Тема: Самоиндукция. Индуктивность

Гр

Внимание!

Уважаемый обучающийся, все работы выполняются в рабочих тетрадях по физике. Если нужно выполнить работу отдельно на двойном листе, об этом написано в работе. Основные определения и формулы учить наизусть, а все образцы задач записать и внимательно изучить. Оформление: дата (согласно расписанию); затем - классная работа,; после тема занятия, прописываются теория, в конце выполняются задания

Все работы высылаем на мой e mail: helen. mails @ mail. ru

Если нет учебника, то можете воспользоваться его электронной версией. Учебник по Физике за 11 класс, в котором вы найдете задание находится по ссылке: http://rl.odessa.ua/media/_For_Liceistu/Physics/Myakishev_Phys-11.pdf

Тема: Правило Ленца

Цель – изучить правило Ленца и научится применять полученные знания в ходе решения задач

Задачи урока:

Активизация мыслительной деятельности, формирование мышления; развитие умений сравнивать, выявлять закономерности, обобщать, логически мыслить. Воспитание ответственного отношения к учебному труду, активизация познавательного интереса обучающихся

Лекцию прочитать и прослушать видео, составить конспект https://www.youtube.com/watch?v=FX-R-gYYPGY

«Я мог бы расколоть земной шар,

но никогда не сделаю этого.

Моей главной целью было указать

на новые явления и распространить идеи,

которые и станут отправными

точками для новых исследований»

Никола Тесла

В прошлых темах рассматривались опыты по получению индукционного тока, а также установили причины его возникновения.

Явление электромагнитной индукции заключается в том, что при всяком изменении магнитного потока, пронизывающего контур замкнутого проводника, в этом проводнике возникает электрический ток, существующий в течение всего процесса изменения магнитного потока.

Полученный таким способом ток называется индукционным током.

Значение индукционного тока не зависит от причины изменения магнитного потока. Существенное значение имеет лишь скорость изменения магнитного потока.

Как направлен индукционный ток?

Для ответа на этот вопрос воспользуемся следующим прибором — это узкая алюминиевая пластина с алюминиевыми кольцами на концах. Одно кольцо сплошное, а другое имеет разрез. Пластинка с кольцами помещена на стойку и может свободно вращаться вокруг вертикальной оси.

Возьмем полосовой магнит и внесем его в кольцо с разрезом — кольцо остается на месте. Если же попытаться этот же магнит внести в сплошное кольцо, то ничего не получится. Сплошное кольцо будет «убегать» от магнита, поворачивая при этом всю пластинку. Результат будет точно таким же, если магнит повернуть к кольцам не северным, а южным полюсом.

Объясним наблюдаемые явления. При приближении к кольцу магнита, поле которого является неоднородным, проходящий сквозь кольцо магнитный поток увеличивается. При этом в сплошном кольце возникает индукционный ток, а в кольце с разрезом ток циркулировать не может.

Отталкивание сплошного кольца показывает, что индукционный ток в нем имеет такое направление, что линии индукции магнитного поля, порожденного индукционным током, направлены противоположно линиям индукции внешнего поля магнита. Т.е ., кольцо и магнит будут обращены друг к другу одноименными полюсами.

При уменьшении магнитного потока (выдвигание магнита), индукционный ток имеет в нем такое направление, что линии индукции его магнитного поля совпадают по направлению с линиями индукции внешнего магнитного поля. Т.е., кольцо и магнит будут обращены друг к другу разноименными полюсами.

Таким образом, проследив за взаимодействием между кольцом и магнитом во всех случаях и сравнив его с направлением движения магнита, можно видеть, что взаимодействие между полюсами всегда препятствует движению магнита.

В 1833 году Эмилию ХристиановичуЛенцу удалось обобщить эти закономерности и сформулировать общее правило. Найденную им связь называют правилом Ленца: электромагнитная индукция создает в контуре индукционный ток такого направления, что созданное им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызывающего этот ток.

С помощью правила Ленца всегда можно определить направление индукционного тока. Для этого необходимо:

1) Выяснить причину возникновения индукционного тока (увеличивается или уменьшается магнитный поток через контур);

2) Определить направление вектора магнитной индукции индуцирующего магнитного поля;

3) Найти направление индукции магнитного поля индукционного тока (если изменение магнитного потока больше нуля, то вектора магнитной индукции индуцирующего магнитного поля и поля созданного индукционным токомпротивоположно направлены; если изменение магнитного потока меньше нуля, то вектора магнитной индукции индуцирующего магнитного поля и поля созданного индукционным токомсо направлены);

4) По направлению вектора магнитной индукции индукционного тока определить, пользуясь правилом буравчика, направление индукционного тока.

