Магнитное поле: добро или зло?

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО  ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГБОУ ВПО «САМАРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ  СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

«Кафедра Физики»

Реферат

на тему:

 

 

 

«Магнитное поле: добро или зло?»

 

 

 

 

 

Студентки 1 курса

технологического факультета

1 группы Крестовниковой И.И.

Научный руководитель:

                                                                                                            Кирсанов Р. Г. 

 

 

 

Кинель

2012г.

Конференция по физике на тему "Магнитное поле – добро  или зло?"

 

Цели конференции:

• углубить и расширить знания об одном из наиболее удивительных природных явлений – магнетизме;
• раскрыть историю магнетизма в преданиях, легендах и сказках;
• показать использование свойств магнита богословами, философами и естествоиспытателями всех времен и народов;
• привести примеры проектов “вечных двигателей” создаваемых на основе магнита;
• рассказать о дошедших до нас из седых глубин древности сведениях о лечебных свойствах магнита;
• показать влияние магнитного поля Земли на животный и растительный мир, человека;
• рассказать о магнитном поле человека, использовании магнитного поля в лечебных и диагностических целях, и вредных воздействиях магнитного поля на организм человека.

 

Человека пронизывают  мириады магнитных полей различного происхождения. Мы привыкли к магниту  и относимся к нему снисходительно, как к устаревшему атрибуту школьных уроков физики, порой даже не подозревая, сколько магнитов вокруг нас.

Земля, на которой мы живём, – гигантский голубой магнит. Солнце – жёлтый плазменный шар – ещё  более грандиозный магнит. Галактики  и туманности, едва различимые радиотелескопами,–  непостижимые по размерам магниты...

У нас в квартире их десятки: в электробритве, динамике, магнитофоне, в банке с гвоздями, наконец, мы сами тоже магниты: биотоки, текущие в нас, рождают вокруг причудливый пульсирующий узор магнитных линий.

ПОЧЕМУ О МАГНЕТИЗМЕ?

Мы живём в мире удивительных природных явлений. Однако как это  ни парадоксально, даже с помощью  мощных инструментов познания, которыми располагает современная наука, многие из них до конца расшифровать не удалось. И, пожалуй, наибольший интерес  в течение тысячелетий вызывает магнетизм. Какова его природа? Почему действие магнита практически вечно?0бладает ли человек, извечно живущий в естественном магнитном поле Земли, чувствительностью к нему? Есть ли такая чувствительность у животных и растений? Вопросы эти далеко не праздные: проблемы магнетизма небезразличны биологам и техникам, космонавтам и агрономам, морякам и шахтёрам, медикам ...

НЕМНОГО ИСТОРИИ.

“Точных данных о времени  и месте открытия магнита не имеется” – так свидетельствует Большая  Советская Энциклопедия, издание  достоверное и точное, как сама наука. Однако сколько помнит себя человечество, внимание к этому удивительному  явлению природы никогда не ослабевало. О нём писали богословы, философы и естествоиспытатели всех времён и  народов. Размышления о магнитных  явлениях вы найдёте у Платона, Аристотеля и Агриколы.

Позже о магните писали Авиценна, Марцелл Агриппа, Аквинат, Фома Эраст и многие другие. Некоторые естествоиспытатели прошлого объясняли природу магнетизма с идеалистических позиций, обожествляя “геркулесов камень” (так называли магнит) или, наоборот, связывая его необычную для неживой природы силу с происками дьявола. Иногда от поколения к поколению, из книги в книгу кочевали самые невероятные небылицы о свойствах магнита. Приведем примеры и раскроем вопрос добра и зла магнита.

Я хочу начать разговор с  той беды, которую приносит магнитное  поле.

Известно, что наша планета  пережила много геологических и  климатических катаклизмов. Коснулись  они и животного мира. В живой  природе случалось, когда по непонятным причинам вымирали или замещали друг друга различные виды животных на огромных территориях. Не связаны ли эти потрясения с изменением магнитного поля Земли? Такую догадку высказал советский учёный И.М. Белоусов, и  вот на каком основании. Однажды  со дна моря был извлечён многометровый  столб осадочных пород. Когда  начали определять намагниченность  частиц, из которых состояла эта  проба, обнаружилось, что на протяжении миллионов лет магнитные полюса Земли неоднократно менялись. Южный  полюс становился северным и наоборот. Причины этих удивительных смещений пока не ясны. Но, так или иначе, в  периоды смены полярности магнитного поля земной шар мог оказаться  беззащитным от космического излучения. Не оно ли изменяло биологический  лик планеты?

Одной из причин гибели цивилизации на Марсе тоже послужило изменение полюсов. Но Земля моложе Марса. Не ждёт ли подобное и нашу планету? Это гипотеза. Но она наводит на мысль о том, как странно и страшно всё неизведанное.

