше
Б. сильнее; больше
В. слабее; больше
4. Железный сердечник, введенный внутрь катушки, … магнитное действие катушки.
А. не изменяет
Б. ослабляет
В. усиливает
5. Магнит, подвешенный на нити, устанавливается в направлении север-юг. Каким полюсом магнит повернется к северному магнитному полюсу Земли?
А. Северным
Б. Южным
6. К магниту через стержень притягиваются мелкие железные гвозди (рис. 73). Из какого вещества изготовлен стержень: из стали или меди?
А. Из меди
Б. Из стали
7. Зачем для хранения магнитов их располагают так, как показано на рисунке 74?
А. Для удобства
Б. Чтобы не размагничивались
8. Северный магнитный полюс расположен вблизи … географического полюса, а южный — вблизи …
А. южного; северного
Б. северного; южного
9. Какое из приведенных ниже веществ совсем не притягивается магнитом?
А. Стекло
Б. Никель
В. Железо
10. Железный проводник АВ движется в магнитном поле (рис. 75). Увеличится ли угол отклонения проводника АВ, если он будет изготовлен такого же размера из алюминия?
А. Угол отклонения не увеличится
Б. Да, так как увеличится сила тока
В. Движения вообще не будет
Что такое магнитосфера и как сильные магнитные бури влияют на технику
Наша Земля представляет собой магнит — это известно всем. Магнитные силовые линии выходят из области южного магнитного полюса и входят в область северного. Напомним, что магнитные и географические полюса Земли немного не совпадают — в северном полушарии магнитный полюс сдвинут примерно на 13° в сторону Канады.
Совокупность силовых линий магнитного поля Земли называют магнитосферой. Земная магнитосфера не симметрична относительно магнитной оси планеты.
Со стороны Солнца она поджата, с противоположной — вытянута. Такая форма магнитосферы отражает постоянное воздействие на нее солнечного ветра. Летящие от Солнца заряженные частицы как бы «давят» на силовые линии магнитного поля, сжимая их с дневной стороны и вытягивая с ночной.
Пока обстановка на Солнце спокойна, вся эта картина остается достаточно стабильной. Но вот на Солнце произошла вспышка. Солнечный ветер изменился — поток составляющих его частиц стал больше, а их энергия — выше. Давление на магнитосферу стало быстро возрастать, силовые линии с дневной стороны стали сильнее поджиматься к поверхности Земли, с ночной — сильнее вытягиваться в «хвост» магнитосферы. Это и есть магнитная буря (геомагнитная буря).
Во время солнечных вспышек на поверхности Солнца происходят массивные взрывы горячей плазмы. Во время извержения высвобождается сильный поток частиц, которые с большой скоростью движутся от Солнца к Земле и нарушают магнитное поле планеты.
«Поджатие» силовых линий означает перемещение их полюсов по поверхности Земли, а значит — изменение напряженности магнитного поля в каждой данной точке земного шара. И чем сильнее давление солнечного ветра, чем значительнее поджатие силовых линий, тем, соответственно, сильнее изменение напряженности поля. Тем сильнее магнитная буря.
В то же время, чем ближе к области магнитного полюса, тем более внешние силовые линии встречаются с поверхностью. А они как раз испытывают наибольшее воздействие возмущенного солнечного ветра и реагируют (смещаются) наиболее сильно. Значит, проявления магнитных возмущений должны быть наибольшими у геомагнитных полюсов (то есть в высоких широтах) и наименьшими у геомагнитного экватора.
Сдвиг северного магнитного полюса с 1831 по 2007 год
Чем же еще чревато для нас, живущих на поверхности Земли, описанное изменение магнитного поля в высоких широтах?
Во время магнитной бури могут произойти перебои в подаче электроэнергии, радиосвязи, нарушение работы сетей операторов мобильной связи и систем управления космическими кораблями или повреждение спутников.
