Фізика і хімія в побуті. Підручник для осіб з особливими освітніми потребами (F70). 10 клас. Тороп

§ 7. Електричні явища в природі та техніці

Щодня ми користуємося найрізноманітнішими електричними приладами і так звикли до їхніх послуг, що вкрай рідко цікавимося: а як же працюють ці розумні прилади? Ми навіть не замислюємося над тим, які дивовижні явища природи в них застосовуються.

Електрика міститься не лише в лініях електропередач та електроніці, виготовлених людиною, але й у природі. Насправді електрика навколо нас. Ми бачимо це під час грози, тварини використовують її як захист, навіть наші тіла використовують її, щоб надсилати повідомлення нашим м’язам.

Одним із найфантастичніших проявів електрики в природі є блискавка. Блискавка виникає, коли накопичується велика кількість електричної енергії в хмарі. Коли електрично заряджені області хмар розряджаються, у небі можна побачити великий спалах електрики (мал. 42). Блискавка може з’явитися між хмарами або між хмарою і землею.

Мал. 42. Приклади блискавки: між хмарою та землею та між хмарами

Удари блискавки несуть величезну кількість енергії. Типовий удар блискавки несе електричний струм понад 30 000 ампер.

Блискавка також створює гучний звук, який називається громом. Це тому, що повітря всередині блискавки стає настільки гарячим, що перетворюється на плазму протягом короткого періоду часу. Коли молекули повітря перетворюються з газу на плазму, їх розширення викликає ударну хвилю, яку ми чуємо як грім.

Деякі тварини використовують електрику, щоб вижити в природі. Багато з цих тварин водяться в океані, де одні використовують електрику, щоб виявляти об’єкти навколо себе (на кшталт зору), а інші використовують електрику, щоб відбиватися від хижаків або навіть полювати на їжу (мал. 43).

Мал. 43. Електричний вугор, електричний скат, акула

Одним із найвідоміших електричних тварин є електричний вугор. Електричний вугор може виробляти велику кількість електрики, достатню, щоб навіть убити людину або оглушити великого коня. Зазвичай вугри запливають у зграю риб, виділяють велику кількість електрики, а потім полюють!

Іншим прикладом використання електрики тваринами є електрорецепція. Багато риб, наприклад акули, міноги та соми, мають здатність генерувати електричні поля, а потім використовувати їх для виявлення об’єктів навколо себе. Це допомагає їм «бачити» в темних місцях і відчувати приховану здобич.

В людському тілі постійно використовується електрика. Кожного разу, коли ми рухаємо м’язом, це є результатом електричного сигналу, який надсилається від нашого мозку до наших м’язів, та наказує їм рухатися. Насправді в нашому тілі є складна система нервів, яка використовує електричні сигнали, щоб контролювати все, що ми робимо.

Блискавка — не єдина форма електричної енергії, яку ми бачимо в природі. Заряди статичної електрики накопичуються навколо нас. Напевно, ви помічали статичну електрику, коли спускалися з гірки в парку, і тертя від ковзання об ваше тіло спричинило накопичення заряду, від якого ваше волосся стало дибки. Іноді ви навіть можете створити заряд на своєму тілі, який уражає когось іншого, коли ви доторкаєтеся до нього. Це статична електрика.

Мал. 44. Магнітне поле Землі

Глибоко всередині Землі величезні електричні струми утворюються завдяки обертанню ядра Землі. Ці електричні струми, у свою чергу, створюють магнітне поле, яке поширюється далеко за межі поверхні Землі та в космос (мал. 44).

Навколо намагнічених тіл і електричного струму існує простір, де діє магнетизм. Цей простір називають магнітним полем.

Наша планета подібна до величезного магніту. Для орієнтування на місцевості люди виготовили такий прилад як компас. Він дає змогу визначати сторони світу за будь-якої погоди. Тому компас обов’язково беруть із собою мореплавці, геологи, туристи (мал. 45). Оскільки наша планета сама є магнітом велетенських розмірів, магнітна стрілка компаса щомиті відчуває магнітну дію Землі. І тому один її кінець завжди вказує на північ, а інший — на південь.

Іноді спостерігаються так звані магнітні бурі, коли компас може не показувати правильно напрямок північ-південь. Це буває тоді, коли Сонце виявляє активність і в атмосферу Землі потрапляє значна кількість заряджених частинок, зокрема електронів і протонів. Магнітні бурі провокують напади захворювань нервової та серцево-судинної систем, а також порушують роботу телевізійних ретрансляторів і навігаційних приладів.

Сьогодні важко уявити собі життя без широкого використання електричного струму.