И, действительно, ещё не так давно земной магнетизм связывали с наличием в центре планеты металложелезного ядра. Но позже, когда температуру Земли на большой глубине стали оценивать в тысячу градусов, ферромагнитная теория земного магнетизма была поставлена под сомнение.

А скольких людей магнит, магнитное поле вводило в заблуждение. Об этом говорит история техники, которая сохранила огромное количество подлинных и мнимых чудес, главным  “героем” которых был магнит.

А сколько проектов “вечных  двигателей” создавалось на основе магнита? Это были колёса с намагниченными спицами и экранирующими заслонками, наклонные плоскости с магнитом на их вершине и вечно катящимися железными шарами, шестерни с чередующимися железными и серебряными зубьями и другие конструкции, авторы которых пытаются обойти нерушимые законы сохранения энергии.

МАГНИТНЫЙ “ВЕЧНЫЙ” ДВИГАТЕЛЬ

В истории попыток изобрести  “вечный” двигатель магнит сыграл не последнюю роль. Неудачники-изобретатели на разные лады старались использовать магнит, чтобы устроить механизм, который  вечно двигался бы сам собой. Вот  один из проектов подобного “механизма” (описанный в ХУII веке англичанином Джоном Вилькенсом, епископом в Честере).

Сильный магнит А помещается на колонке. К ней прислонены два наклонных желоба М и N, один под другим, причём верхний М имеет небольшое отверстие С в верхней части, а нижний N изогнут. Если,– рассуждал изобретатель, – на верхний желоб положить небольшой железный шарик В, то вследствие протяжений магнитом А шарик покатится вверх; однако дойдя до отверстия, он провалится в нижний желоб N, покатится по нему вниз, взбежит по закруглению Д этого желоба и попадёт на верхний желоб М; отсюда, притягиваемый магнитом, он снова покатится вверх, снова провалится через отверстие, вновь покатится вниз и опять очутится на верхнем желобе, чтобы начать движение сначала. Таким образом, шарик безостановочно будет бегать взад и вперёд, осуществляя “вечное движение”.

В чем абсурдность этого  изобретения?

Указать ее не трудно. Почему изобретатель думал, что шарик, скатившись по желобу N до его нижнего конца, будет ещё обладать скоростью, достаточной для поднятия его вверх по закруглению Д? Так было бы, если бы шарик катился под действием одной лишь силы тяжести: тогда он катился бы ускоренно. Но наш шарик находится под действием двух сил: тяжести и магнитного притяжения. Последнее по предположению настолько значительно, что может заставить шарик подняться от положения В до С. Поэтому по желобу N шарик будет скатываться не ускоренно, а замедленно, и если даже достигнет нижнего конца, то во всяком случае не накопит скорости, необходимой для поднятия по закруглению Д.

Описанный проект много раз  вновь всплывал в последствии во всевозможных видоизменениях. Один из подобных проектов был даже, как ни странно, патентован в Германии в 1878 г., т.е. тридцать лет спустя после провозглашения закона сохранения энергии! Изобретатель так замаскировал нелепую основную идею своего “вечного магнитного двигателя”, что ввёл в заблуждение техническую комиссию, выдающую патенты. И хотя, согласно уставу, патенты на изобретения, идея которых противоречит законам природы, не должны выдаваться, изобретение на этот раз было формально запатентовано. Вероятно, счастливый обладатель этого единственного в своём роде патента скоро разочаровался в своём детище, так как уже через два года перестал вносить помину, и курьёзный патент потерял законную силу: “изобретение” стало всеобщим достоянием. Однако оно никому не нужно.

МАГНИТНАЯ “ЛЕТАТЕЛЬНАЯ” МАШИНА

В сочинении французского писателя Сирано де Бержерака “История государств на Луне и Солнце”. В  ней, между прочим, описана любопытная летательная машина, действие которой  основано на магнитном притяжении и  с помощью которой один из героев повести прилетел на Луну. Привожу  это место сочинения дословно:

“Я приказал изготовить лёгкую железную повозку; войдя в  неё и устроившись удобно на сиденье, я стал подбрасывать высоко над собой  магнитный шар. Железная повозка  тотчас же поднималась вверх. Каждый раз, как я приближался к тому месту, куда меня притягивал шар, я снова  подбрасывал его вверх. Даже когда  я просто приподнимал шар в  руках, повозка поднималась, стремясь приблизиться к шару. После многократного  бросания шара вверх и поднятия повозки  я приблизился к месту, откуда началось моё падение на Луну. И  так как в этот момент я крепко держал в руках магнитный шар, повозка прижималась ко мне и  не покидала меня. Чтобы не разбиться  при падении, я подбрасывал свой шар таким образом, чтобы падение  повозки замедлилось его прижатием. Когда я был уже всего в  двух-трёх сотнях саженей от лунной почвы, я стал бросать шар под  прямым углом к направлению падения, пока повозка не оказалась совсем близко к почве. Тогда я выпрыгнул  из повозки и мягко опустился  на песок”.

