ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ ЕЛЕКТРОМАГНІТИХ ПОЛІВ

О.О. Половина, 10 клас,  Ліцей № 142, м. Київ

Науковий керівник: В.М. Здешиц 

Педагогічний керівник: Н.М. Меньшикова 

Актуальність

Сучасна фізика вивчає чотири типи взаємодій: гравітаційна, електромагнітна, сильна та слабка. Найбільш вивчена теоретично та використовується практично електромагнітна взаємодія. Але не дивлячись на грандіозні досягнення в цій царині, є проблеми над якими і зараз працюють вчені.

Не існує теорії, яка б пояснювала земний магнетизм, та яка причина зміни магнітних полюсів Землі, немає повного розуміння, як впливає магнітне поле Сонця на земний магнетизм. Відомо, що магніти мають два полюси, але фізики-теоретики й до цих пір у пошуках магніту з монополюсом [1].

Альберт Енштейн висунув ідею створення єдиної Теорії поля, де гравітаційні, електромагнітні, слабкі та сильні поля об'єднуватимуться єдиною теорією. Розв'язати цю проблему йому не судилось.

Публікувалися роботи, присвячені встановленню зв'язку між гравітаційним та електромагнітним полями, наприкад [2], та видно, що попереду ще багато треба зробити, щоб зв'язати електромагнітну взаємодію з іншими взаємодіями.

Все це говорить про актуальність подальшого дослідження електромагнітних полів.

Мета Роботи

Метою моєї роботи є знаходження причини дивної поведінки деяких об'єктів в електричних чи магнітних полях, та знаходження можливості практичного застосування результатів досліджень.

1. Дослідити, чи існує можливість вимірювання невеликої кількості зарядів (або хоча б індикації їх присутності), що створюють невеликий потенціал простим недорогим способом, без застосування "надто спеціальних" приладів.

Іншими словами, чи можна заставити простий шкільній електрометр "відчути" один контакт батарейки гальванічних елементів (без замкненого кола),

2. Проаналізувати, чому висить металеве кільце в досліді з котушкою Томсона, виявити від чого залежить висота зависання, і чому воно не висить, коли це від нього очікується.

Отримані результати:

1. На основі експериментальних досліджень показано, що електрометр, можна зарядити від одного контакту звичайної батарейки гальванічних елементів (без замкненого кола). Запропоновано пристрій для виявлення невеликої кількості зарядів.

2. Проведено експериментальні дослідження, які показали, що в досліді з котушкою Томсона та кільцями, висота зависання кільця залежить не тільки від активного, але і від індуктивного опору кільця. Виявлена цікава поведінка «відновленого» кільця (розірваного, а потім з’єднаного).

Висновки

Робота, як і попередня [3], присвячена поглибленому вивченню  електромагнетизму. Досліджувались електричні та магнітні (стаціонарні та змінні) поля та їх взаємодія.

Показано, що стандартне правило про те, що передавати заряди від зарядженого тіла іншому шляхом дотику, годиться навіть у, здається, нестандартному випадку.

Ми продемонстрували, що наелектризованим тілом може слугувати навіть одна клема звичайної батареї гальванічних елементів, яка, при виконанні певних правил, може збудити стрілку простого шкільного  електрометра.

Особливий інтерес викликають експерименти, де діє явище електромагнітної індукції та вихрові струми, що виникають в металевих кільцях.

Практичне Застосування

1. Вимір малих потенціалів, очевидно, може мати практичне застосування в багатьох галузях людської діяльності. Наприклад, виявлення "живої" та "мертвої" води (води з надлишком негативного, та позитивного заряду відповідно).

Крім того, запропонований спосіб можна використовувати для виміру потенціалу там, де використання звичайного вольтметра не бажане, як таке, що надто впливає на хід експерименту.

2. Крім очевидного використання результату досліду з котушкою Томсона – створення "магнітної подушки", маємо спосіб виявлення дефектів у деталях з формою замкнутого контуру. Наприклад, металева шайба з непомітною мікротріщиною поведе себе в полі дії котушки не так, як її "здоровий" аналог.

Цікавими данні експерименти є і у психологічному плані, що може зіграти певну роль при викладанні предмета у навчальних закладах. У першому експерименті ми маємо справу зі струмом без замкненого кола. У другому – навпаки, замикаємо коло, а сподіваного результату не бачимо.

Перелік Посилань

1. В.Л. Гинзбург. "Физический минимум" – Какие проблемы физики и астрономии представляются особенно важными и интересными в начале XXI века? УФН 177(4), с.346, 2004.

2. Киндеревич А.В., Кича Л.И. Теория поля. Элементы теории чисел. К.Феникс, 2000 г.