Физика: от простого к сложному
Людмила Чернышёва (г. Троицк). Фото автора
Как же увлечь школьников такой сложной наукой, как физика? И как это сделать без формул и графиков? Лучше всего — с помощью наглядных действующих экспонатов.
Как же увлечь школьников такой сложной наукой, как физика? И как это сделать без формул и графиков? Лучше всего — с помощью наглядных действующих экспонатов. Если их нет, можно использовать видео или презентации. Важно, чтобы это было наглядно. После демонстрации экспоната переходим к анализу наблюдаемого, обобщению, введению понятия. Затем делаем логический вывод и находим подтверждение вывода на других объектах, в иных явлениях. Эта связь от наблюдения — к выводу — к подтверждению очень важна.
Приведу пример, поясняющий явление электромагнитной индукции.
У всех у нас дома множество проводов. С их помощью мы включаем лампы, компьютер, холодильник, заряжаем мобильник и т. д. Вот и начнём с медного провода, который мы намотаем на катушку и замкнём в кольцо. Оно ни к чему не присоединено: ни к розетке, ни к батарейке. Просто проволочное кольцо. Так вот, если взять постоянный магнит и определённым образом вращать его внутри кольца, то по кольцу потечёт электрический ток. Вы не верите? Откуда он там взялся?
Тогда посмотрите на наш экспонат. Под металлическим куполом находится соленоид, то есть катушка, на которую намотана медная проволока. К концам провода присоединена электрическая лампочка. Внутри катушки есть постоянный магнит, его можно вращать с помощью специального приспособления. Если магнит неподвижен, то тока в цепи нет и лампочка не горит. Если же начать вращать магнит, то лампочка загорится, а значит, в цепи возник ток.
Экспонат демонстрирует открытое Майклом Фарадеем явление электромагнитной индукции, когда под воздействием меняющегося магнитного поля на замкнутый проводящий контур в последнем возникает (индуцируется) электрический ток. Другими словами, электрический ток в этом контуре возникает при изменении магнитного потока через него.
Обратимся к следующему экспонату.
Перед нами удивительная картина: маленькая «летающая тарелочка» парит в воздухе над подставкой. Это не фокус и не оптический обман — диск летает. На диск действует сила тяжести, которая тянет его вниз. Чтобы диск мог висеть в воздухе, необходимо, чтобы на него действовала сила, направленная против силы тяжести — вверх.
Что же это за сила? Внутри подставки находятся четыре катушки, через них пропущен ток. Создаётся результирующее магнитное поле, которое отталкивает маленький магнитный диск и заставляет его парить над подставкой. Итак, мы наглядно видим, что физика может объяснить явление магнитной левитации.
Говоря о магнитном поле, можно вспомнить о том, что во время Великой Отечественной войны немцы охотились на советские военные и транспортные суда. С этой целью они размещали в акватории Чёрного моря магнитные мины. Дело в том, что стальной корпус корабля в силу своей намагниченности вносил искажение в магнитное поле Земли, а магнитная мина, реагируя на это искажение, запускала спусковой механизм и взрывалась, разрушая корабль, который шёл ко дну, приводя к огромным жертвам среди гражданских лиц и военных моряков.
Для борьбы с магнитными минами использовались минные тральщики. Кроме того, были созданы специальные отряды из опытных ныряльщиков, которые, подвергая свою жизнь опасности, вручную закрепляли взрывчатку на мине, чтобы её уничтожить. Но люди продолжали погибать. И тогда обратились к учёным.
Работа началась в 1941 году в Сева-стополе. Возглавили исследования советские физики Игорь Васильевич Курчатов и Анатолий Петрович Александров*. Они придумали, как создать магнитное поле, нейтрализующее магнитное поле корабля. Отработка характеристик устройств проходила, в том числе, и в магнитной лаборатории на территории нынешнего наукограда Троицк. Здесь был создан подземный бассейн, где на макетах кораблей проводились исследования, цель которых была сделать корабли «невидимыми» для мин.
В качестве «экспоната» можно посмотреть и целиком на нашу планету. По мнению геофизиков, при вращении Земли в её жидком ядре возникает сложная система замкнутых токов, которые создают магнитное поле, во многом похожее на поле огромного полосового магнита. Это поле и формирует магнитосферу Земли. Магнитное поле Земли защищает всё живое на планете от смертельной космической радиации, это своего рода магнитный щит.
Начав с небольших удивительных экспонатов в музее, можно лучше понять физику, которая лежит в основе многих явлений, окружающих нас в жизни, и приблизиться к вопросам большой науки.
Комментарии к статьеК
* Александров А. П. Годы с Курчатовым. «Наука и жизнь» № 2, 1983 г.
Читайте в любое время