Мал. 45. Компас — прилад, робота якого базується на використанні магнітного поля Землі

Мал. 46. Приклади електротранспорту

Електрична енергія має величезне значення у житті людини. Вона приводить в рух трамваї, тролейбуси, електропоїзди (мал. 46). В промисловості електричне енергія керує пристроями для обробки різних матеріалів, для плавки металу, для керування супутниками та космічними кораблями (мал. 47).

Мал. 47. Приклади використання електрики на виробництві

В побуті електроенергія освітлює наше житло, вулиці міст і сіл. На електричній енергії працюють швейні машини, електроплити, телевізори, приймачі та багато іншої побутової електротехніки (мал. 48). Електроенергія допомагає готувати їжу і лікує певні хвороби.

Електрика всюди, і людство навчилося її створювати, змушуючи електрони рухатися.

Мал. 48. Приклади використання електрики в побуті

Мал. 49. Схема виробництва електроенергії

Електроенергія надходить від електростанцій через дроти, так звані лінії електропередач, у наші домівки, щоб забезпечити нас світлом, теплом, їжею, дати змогу навчатися та розважатися (мал. 49).

Конспект учня (запиши в зошит)

ТЕМА. ЕЛЕКТРИЧНІ ЯВИЩА В ПРИРОДІ ТА ТЕХНІЦІ

Електрика — це одна з форм енергії, яка отримує свою силу від потоку електричних зарядів (електронів і протонів), який також називається електричним струмом.

Електричний струм — це порядкований (спрямований) рух заряджених частинок.

Електричний струм не можна побачити. Цей потік електричних зарядів забезпечує роботу всіх побутових електроприладів, електротранспорту, освітлення у приміщеннях та на вулицях, роботу промислових та сільськогосподарських підприємств.

Електричні явища можна спостерігати і в природі. Наприклад, блискавки, електричний вугор та електричний скат, в людському тілі передача сигналу від м’язів до мозку і навпаки — це також відбувається за допомогою електричного розряду. Наша Земля створює магнітне поле, яке поширюється далеко за межі поверхні Землі.

Магнітне поле — це простір навколо намагнічених тіл або провідників електричного струму.

Подумай та дай відповідь

• 1. Що таке електрика?
• 2. Наведіть приклади електроприладів, якими ви користуєтеся.
• 3. Які приклади електричних явищ є в природі?
• 4. Що таке блискавка, як вона утворюється?
• 5. Яка сила змушує рухатися м’язи людського тіла? Поясніть.
• 6. Що таке магнітне поле? Де воно утворюється?
• 7. Для чого використовують компас?

Перевір себе!

Записуй до зошита тільки номер запитання та літеру, яка позначає правильну відповідь. Наприклад, 1 а; 2 в; ...

1. Що з наведеного нижче є прикладом електрики в природі?

• а) мобільні телефони;
• б) кондиціонер;
• в) блискавка;
• г) телебачення.

2. Грім є результатом перетворення молекул повітря з газу на _________.

• а) рідину;
• б) плазму;
• в) лід;
• г) воду.

3. Правда чи помилка: Блискавка завжди вдаряє в землю.

• а) правда;
• б) помилка.

4. Яка тварина використовує електрику, щоб убити свою жертву?

• а) електрична акула;
• б) синій кит;
• в) електричний вугор;
• г) світлячок.

5. Правда чи помилка: Нерви в нашому тілі використовують електричні сигнали, щоб повідомляти мозку про стан організму.

• а) правда;
• б) помилка.

6. Яке електричне поле створює ядро Землі, що захищає Землю від Сонця?

• а) статичне поле;
• б) поле блискавки;
• в) магнітне поле;
• г) поле напруги.

7. Правда чи помилка: Блискавка може виробляти величезну кількість енергії, яка може вбити людину.

• а) правда;
• б) помилка.

Цікаві факти про електрику в житті людини

Електричний струм тече зі швидкістю світла, приблизно 300 000 кілометрів на секунду.

Першими чотирма загальноприйнятими побутовими предметами, що живляться електрикою, були швейна машина, вентилятор, чайник і тостер.

Світлодіодні лампочки споживають приблизно одну шосту електроенергії порівняно зі звичайними лампочками і служать приблизно в 40 разів довше.

Типова мікрохвильова піч споживає більше електроенергії, живлячи цифровий годинник на ній, ніж нагріваючи їжу.

Прилади також використовують електроенергію, коли вони вимкнені.

Середній настільний комп’ютер працює в режимі очікування на рівні 80 Вт, тоді як ноутбук працює на рівні 20 Вт. Sony PlayStation 3 використовує близько 200 Вт як у режимі активності, так і в режимі очікування.