Теперь разберем частный случай электромагнитной индукции: возникновение индукционного тока в проводнике при изменении силы тока в нем.

Для этого рассмотрим электрическую цепь, состоящую из источника тока, ключа и проводника, силу тока в котором можно менять с помощью реостата. Как известно, вокруг проводника с током возникает магнитное поле, которое зависит от силы тока в цепи. При изменении силы тока произойдет изменение магнитной индукции этого поля, в результате чего в этом же проводнике возникнет индукционный ток. Такое явление называется самоиндукцией.

Таким образом, явление самоиндукции заключается в возникновении индукционного тока в проводнике при изменении силы тока в нем. При этом возникающий индукционный ток называется током самоиндукции.

Как известно, электрический ток, проходящий по контуру, создает вокруг него магнитное поле. Магнитный поток через контур этого проводника (его также называют собственным магнитным потоком) пропорционален модулю индукции магнитного поля внутри контура, а индукция магнитного поля в свою очередь пропорциональна силе тока в контуре. Следовательно, собственный магнитный поток через контур прямо пропорционален силе тока в контуре.

Коэффициент пропорциональности между силой тока в контуре и магнитным потоком, создаваемым этим током, называется индуктивностью контура. Эта физическая величина введена для оценивания способности проводника противодействовать изменению силы тока в нем.

Индуктивность контура зависит от размеров и формы контура, а также от магнитных свойств среды, в которой находится контур.

 

Единицей индуктивности в СИ является Гн (Генри), названная в честь американского ученого Джозефа Генри.

 

Индуктивность контура равна 1 Гн, если при силе постоянного тока 1 А магнитный поток через контур равен 1 Вб.

Явление самоиндукции можно наглядно продемонстрировать на опыте.

Соберем цепь, состоящую из двух параллельно подключенных к источнику тока одинаковых ламп. Последовательно с первой лампой включим реостат, а со второй — катушку с железным сердечником.

 

При замыкании цепи первая лампа загорается практически сразу, а вторая с заметным запаздыванием. Нарастанию тока в части цепи с катушкой препятствует возникающий ток самоиндукции, который, согласно правилу Ленца, препятствует нарастанию силы тока при включении цепи и убыванию силы тока в ней при выключении.

Явление самоиндукции подобно явлению инерции. Так же, как в механике нельзя мгновенно остановить движущееся тело, так и ток не может мгновенно приобрести определенное значение за счет явления самоиндукции.

Основные выводы:

– Правило Ленца гласит: электромагнитная индукция создает в контуре индукционный токтакого направления, что созданное им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызывающего этот ток.

– Явление самоиндукции заключается в возникновении индукционного тока в проводнике при изменении силы тока в нем.

– При этом возникающий индукционный ток называется током самоинду кции.

Прочитать параграф 10 и просмотреть видеолекцию по ссылке: https://www.youtube.com/watch?v=M2e0JbIym-I

Решить задачу В соленоиде, содержащем 1000 витков, магнитный поток равномерно убывает от 10 до 6мВб, в течение 20мс. Определить ЭДС индукции в соленоиде.

Домашнее задание сфотографировать или скан и прислать на почту helen. mails @ mail. ru

Задачи занятия

Изучить новую тему

Изучение нового материала

"Самоиндукция. Индуктивность"

 

«Науку часто смешивают с знанием.

Это глубокое недоразумение.

Наука есть не только знание, но и сознание,

т.е. умение пользоваться знанием»

В.О. Ключевский

Явление электромагнитной индукции состоит в том, что в замкнутом контуре при изменении магнитного потока в нем возникает электрический ток, который называют индукционным.

Закон электромагнитной индукции гласит: среднее значение ЭДС индукции в проводящем контуре пропорционально скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром.

Знак «минус», в математической записи закона, учитывает правило Ленца, согласно которому электромагнитная индукция создает в контуре индукционный ток такого направления, что созданное им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызывающего этот ток.

Электромагнитная индукция проявляется во всех случаях изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром. Современник Фарадея американский физик Джозеф Генри независимо от своего английского коллеги открыл некоторые из электромагнитных эффектов. В 1829 году Генри обнаружил, что ЭДС индукции возникает в неподвижном контуре и в отсутствии изменения внешнего магнитного поля. Оказалось, что изменяющийся электрический ток, проходящий в контуре, создает изменяющийся магнитный поток. Это явление было названо явлением самоиндукции.