Магнитная буря в 1989 году в Квебеке, Канада, вызвала серьезное отключение электроэнергии, включая возгорание трансформаторов (об этом прошествиии подробно смотрите ниже). В 2012 году сильная магнитная буря прервала связь с европейским космическим кораблем Venus Express, вращающимся вокруг Венеры.
Вспомним, как устроен генератор электрического тока. В неподвижном магнитном поле движется (вращается) проводник (ротор). В результате в проводнике возникает ЭДС и по нему начинает течь электрический ток. То же самое произойдет, если проводник будет неподвижен, а двигаться (изменяться во времени) будет магнитное поле.
В о время магнитной бури как раз и происходит изменение магнитного поля, причем чем ближе к магнитному полюсу (чем выше геомагнитная широта), тем это изменение сильнее.
Значит, изменяющееся магнитное поле у нас есть. Ну, а неподвижных проводников любой длины на поверхности Земли не занимать. Тут и линии электропередачи, и железнодорожные рельсы, и трубопроводы. Словом — выбор велик. И в каждом проводнике в силу упомянутого физического закона возникает наведенный вариациями геомагнитного поля электрический ток. Мы будем называть его индуцированный геомагнитный ток (ИГТ).
Величина индуцированных токов зависит от многих условий. Прежде всего, конечно, от быстроты и силы изменения геомагнитного поля, то есть от силы магнитной бури.
Но даже во время одной и той же бури в разных проводниках возникают разные эффекты. Они зависят от длины проводника и его ориентации на поверхности Земли.
Чем длиннее проводник, тем сильнее будет индуцированный ток. Кроме того, он будет тем сильнее, чем ближе ориентация проводника к направлению север — юг. Ведь в этом случае вариации магнитного поля в его концах будут наибольшими, и, значит, наибольшей будет ЭДС.
Конечно, величина этого тока зависит еще от нескольких факторов, в том числе от проводимости почвы под проводником. Если эта проводимость велика, ИГТ будет слабее, так как большая часть тока пойдет по земле. Если мала — вероятно появление сильных ИГТ.
Не вдаваясь далее в физику явления, отметим только, что ИГТ являются основной причиной тех неприятностей, которые вызывают в повседневной жизни магнитные бури .
Пример чрезвычайных происшествий, вызванных сильной магнитной бурей и индуцированными токами, описанные в литературе
Магнитная буря 13—14 марта 1989 года и ЧП в Канаде
Специалисты-магнитологи используют несколько способов (так называемых магнитных индексов) для описания состояния магнитного поля Земли. Не вдаваясь в подробности, отметим только, что таких индексов (наиболее распространенных) существует пять.
Каждый из них, конечно, обладает своими достоинствами и недостатками и наиболее удобен и точен при описании тех или иных ситуаций — например, возмущенных условии в зоне полярных сияний, или, наоборот, глобальной картины в относительно спокойных условиях.
Естественно, в системе каждого из этих индексов любое геомагнитное явление характеризуется некими числами — значениями самого индекса за период явления, поэтому можно сравнивать интенсивность геомагнитных возмущений, происходивших в разные годы.
Магнитная буря 13 — 14 марта 1989 года была выдающимся геомагнитным явлением по оценкам, основанным на всех системах магнитных индексов.
По наблюдению многих станций, во время бури величина магнитного склонения (отклонения стрелки компаса от направления на магнитный полюс) в течение 6 дней достигала 10 и более градусов. Это очень много, если учесть, что отклонение даже в полградуса неприемлемо для работы многих геофизических приборов.
Эта магнитная буря была выдающимся геомагнитным явлением. Однако, интерес к ней вряд ли вышел бы за пределы узкого круга специалистов, если бы не драматические события в жизни ряда регионов, которыми она сопровождалась.
В 7 ч 45 мин мирового времени 13 марта 1989 года на высоковольтных линиях электропередачи, ведущих из Джеймс Бей (север провинции Квебек, Канада) в южные районы провинции Квебек, а также северные области США, и входящих в энергосистему Гидро-Квебек, возникли сильные индуцированные токи.
