15 фактов об электричестве, пламени, световых и электромагнитных волнах

15 вопросов и ответов для любознательных, желающих повысить свой уровень эрудиции.                                    





Смотреть все фото в галерее
На тот случай, если дети внезапно зададут непростой вопрос,  взрослым не помешало бы периодически освежать знания полученные в школе и ВУЗе.    
1. Как возникает боль при ударе током?


Электричество деполяризует болевые рецепторы
Принципиально работа нервной клетки осуществляется так, что в состоянии покоя между внутренней и наружной поверхностью клеточной мембраны поддерживается разность потенциалов. Если в каком-то участке эта разность падает ниже определённого уровня, то волна деполяризации распространяется на всю поверхность клетки и возникает нервный импульс. Когда тело подвергается воздействию сильного тока, электричество деполяризует и возбуждает почти все нейроны, попавшие под его влияние, включая и болевые рецепторы.    
×
2. Будет ли свеча гореть дольше в холодном помещении?


При равных прочих условиях будет, однако ненамного
В пламени свечи горит не вещество, из которого она изготовлена, а пары этого вещества. Воск, парафин или иной материал последовательно растапливаются теплом, исходящим от огня, и поднимаются к зоне активного испарения на конце фитиля. Чем в комнате холоднее, тем медленнее будет плавиться  воск и свеча будет гореть дольше, но ненамного.    
3. Чем на самом деле является электромагнитная волна?


Электрическим и магнитным полем
Мы считаем, что всё вокруг из чего-то, да состоит: из клеток; молекул; атомов и т. д. Однако, в эту последовательность не укладываются электрические и магнитные поля. Которые создаются электрическими зарядами, обладают энергией и характерны влиянием на другие заряды. Изменяющееся электрическое поле порождает магнитное, а изменяющееся магнитное - электрическое. Это взаимопорождение, которое принято называть электромагнитной индукцией, делает возможным отрыв полей от зарядов, в следствии чего они начинают колеблясь, перемещаться в пространстве. В результате мы имеем электромагнитную волну.    
4. Как протекает горение в невесомости?


Прекращается, при отсутствии вентиляции
Горение - это не что иное, как ускоренное окисление летучих молекул с выделением определённого количества тепла. Тепло газифицирует горючие материалы и вызывает расширение воздуха. При наличии гравитации горячий воздух поднимается, унося с собой продукты горения, и на его место поступает новый воздух, обогащённый кислородом, который и поддерживает пламя. В невесомости нет силы тяжести, а следовательно, и конвекции, продукты сгорания скапливаются в том же месте, где образовались, отрезая зону горения от кислорода. В результате чего пламя быстро затухает, а скопление горячего газа рассеивается. Однако всё описанное происходит только при отсутствии вентиляции. На пилотируемых орбитальных станциях для обеспечения жизни-деятельности экипажа она всегда работает, поэтому огонь там может распространяться несмотря на невесомость.    
5. Что будет, если включить пустую микроволновку?


Через несколько минут она выйдет из строя
Металлические стенки внутренней камеры микроволновки отражают вырабатываемые магнетроном высокочастотные электромагнитные волны, пока они не достигают разогреваемого предмета. В нём они поглощаются, отдавая при этом, свою энергию. Но если продукт-поглотитель отсутствует, плотность энергии в камере заметно возрастает, и микроволны из неё начинают возвращаться, нагревая магнетрон и другую электронику. Вследствие чего, через некоторое время аппаратура выходит из строя. Чтобы этого избежать, в некоторых моделях устанавливаются термопредохранители или защита от холостого запуска.    
6. Сколько градусов в фокусе зеркала, зажигающего олимпийский огонь?


Примерно 150°C
Для того чтобы возжечь олимпийский огонь используют параболическое зеркало, концентрирующее во внутренней полости солнечные лучи. Однако зеркало не в состоянии воспламенить прозрачный газ, так как он не поглощает свет. Поэтому нагревают твёрдую тёмную мишень на конце факела. В качестве мишени обычно служит кусочек целлулоидной плёнки,которая, находясь в фокусе зеркала, воспламеняется уже при температуре 130 °C, поджигая при этом газ из баллончика, скрытого в корпусе факела.    
7. Куда девается выработанное, но не использованное электричество?


Электричество не вырабатывается про запас, разумеется, если не задействован аккумулятор
Генератор за определённый период производит столько электроэнергии, сколько её отбирают потребители. Питающая сеть обмотка катушки генератора тормозит своим магнитным полем вращение ротора. Турбина же, которую раскручивает горячий пар или падающая вода, противодействует этому торможению. В итоге ротор стабильно вращается с одинаковой скоростью (иначе в сети изменится частота тока). При отсутствии или недостаточной нагрузке турбина не забирает у пара или воды всю имеющуюся энергию. В такой ситуации на электростанции, чтобы понапрасну не расходовать энергию и ресурс турбины, стараются снизить расход топлива или подачу воды.    
8. Что эффективнее тушит огонь: вода или пена?