Примечательно то, что и Генри и Фарадей работали над одной и той же проблемой. И пришли к одним и тем же выводам, касающихся как явления электромагнитной индукции, так и явления самоиндукции. При этом, Генри сделал свои открытия на несколько лет раньше, чем Майкл Фарадей. Но Генри был безответственно нетороплив при опубликовании результатов экспериментов, и Фарадей первым сообщил о своем успехе. Наконец, приоритет открытия электромагнитной индукции был отдан Фарадею, а Генри — открытие явления самоиндукции, которое он описал в той же самой статье, что и явление индукции,— в 1832 г.

Самоиндукция является важным частным случаем явления электромагнитной индукции. Если электрический ток в замкнутом проводящем контуре по каким-либо причинам изменяется, то изменяется и магнитное поле этого тока (т.е. индукция магнитного поля пропорциональна силе тока в контуре). Но при изменении индукции магнитного поля, создаваемого током, проходящим в контуре, изменяется и магнитный поток (т.е. магнитный поток будет пропорционален индукции магнитного поля). Следовательно, магнитный поток через поверхность, ограниченную контуром, пропорционален силе тока в контуре.

Коэффициент пропорциональности между магнитным потоком и силой тока Томсон (в последствии лорд Кельвин) в 1853 году предложил назвать «коэффициентом самоиндукции».

Коэффициент самоиндукции, который часто называют просто индуктивностью контура, обозначают L.

Индуктивность в СИ измеряют в Гн (генри).

[ L ] = [Гн]

Эта единица определяется на основании формулы

Индуктивность контура равна 1 Гн, если при силе постоянного тока в контуре 1 А магнитный поток через поверхность, ограниченную этим контуром, равен 1 Вб.

Индуктивность зависит от размеров и формы контура, а также от магнитных свойств среды, в которой этот контур находится.

Например, если взять однослойный соленоид, то его индуктивность будет определяться по формуле

где — это число витков, приходящихся на единицу длины соленоида,

S — площадь поверхности, ограниченной витком,

l — длина соленоида,

m — магнитная проницаемость среды.

Из формулы для магнитного потока следует, что изменить его можно изменяя силу тока в контуре, или его индуктивность, или и то и другое одновременно.

Согласно закону электромагнитной индукции изменяющийся магнитный поток создает в контуре ЭДС. Возникновение ЭДС индукции в контуре, которое вызвано изменением магнитного поля тока, проходящего в этом же контуре, называют явлением самоиндукции, а появляющуюся ЭДС — электродвижущей силой самоиндукции или ЭДС самоиндукции.

Обозначается ЭДС самоиндукции греческой буквой x_Si. Измеряется ЭДС самоиндукции в В (вольт).

[ x_Si ] = [В]

По закону электромагнитной индукции среднее значение ЭДС самоиндукции, возникающей в контуре прямо пропорциональна индуктивности контура и скорости изменения силы тока в контуре (при учете, что индуктивность контура остается постоянной).

Из этой формулы следует, что индуктивность — это физическая величина, численно равная ЭДС самоиндукции, возникающей в контуре при изменении силы тока на 1 А за 1 с.

Используя это выражение, можно дать второе определение единицы индуктивности: элемент электрической цепи обладает индуктивностью в 1 Гн, если при равномерном изменении силы тока в цепи на 1 А за 1 с в нем возникает ЭДС самоиндукции 1 В.

Поскольку контур замкнут, ЭДС самоиндукции создает в нем ток самоиндукции, силу которого определяют по закону Ома

где R — сопротивление контура.

Знак минус в формуле для ЭДС самоиндукции учитывает правило Ленца, согласно которому ток самоиндукции всегда направлен так, что он противодействует изменению тока, создаваемого источником. Если основной ток возрастает, то ток самоиндукции направлен против тока источника, если уменьшается, то направление тока источника и тока самоиндукции совпадают.

Как же пронаблюдать явление самоиндукции?

Для этого соберем электрическую цепь, состоящую из катушки с большой индуктивностью, резистора с электрическим сопротивлением, равным сопротивлению обмотки катушки, двух одинаковых лампочек, ключа и источника постоянного тока.

При замыкании цепи лампочка 2 начинает светиться практически сразу, а лампочка 1 с заметным опозданием. Происходит это из-за того, что при возрастании силы тока I ₁, созданного источником, на участке, образованном катушкой и лампочкой 1, ЭДС самоиндукции в катушке имеет такую полярность, что создаваемый ею ток самоиндукции направлен навстречу тока источника. В результате рост силы тока на этом участке цепи замедляется, и сила тока не сразу достигает своего максимального значения.