Эти токи создали дополнительную нагрузку на систему в размере 9450 МВт, что стало слишком большой добавкой к полезной в тот момент нагрузке в 21350 МВт. Система вышла из строя, оставив 6 миллионов жителей без электроэнергии. На восстановление нормальной работы системы потребовалось 9 часов. Потребители в северных районах США в это время недополучили 1325 МВт*ч электроэнергии.
На высоковольтных линиях других энергосистем 13 — 14 марта также наблюдались неприятные эффекты, связанные с индуцированными геомагнитными токами: срабатывали защитные реле, выходили из строя силовые трансформаторы, падало напряжение, регистрировались паразитные токи.
Наибольшие величины индуцированного тока 13 марта были зарегистрированы в системе Гидро-Онтарио (80 А) и Лабрадор-Гидро (150 А). Не нужно быть специалистом-энергетиком, чтобы представить себе, какой вред может нанести любой энергосистеме появление паразитных токов такой силы.
Все это затронуло не только Северную Америку. В ряде стран Северной Европы наблюдались аналогичные явления. Правда, их эффект был значительно слабее из-за того, что север Европы находится дальше от геомагнитного полюса, чем север Америки.
Тем не менее, в 8 ч 24 мин среднеевропейского времени на шести 130-киловольтных линиях в средней и южной Швеции был одновременно зарегистрирован вызванный с индуцированным током скачок напряжения, однако до аварии дело не дошло.
Всем ясно, что значит оставить на 9 часов без электроэнергии 6 миллионов жителей. Одного этого было бы достаточно, чтобы привлечь внимание специалистов и общественности к магнитной буре 13—14 марта. Но ее эффекты не ограничились только энергетическими системами.
Также в службу охраны почв США, ежедневно по радио на частоте 41,5 МГц поступали сигналы от многочисленных, автоматических датчиков, расположенных в горах и контролирующих состояние почвы, снежного покрова и т. д.
13 и 14 марта (как выяснилось позже, из-за наложения излучения других источников) эти сигналы носили странный характер и либо вовсе не поддавались расшифровке, либо свидетельствовали о наличии лавин, наводнений, селей и заморозков на почве одновременно.
В США и Канаде зарегистрированы случаи самопроизвольного открывания и закрывания дверей частных гаражей, замки которых были настроены на определенную частоту («ключ»), но срабатывали из-за хаотического наложения пришедших издалека сигналов.
Возникновение индуцированных токов в трубопроводах
Известно, какую большую роль в современном индустриальном хозяйстве играют трубопроводы. Сотни и тысячи километров металлических труб пересекают различные страны. А ведь это тоже проводники, и в них тоже могут возникать индуцированные токи. Конечно, сжечь трансформатор или реле в этом случае они не могут, но нанести урон — несомненно.
Дело в том, что для защиты от электролитической коррозии все трубопроводы имеют отрицательный потенциал относительно земли около 850 мВ. Величина этого потенциала в каждой системе поддерживается постоянной и контролируется. Считается, что значительная электролитическая коррозия начинается при уменьшении указанной величины до 650 мВ.
По данным канадских нефтяных компаний, 13 марта 1989 года вместе с началом магнитной бури начались резкие скачки потенциала, которые продолжались и 14 марта. При этом величина отрицательного потенциала в течение многих часов была меньше критического значения, а иногда опускалась даже до 100—200 мВ.
Еще в 1958 и 1972 гг. во время сильных магнитных бурь из-за индуцированных токов возникли серьезные нарушения в работе трансатлантического телекоммуникационного кабеля. Во время бури 1989 года уже действовал новый кабель, в котором информация передавалась по фибер-оптическому каналу (смотрите — Волоконно-оптические системы связи), поэтому нарушений в передаче информации отмечено не было.
Однако были зарегистрированы три сильные скачка напряжения (в 300, 450 и 700 В) в системе энергообеспечения кабеля, которые совпадали по времени с сильными изменениями магнитного поля. Хотя эти скачки и не вызвали выхода системы из строя, они были достаточно велики, чтобы представлять собой серьезную угрозу ее нормальному функционированию.