Всё зависит от того, что, где и как горит
Вода, распределяясь по горящей поверхности, ограничивает доступ кислорода и охлаждает очаг горения, однако быстро испаряется, и пламя может остаться непотушенным. Пена лучше блокирует приток воздуха к горящим предметам, однако хуже их остужает. Древесина, к примеру, горит через окисление газов, выделенных ею при высокой температуре. Вода, пропитывая дерево, охлаждает его эффективнее, чем пена. При тушении горючих жидкостей воду не применяют: она может разбрызгивать их, увеличивая при этом площадь горения. В свою очередь, электроустановки под напряжением запрещено тушить как водой, так и пеной, во избежание короткого замыкания. Здесь применяются углекислотные или порошковые огнетушители.    
9. Есть ли тень у пламени?


Тень есть, но слабовыраженная
Пламя становится видимым в основном за счёт раскалённых частиц сажи. Однако они же поглощают свет, проходящий сквозь пламя. При относительно небольшой ширине пламени это поглощение незначительно, и тень слабо выражена. Если направить на свечу источник света, то тень на стене будет сформирована в основном из-за преломления лучей в неравномерно нагретом воздухе. Но если подпалить лучину и посветить через огонь вдоль неё, то тень станет более просматриваемой, сгущаясь к середине.    
10. Откуда бьёт молния: с неба в землю, или наоборот?


Она способна бить в обе стороны
Молния - есть электрический пробой воздушного пространства. В воздухе всегда присутствует небольшое количество свободных электронов. При грозе высокое напряжение интенсивно разгоняет эти электроны настолько, что при столкновении со встречными молекулами они выбивают из них новые электроны, формируя лавину. Направление движения этого потока определяется направлением электрического поля. Как правило, в облаках накапливается отрицательный заряд, а на земле - положительный, и поэтому электроны, формирующие молнию, движутся сверху вниз. Однако бывает - менее чем в одном из 20 случаев - получается так, что облако заряжено положительно, и тогда молния может ударить из земли в небо. Молнии, бьющие вверх, как правило, во много раз превосходят по мощности молнии, бьющие вниз.    
11. Отчего лампочки, перегорая, иногда взрываются?


Из-за нарушения целостности стеклянной колбы и попадания в неё воздуха
При включении лампы спираль под стеклом накаливается примерно до 2000 °C. На открытом воздухе при этой температуре она очень быстро окисляется и перегорает. И чтобы этого не происходило, воздух из ламп откачивают. Однако если у колбы нарушается герметичность, то через трещины в неё проникает воздух, который, в свою очередь, при замыкании контактов электрической цепи резко нагревается и возросшим давлением может разрушить колбу. Вслед за этим перегорает и спираль, оказавшаяся в воздушной среде.    
12. Куда пропадают фотоны в помещении после выключения света?


Поглощаются поверхностями стен, пола и потолка
Фотоны - это пакеты электромагнитных волн. Отделяясь от источника, они  движутся со скоростью света, пока не достигают границ помещения. Затем поглощаются или отражаются ими, так что при каждом следующем отражении фотонов становится меньше и меньше. Даже при зеркальной поверхности стен, за несколько тысяч отражений, а это несколько микросекунд времени, все фотоны будут поглощены. При тёмной  окраске стен темнота наступит относительно быстрее.    
13. Каким образом светодиодная лампа даёт света больше, чем обычная?


Она более эффективно преобразует электрическую энергию в световую
Лампа накаливания большую часть излучения испускает в инфракрасном диапазоне. На видимый свет приходится лишь 2-4% электроэнергии. Светодиоды функционируют по иному принципу. К точке соприкосновения двух полупроводниковых материалов навстречу друг другу поступают отрицательно заряженные электроны и положительно заряженные частицы, где электрона не хватает. Встречаясь с частицами, электроны заполняют вакансии, выделяя при этом энергию в виде света. Первоначально этот свет цветной, и для получения белого свечения используют люминофоры, которые несколько снижают энергоэффективность. Однако, это практически не имеет значения, потому что, у светодиодных ламп эффективность почти на порядок выше, чем у ламп накаливания.    
14. По какой причине свет не может двигаться быстрее?