Явление самоиндукции можно также пронаблюдать и при размыкании цепи. Для этого соберем цепь, состоящую из катушки с большим количеством витков, намотанных на железном сердечнике, к зажимам которой параллельно подключена лампочка с большим электрическим сопротивлением по сравнению с сопротивлением обмотки катушки. В качестве источника тока возьмем источник с небольшим ЭДС.

При размыкании ключа сохраняется замкнутой часть цепи, состоящая из уже последовательно соединенных катушки и лампочки. Пока ключ замкнут, лампочка будет тускло светиться, так как отношение сил токов, проходящих через лампочку и катушку, обратно отношению их сопротивлений.

Однако при размыкании ключа можно увидеть, что лампочка ярко вспыхивает.

Почему это происходит?

Все дело в том, что при размыкании цепи сила тока в катушке убывает, что приводит к возникновению ЭДС самоиндукции. Возникающий в цепи ток самоиндукции, согласно правилу Ленца, совпадает по направлению с током катушки, не позволяя ему резко уменьшать силу тока. Это и обеспечивает вспышку лампочки.

Заметим, что явление самоиндукции имеет место в любых случаях изменения силы тока в цепи, содержащей индуктивность, или изменения самой индуктивности.

Вообще, явление самоиндукции подобно явлению инерции в механике.

Известно, что автомобиль не может мгновенно приобрести определенное значение скорости, как не может и мгновенно остановиться, как бы велика не была тормозящая сила.

Точно так же, за счет самоиндукции при замыкании цепи, сила тока не сразу достигает своего максимального значения, а нарастает постепенно. При выключении источника, ток сразу не прекращается — самоиндукция будет поддерживать его некоторое время, даже не смотря на большое сопротивление цепи.

Упражнения.

Задача: За промежуток времени 9,5 мс сила тока в катушке индуктивности равномерно возросла от 1,6 А до 2,4 А. При этом в катушке возникла ЭДС самоиндукции –14 В. Определите собственный магнитный поток в конце процесса нарастания тока.

Основные выводы:

– Явление возникновения ЭДС индукции в электрической цепи в результате изменения силы тока в этой же цепи, называют явлением самоиндукции.

– ЭДС самоиндукции равна произведению индуктивности контура и скорости изменения силы тока в нем.

– Индуктивность — это физическая величина, численно равная ЭДС самоиндукции, возникающей в контуре при изменении силы тока на 1 А за 1 с.

– Единицей измерения индуктивности в СИ является Гн (генри).

– Индуктивность контура равна 1 Гн, если при силе тока в контуре 1 А магнитный поток через поверхность, ограниченную этим контуром, равен 1 Вб.

 

Выполнение самостоятельной работы на двойных листах

Методические рекомендации

 по выполнению самостоятельной работы

По теме

«Электромагнитная индукция»

Цель занятия: Закрепить изученный материал в ходе решения задач.

МТО: методические рекомендации по выполнению самостоятельной работы, калькулятор, линейка, карандаш, пособие по физике, таблицы.

 

Содержание и последовательность выполнения заданий:

1.Решить данные задачи по следующему алгоритму:

- Запись условия задачи;

- Указание расчетной формулы;

- Решение задачи по указанной формуле.

- Запись ответа, указать выбранный ответ – «букву» из предложенных вариантов.

Метод: Решение задач на листах

Самостоятельная работа

Задача 1) Определите э.д.с. самоиндукции, если изменение силы тока равно 5мА, изменение времени 35мс, а индуктивность контура 0,9 Гн.

 

Задача 2) Определите индуктивность контура, если известно, что изменение силы тока равно 24мкА, изменение времени 38 пкс, а э.д.с. самоиндукции равно

 23 В.

 

Задача 3) Определите, чему равна энергия магнитного поля, если индуктивность контура равна 0,8 Гн, а сила тока 32 А.

 

Задача 4) Соленоид индуктивностью L=4 мГн содержит N=600 витков. Определить магнитный поток Ф, если сила тока I, протекающего по обмотке, равна 12 А.

Задача 5) В катушке индуктивностью 0,6 Гн сила тока равна 20 А. Какова энергия магнитного поля этой катушки? Как изменится энергия поля, если сила тока уменьшится вдвое?

После выполнения самостоятельной работы студент:

Должен знать: Определения и формулы по теме: электромагнитная индукция

Должен уметь: Решать задачи на нахождение: магнитного потока, индуктивности, э.д.с., энергии магнітного потока.