Геомагнитное поле Земли меняется и ослабевает. Что это значит?
Магнитное поле Земли не только движется по поверхности планеты, но также изменяется по интенсивности. За последние 150 лет оно ослабло примерно на 10%. Исследователи обнаружили, что примерно раз в 500000 лет полярность магнитных полюсов меняется — северный и южный полюса меняются местами. В последний раз это случилось около миллиона лет назад.
Наши потомки могут стать свидетелями этой неразберихи и возможных катастроф, связанных с изменением полярности. Если в момент разворота магнитных полюсов на Солнце произойдет извержение, магнитный экран не сможет защитить Землю и произойдет отключение электроэнергии и навигационных систем по всей планете.
Примеры, приведенные выше, заставляют задуматься о том, насколько серьезным и разносторонним может быть влияние сильных магнитных бурь на повседневную жизнь человечества.
Все сказанное есть пример гораздо более впечатляющего влияния космической погоды (включая солнечные вспышки и магнитные бури), чем не слишком достоверные корреляции солнечной и магнитной активности со здоровьем людей.
17 Средний уровень
1. В чем проявляется магнитное действие электрического тока? Объясните свой ответ.
Способность электрического тока, проходящего по проводникам второго рода, порождать вокруг этих проводов магнитное поле
2. Как с помощью компаса можно определить полюсы магнита? Объясните свой ответ.
Северный полюс стрелки притягивается к южному полюсу магнита, южный полюс — к северному.
3. Каким образом можно обнаружить наличие в пространстве магнитного поля? Объясните свой ответ.
Например с помощью железных опилок. Под действием магнитного поля тока железные опилки располагаются вокруг проводника не беспорядочно, а по концентрической окружности.
4. Как при помощи компаса определить, течет ли ток в проводнике? Объясните свой ответ.
Если стрелка компаса располагается перпендикулярно проводу, значит в проводе течет постоянный ток.
5. Можно ли разрезать магнит так, чтобы один из полученных магнитов имел только северный полюс, а другой — только южный? Объясните свой ответ.
Невозможно отделить полюса друг от друга разрезанием. Магнитные полюсы существуют только парами.
6. Каким способом можно узнать, есть ли ток в проводе, не пользуясь амперметром?
Как спастись от ядерного взрыва на улице?
Согласно рекомендации Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ), если вы находитесь рядом со взрывом, то первым делом необходимо закрыть глаза, чтобы не повредить зрение. Затем необходимо лечь на землю, положив руки под туловище. В таком положении необходимо оставаться неподвижным до тех пор, пока не пройдут две ударные волны.
Если взрыв застанет вас на улице, найдите что-то, чем можно прикрыть нос и рот, например шарф или носовой платок. Чтобы удалить радиоактивные осадки с одежды, всегда прикрывайте лицо.
Ядерная война приведет к выбросу 150 миллионов метрических тонн сажи в верхние слои атмосферы
Выбирать укрытие, которым может быть подвал или любое подземное помещение, следует из следующих соображений: убежище расположено подальше от направления, в котором дует ветер. После того, как доберетесь до укрытия, снимите одежду – она может быть загрязнена. Если ситуация позволит принять душ и переодеться – сделайте это перед тем, как войти в убежище.
Принцип воздействия ЭМИ и его источники
У организма человека есть собственное магнитное поле. Его называют аурой или биополем. Эта оболочка защищает от воздействия аналогичных внешних факторов. Однако, если их интенсивность достаточно высока, биополе теряет свои функции, разрушается, в организме наступают изменения.
Источниками ЭМИ являются предметы и приборы ежедневного использования:
- телевизоры и компьютеры;
- СВЧ-печи;
- мобильные устройства;
- поезда метро в момент старта;
- линии электропередач;
- зоны с массовым скоплением людей;
- транспортные средства и прочие источники.