Это фундаментальное свойство пространства-времени, а также фундаментальная основа нашего понятия о мироустройстве, окажись не так которое, и большинство камланий учёных мужей за несколько столетий физико-математических направлений науки, отправились бы на свалку истории, как забавный, но старый анекдот.  ,
Устройство пространства-времени таково, что чем быстрее объект движется в пространстве, тем медленнее течёт относительно него время. При достижении скорости света течение времени останавливается. А сверхсветовой объект обратил бы движение времени вспять. Это позволило бы отправлять послания, а может, и посланцев в прошлое, что неминуемо привело бы к нарушению принципа причинности. В фундаментальной физике скорость света принимается за единицу, а остальные скорости - за доли этой единицы.    
На тот случай, если дети внезапно зададут непростой вопрос,  взрослым не помешало бы периодически освежать знания полученные в школе и ВУЗе.    
Электричество деполяризует болевые рецепторы
Принципиально работа нервной клетки осуществляется так, что в состоянии покоя между внутренней и наружной поверхностью клеточной мембраны поддерживается разность потенциалов. Если в каком-то участке эта разность падает ниже определённого уровня, то волна деполяризации распространяется на всю поверхность клетки и возникает нервный импульс. Когда тело подвергается воздействию сильного тока, электричество деполяризует и возбуждает почти все нейроны, попавшие под его влияние, включая и болевые рецепторы.    
При равных прочих условиях будет, однако ненамного
В пламени свечи горит не вещество, из которого она изготовлена, а пары этого вещества. Воск, парафин или иной материал последовательно растапливаются теплом, исходящим от огня, и поднимаются к зоне активного испарения на конце фитиля. Чем в комнате холоднее, тем медленнее будет плавиться  воск и свеча будет гореть дольше, но ненамного.    
Электрическим и магнитным полем
Мы считаем, что всё вокруг из чего-то, да состоит: из клеток; молекул; атомов и т. д. Однако, в эту последовательность не укладываются электрические и магнитные поля. Которые создаются электрическими зарядами, обладают энергией и характерны влиянием на другие заряды. Изменяющееся электрическое поле порождает магнитное, а изменяющееся магнитное - электрическое. Это взаимопорождение, которое принято называть электромагнитной индукцией, делает возможным отрыв полей от зарядов, в следствии чего они начинают колеблясь, перемещаться в пространстве. В результате мы имеем электромагнитную волну.    
Прекращается, при отсутствии вентиляции
Горение - это не что иное, как ускоренное окисление летучих молекул с выделением определённого количества тепла. Тепло газифицирует горючие материалы и вызывает расширение воздуха. При наличии гравитации горячий воздух поднимается, унося с собой продукты горения, и на его место поступает новый воздух, обогащённый кислородом, который и поддерживает пламя. В невесомости нет силы тяжести, а следовательно, и конвекции, продукты сгорания скапливаются в том же месте, где образовались, отрезая зону горения от кислорода. В результате чего пламя быстро затухает, а скопление горячего газа рассеивается. Однако всё описанное происходит только при отсутствии вентиляции. На пилотируемых орбитальных станциях для обеспечения жизни-деятельности экипажа она всегда работает, поэтому огонь там может распространяться несмотря на невесомость.    
Через несколько минут она выйдет из строя
Металлические стенки внутренней камеры микроволновки отражают вырабатываемые магнетроном высокочастотные электромагнитные волны, пока они не достигают разогреваемого предмета. В нём они поглощаются, отдавая при этом, свою энергию. Но если продукт-поглотитель отсутствует, плотность энергии в камере заметно возрастает, и микроволны из неё начинают возвращаться, нагревая магнетрон и другую электронику. Вследствие чего, через некоторое время аппаратура выходит из строя. Чтобы этого избежать, в некоторых моделях устанавливаются термопредохранители или защита от холостого запуска.    
Примерно 150°C
Для того чтобы возжечь олимпийский огонь используют параболическое зеркало, концентрирующее во внутренней полости солнечные лучи. Однако зеркало не в состоянии воспламенить прозрачный газ, так как он не поглощает свет. Поэтому нагревают твёрдую тёмную мишень на конце факела. В качестве мишени обычно служит кусочек целлулоидной плёнки,которая, находясь в фокусе зеркала, воспламеняется уже при температуре 130 °C, поджигая при этом газ из баллончика, скрытого в корпусе факела.    
Электричество не вырабатывается про запас, разумеется, если не задействован аккумулятор
Генератор за определённый период производит столько электроэнергии, сколько её отбирают потребители. Питающая сеть обмотка катушки генератора тормозит своим магнитным полем вращение ротора. Турбина же, которую раскручивает горячий пар или падающая вода, противодействует этому торможению. В итоге ротор стабильно вращается с одинаковой скоростью (иначе в сети изменится частота тока). При отсутствии или недостаточной нагрузке турбина не забирает у пара или воды всю имеющуюся энергию. В такой ситуации на электростанции, чтобы понапрасну не расходовать энергию и ресурс турбины, стараются снизить расход топлива или подачу воды.    