Никто, конечно, ни автор  романа, ни читатели его книги –  не сомневается в полной непригодности  описанной летательной машины. В  чём кроется причина неосуществимости этого проекта: в том ли, что  нельзя подкинуть магнит, находясь в железной повозке, в том ли, что  повозка не притянется к магниту, или в чём-либо ином?

Нет, подбросить магнит можно, и он подтянул бы повозку, если достаточно силён, а всё-таки летательная машина нисколько не подвигалась бы вверх.

Случалось ли вам бросать  тяжёлую вещь с лодки на берег? Вы, без сомнения, замечали при этом, что сама лодка отодвигается от берега. Ваши мускулы, сообщая, бросаемой веши толчок в одном направлении, отталкивают одновременно ваше тело (а с ним и лодку) в обратном направлении. Здесь проявляется тог закон равенства действующей и противодействующей сил. При бросании магнита происходит то же самое: седок, подкидывая магнитный шар вверх (с большим усилием, потому что шар притягивается к железной повозке),неизбежно отталкивает всю повозку вниз. Когда же затем шар и повозка снова сближаются взаимным притяжением, они только возвращаются на первоначальное место. Ясно, следовательно, что если бы даже повозка ничего не весила, то бросанием магнитного шара можно было бы сообщить ей только колебания вокруг некоторого среднего положения; заставить её таким способом двигаться поступательно невозможно.

История магнетизма очень  богата на легенды и сказки.

История I.

В древней Греции рассказывали о чабане, которые, перегоняя стада  овец, вроде бы попал вблизи города Магнессы (Малая Азия) на гору, с которой не смог сойти, так как железные гвозди на его обуви крепко прилипали к почве.

С магнитным камнем связана  сказка о корабле, который рассыпался в море потому, что железные гвозди были вынуты с его досок, когда этот корабль проплывал вблизи магнитной скалы.

В народной памяти сохранилась  старинная легенда о том, как  ещё за 1100 лет до нашей эры человечество использовало магнитный “указатель юга” для определения сторон мира. Случилось так, что послы страны Юс Чан, которая была на территории современного Вьетнама, при возвращении  с Китая домой заблудились. Тогда  им подарили дорожные колесницы, которые  имели устройство в виде маленького человечка на острие, которым вытянутой  правой рукой всё время показывал  на юг. Про образ современного компаса, восточный прибор “Чи-нан-тин” (стрелка, что показывает на юг) стал известен европейцам только в XI–XII столетии нашей эры.

История II.

С помощью самых простейших опытов даже в то время можно было доказать, что, например, сила магнита одинакова и днём и ночью. А ведь одни утверждали, а другие верили, как в абсолютную истину, что магнит ночью спит и поэтому бездействует.

Мы уже говорили о большом  интересе древних учёных к “мудрому”  или геркулесову камню. Однако достоверных  письменных источников первого тысячелетия  до нашей эры сохранилось немного. Большая часть сведений была получена из устных легенд и преданий. В частности, остаётся не вполне ясным, кто первый вдохнул в магнит “душу” и уподобил его живым организмам.

Сложилось так, что это идеалистическое, наивное толкование сущности магнита закрепилось за Фалесом Милетским, крупнейшим философом и мыслителем Древней Греции.

Нам нелегко поверить, что  в одно и то же время уживались столь наивные представления о магните и его практическое применение. Вот, например, как оценивал значение компаса известный английский математик Эдуард Райт: “Благодаря божественному благодеянию этого камня, остававшиеся неизвестными в течение стольких веков столь обширные материки земного шара, столь бесконечное число стран, островов, народов, племен были чуть ли не на нашей памяти легко открыты и многократно обследованы, а земной шар был не раз объезжен вокруг… Какая радость охватила всех капитанов, как неистово они ликовали, когда этот указатель впервые явил себя как надежный водитель.

История III.

Остановимся на вреде магнита. Так, например, считали, что “притягательные силы магнита, проходящие по кускам железа, подобны вредоносному действию электрического ската, яд которого проходит по телам и незаметно ползёт вперёд”. Или: будто магнитный камень возник для воровства, ибо он “своим дымом и чадом” помогает ворам, открывая запоры и замки. Если магнит потеряет свою силу (рекомендовали некоторые авторы), следует смочить его козлиной кровью. А чтобы с помощью магнита извлекать золото из глубоких колодцев”, необходимо хранить его в рассоле с рыбой прилипалой.”