Каждый из перечисленных предметов имеет конкретные показатели индукции. Так, измерения электромагнитного поля работающей микроволновой печи показывают, что оно составляет 8 мкТ, пылесоса – 100 мкТ. Нормальным является значение 0,2 мкТ.
В зоне действия магнитного поля компьютера нельзя
В статье рассматривается воздействие электромагнитного поля на здоровье человека. Спектр этих частот весьма широк – от гамма-излучения до низкочастотных электрических колебаний, поэтому вызванные ими изменения могут быть весьма разнообразными. На характер последствий влияет не только частота, но и интенсивность, а также время облучения. Некоторые частоты вызывают тепловое и информационное воздействие, другие оказывают разрушительное действие на клеточном уровне. При этом продукты распада могут вызывать отравление организма В ходе работы затронуты основные отрицательные стороны влияния бытовой техники и мобильных телефонов на человека. В работе приведены разнообразные примеры воздействия электромагнитного поля и побочные эффекты этих действий. При работе лазерных установок на организм человека могут воздействовать следующие вредные факторы: инфракрасное излучение, шум, вибрация. Опасно попадание лазерного луча на кожу человека, в результате чего могут возникнуть ожоги различной степени тяжести. В заключении даны рекомендации по уменьшению вреда электромагнитного излучения.
1. Основы безопасности жизнедеятельности: Учебник для общеобразовательных учреждений. 9 кл. / Министерство общего и профессионального образования РФ и др. – 3-е изд., перераб. – М.: АСТ, 1999. – 319 с.
2. Экология и безопасность жизнедеятельности: Учебное пособие для вузов/ Д.А. Кривошеин, Л.А. Муравей, Н.Н. Роева и др.; под ред. Л.А. Муравья. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2000. – 447 с.
3. Безопасность жизнедеятельности: Учебник / под ред. С.В. Белова. 2–е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 2002. – 358 с.
Электромагнитные поля пагубно влияют на здоровье человека. Но в нынешнем этапе развития человек уже не сможет без этого прожить. Ведь сейчас даже маленьких детей не отпускают на улицу без телефонов, а телефон первый в списке пагубных влиятелей на здоровье человека. Уровень биологического воздействия электромагнитных полей не зависит от длительности его воздействия. При воздействии электромагнитного поля у человека может наблюдаться повышенная утомляемость, вялость, изменение кровяного давления и пульса, возникновение болей в сердце, боли.
Влияние физических факторов на организм человека (на примере электромагнитных волн)
Люди подвергаются различным опасностям, под которыми обычно понимают явления, которые наносят ущерб здоровью человека, т.е. вызывают различные нежелательные последствия.
В настоящее время в быту, люди пользуются различными приборами- источниками электромагнитных волн, которые излучают энергию и тем самым оказывают значимое влияние на организм человека.
Источниками естественных электромагнитных полей являются атмосферное электричество, космические лучи, излучение солнца, а искусственные источники: различные генераторы, лазерные установки, линии электропередач, измерительные приборы, и др.
Жизнь на нашей планете возникла в тесном взаимодействии с электромагнитным полем Земли. К земному полю люди приспособились в процессе своего развития эволюции. Земное поле стало необходимым и важным фактором в жизни человека. Любое действие полей, как увеличенная, так и уменьшенная может повлиять на человека.
Электромагнитная сфера нашей планеты определяется в основном электрическим и магнитным полями, атмосферным электричеством, радиоизлучением, а также полями искусственных источников.
Перед грозой и во время грозы у человека появляется плохое самочувствие из-за усиления электрического поля, а одним из причин ДТП на дорогах являются магнитные бури, которые возникают из-за солнечной активности, которые так же ухудшают здоровье больных людей в пожилом возрасте.
В быту электрические поля пользуются большим спросом для производства домашних утварей, детских игрушек, мужских и женских одежд, обуви, для конструкции общественных точек и жилых домов, так же и строй материалов являющимися синтетическими полимерами.
Все промышленные и бытовые электро- и радиоустановки являются источниками искусственных полей разной силы.