Всё зависит от того, что, где и как горит
Вода, распределяясь по горящей поверхности, ограничивает доступ кислорода и охлаждает очаг горения, однако быстро испаряется, и пламя может остаться непотушенным. Пена лучше блокирует приток воздуха к горящим предметам, однако хуже их остужает. Древесина, к примеру, горит через окисление газов, выделенных ею при высокой температуре. Вода, пропитывая дерево, охлаждает его эффективнее, чем пена. При тушении горючих жидкостей воду не применяют: она может разбрызгивать их, увеличивая при этом площадь горения. В свою очередь, электроустановки под напряжением запрещено тушить как водой, так и пеной, во избежание короткого замыкания. Здесь применяются углекислотные или порошковые огнетушители.    
Тень есть, но слабовыраженная
Пламя становится видимым в основном за счёт раскалённых частиц сажи. Однако они же поглощают свет, проходящий сквозь пламя. При относительно небольшой ширине пламени это поглощение незначительно, и тень слабо выражена. Если направить на свечу источник света, то тень на стене будет сформирована в основном из-за преломления лучей в неравномерно нагретом воздухе. Но если подпалить лучину и посветить через огонь вдоль неё, то тень станет более просматриваемой, сгущаясь к середине.    
Она способна бить в обе стороны
Молния - есть электрический пробой воздушного пространства. В воздухе всегда присутствует небольшое количество свободных электронов. При грозе высокое напряжение интенсивно разгоняет эти электроны настолько, что при столкновении со встречными молекулами они выбивают из них новые электроны, формируя лавину. Направление движения этого потока определяется направлением электрического поля. Как правило, в облаках накапливается отрицательный заряд, а на земле - положительный, и поэтому электроны, формирующие молнию, движутся сверху вниз. Однако бывает - менее чем в одном из 20 случаев - получается так, что облако заряжено положительно, и тогда молния может ударить из земли в небо. Молнии, бьющие вверх, как правило, во много раз превосходят по мощности молнии, бьющие вниз.    
Из-за нарушения целостности стеклянной колбы и попадания в неё воздуха
При включении лампы спираль под стеклом накаливается примерно до 2000 °C. На открытом воздухе при этой температуре она очень быстро окисляется и перегорает. И чтобы этого не происходило, воздух из ламп откачивают. Однако если у колбы нарушается герметичность, то через трещины в неё проникает воздух, который, в свою очередь, при замыкании контактов электрической цепи резко нагревается и возросшим давлением может разрушить колбу. Вслед за этим перегорает и спираль, оказавшаяся в воздушной среде.    
Поглощаются поверхностями стен, пола и потолка
Фотоны - это пакеты электромагнитных волн. Отделяясь от источника, они  движутся со скоростью света, пока не достигают границ помещения. Затем поглощаются или отражаются ими, так что при каждом следующем отражении фотонов становится меньше и меньше. Даже при зеркальной поверхности стен, за несколько тысяч отражений, а это несколько микросекунд времени, все фотоны будут поглощены. При тёмной  окраске стен темнота наступит относительно быстрее.    
Она более эффективно преобразует электрическую энергию в световую
Лампа накаливания большую часть излучения испускает в инфракрасном диапазоне. На видимый свет приходится лишь 2-4% электроэнергии. Светодиоды функционируют по иному принципу. К точке соприкосновения двух полупроводниковых материалов навстречу друг другу поступают отрицательно заряженные электроны и положительно заряженные частицы, где электрона не хватает. Встречаясь с частицами, электроны заполняют вакансии, выделяя при этом энергию в виде света. Первоначально этот свет цветной, и для получения белого свечения используют люминофоры, которые несколько снижают энергоэффективность. Однако, это практически не имеет значения, потому что, у светодиодных ламп эффективность почти на порядок выше, чем у ламп накаливания.    
Это фундаментальное свойство пространства-времени, а также фундаментальная основа нашего понятия о мироустройстве, окажись не так которое, и большинство камланий учёных мужей за несколько столетий физико-математических направлений науки, отправились бы на свалку истории, как забавный, но старый анекдот.  ,
Устройство пространства-времени таково, что чем быстрее объект движется в пространстве, тем медленнее течёт относительно него время. При достижении скорости света течение времени останавливается. А сверхсветовой объект обратил бы движение времени вспять. Это позволило бы отправлять послания, а может, и посланцев в прошлое, что неминуемо привело бы к нарушению принципа причинности. В фундаментальной физике скорость света принимается за единицу, а остальные скорости - за доли этой единицы.    
С более компактным источником света
Строение светового пятна зависит от геометрии светильника. Форма освещённой области задаётся конструкцией плафона, ограничивающего поток света. А чёткость границы круга зависит от компактности светогенерирующего элемента: чем он меньше, тем уже полутень.  Для контраста света и тени фонарь должен быть довольно ярким.