По мере убывания длины волны в диапазон включаются инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолетовое излучение, рентгеновское излучение и гамма- излучение.
Электростатические поля возникают при работе легко электризующимися материалами. В радиотехнике используются электромагниты с постоянным током и металлокерамические магниты- они и являются постоянными источниками магнитных полей.
Источниками электрических полей промышленной частоты являются: линии электропередачи, специальные устройства защиты, автоматики, измерительные приборы, высоковольтные установки промышленной частоты.
Источниками электромагнитных излучений радиочастот являются мощные радиостанции, антенны, генераторы, установки индукционного и диэлектрического устройства, высокочастотные приборы в медицине и в быту.
Источником повышенной опасности в быту являются микроволновые печи, телевизоры, мобильные телефоны. В настоящее время признаются источником риска электроплиты, электрические чайники, утюги, холодильники (при работающем компрессоре) и другие бытовые электроприборы.
Особым видом магнитного излучения является лазерное излучение, которое генерируется в лазере [1].
Воздействия электромагнитных волн на человека
Механизм воздействия электромагнитных волн на биологические объекты недостаточно изучен. В постоянном электрическом поле молекулы, из которых состоит тело человека, поляризуются.
Частоты электромагнитных излучений широки, и используются в телерадиовещании, радионавигации и др. При повышении частоты электростатические свойства живых тканей сильно изменяются. Электромагнитные поля оказывают на организм человека тепловое и биологическое воздействие. Переменное поле вызывает нагрев тканей человека. Энергия проникшего в организм многократно преломляется в многослойной структуре тела с разной толщиной слоев тканей [2].
Тепловая энергия, возникшая в тканях человека, увеличивает тепловыделение. Если механизм терморегуляции тела не сможет рассеять избыточное тепло, то неизбежно повышение температуры тела. Выделение теплоты может приводить к перенагреванию тканей и органов, которые недостаточно хорошо снабжены кровеносными сосудами. Например, хрусталик глаза, желчный пузырь.
Такие органы как мозг, глаза, почки и ткани человека, которые обладают слабо выраженной терморегуляцией, более чувствительны к облучению. Перегревание тканей и органов ведет к их заболеваниям. Отрицательное воздействие электромагнитного поля может привести к торможению рефлексов, понижению кровяного давления, замедлению сокращений сердца, изменению состава крови, помутнению хрусталика глаза (катаракта) [3].
Воздействие сверхвысоких частот – излучения интенсивностью может привести к потере зрения. При длительном облучении умеренной интенсивности возможны нарушения со стороны эндокринной системы, так же изменение углеводного и жирового обмена, сопровождающееся похудением, повышением возбудимости.
При работе лазерных установок на организм человека могут воздействовать следующие вредные факторы: инфракрасное излучение, шум, вибрация. При воздействии лазерного излучения на организм человека возникают биологические эффекты. Всего различают первичные и вторичные эффекты. Первичные изменения происходят в тканях человека непосредственно под действием излучения (ожоги, кровоизлияния), а вторичные (побочные явления) вызываются различными нарушениями в человеческом организме, резвившимися вследствие облучения.
Наиболее чувствителен к воздействию лазерного излучения глаз человека. Опасно попадание лазерного луча на кожу человека, в результате чего могут возникнуть ожоги различной степени тяжести. Лазерные лучи высокой интенсивности вызывают поражение различных внутренних тканей и органов человека, что выражается в виде кровоизлияний, отеков, а также свертывания крови. Все это указывает на неоднозначность реакций организма на воздействие электромагнитного поля.
Люди довольно часто подвергаются воздействию различных видов электромагнитного излучения. Для уменьшения воздействия излучения на организм человека существуют различные методы, например, рациональное размещение облучающих объектов, ослабляющее воздействие излучения на людей; ограничение времени нахождения человека в электромагнитном поле; использование поглощающих экранов или же применение средств индивидуальной защиты.
Для защиты глаз от воздействия электромагнитного излучения применяются специальные очки.