Домашнее задание:

1. Конспект – выучить.

2. Решить задачу:

Сколько витков должна содержать катушка с площадью поперечного сечения 50 см2, чтобы при изменении магнитной индукции от 0,2 до 0,3 Тл в течение 4 мс в ней возбуждалась ЭДС 10 В?

Постоянный ток

1.Какие условия, необходимые для возникновения и поддержания постоянного электрического тока?

2.Какие величины характеризуют электрический ток?

3.Расскажите закон Ома для участка цепи.

4.В чем заключается закон Ома для полной цепи?

5.Как могут соединяться проводники?

8.Дайте определения и формулы работы и мощности постоянного тока?

6.Сформулируйте закон Джоуля - Ленца.

7.Какое действие оказывает электрическое поле?

8. Ток в различных средах?

 

Домашнее задание и все материалы сфотографировать или скан и прислать на почту helen. mails @ mail. ru

Тема: Контрольная работа №2

Цель – закрепить полученные знания в ходе выполнения заданий

Контрольная работа №2

По теме:

Вариант 1

1.В стальном баллоне находится гелий массой 0,5 кг при температуре 10 ⁰С. Как изменится внутренняя энергия гелия, если его температура повысится до 30 ⁰С?

2. При прохождении 20 Кл электричества по проводнику сопротивлением 0,5 Ом совершается работа 100 Дж. Найдите время существования тока в проводнике.

3.Тепловой двигатель получает от нагревателя за одну секунду 7200 кДж теплоты и отдаёт холодильнику 5600 кДж. Каков КПД теплового двигателя?

4. С какой силой взаимодействуют два заряда по 10 нКл, находя­щиеся на расстоянии 3 см друг от друга?

5. Протон в магнитном поле индукцией 0,01 Тл описал окруж­ность радиусом 10 см. Найти скорость протона.

 

Контрольная работа №2

По теме:

Вариант 2

1.В стальном баллоне находится гелий массой 4 кг при температуре 18 ⁰С. Как изменится внутренняя энергия гелия, если его температура повысится до 30 ⁰С?

2. При прохождении 30 Кл электричества по проводнику сопротивлением 0,8 Ом совершается работа 300 Дж. Найдите время существования тока в проводнике.

3.Тепловой двигатель получает от нагревателя за одну секунду 8200 кДж теплоты и отдаёт холодильнику 5670 кДж. Каков КПД теплового двигателя?

4. С какой силой взаимодействуют два заряда по 12 нКл, находя­щиеся на расстоянии 4 см друг от друга?

5. Протон в магнитном поле индукцией 0,02 Тл описал окруж­ность радиусом 13 см. Найти скорость протона.

 

Конспект выцчить

Решить задачу

 

Самый высокогорный город мира — маленький перуанский шахтёрский городок Серро-де-Паско, расположенный в Центральных Андах на высоте 4380 метров над уровнем моря. На сколько будут отставать маятниковые часы за сутки, выверенные на уровне моря, если их поднять на эту высоту? Принять маятник в часах за математический, а R _з = 6370 км.

Домашнее задание и лекцию сфотографировать или скан и прислать на почту helen. mails @ mail. ru

ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ № 3

По теме

«Изучение колебаний математического маятника»

Цель работы: Изучение зависимости периода колебаний нитяного маятника от длины нити..

Оборудование: методические рекомендации по выполнению лабораторной работы, калькулятор, линейка, карандаш, груз с крючком (шарик), нить, штатив, часы с секундной стрелкой, измерительная лента.

Ознакомление с правилами техники безопасности:                                ТБ

Содержание и последовательность выполнения заданий:

1. Выполнить задание №А, Б, В.

2. Сделать вывод о проделанной практической работе.

3. Ответить на контрольные вопросы.

Методические рекомендации по выполнению и оформлению работы

1. Выполнить задание №А,Б,В.

Задание №А: Определить ускорение свободного падения, и период для этого:

1. В штативе закрепить груз на нити. Груз должен находиться на расстоянии 1-2 см от

пола.

2. Длина нити произвольная, отклоните груз в сторону на 5-8 см и отпустив его.

3. Подсчитайте время за 20-30 полных полных колебаний N.

4. Теперь измерьте длину маятника. L

5. Вычислите ускорение свободного падения по формуле:

g = 4 π²lN²

t²

Задание №Б: Повторить измерения дважды, для немного меньших длин маятника и большего числа колебаний результаты занести в таблицу №1.

Задание №В:   Оформление отчета по выполнению работы.

Результаты измерений запишите в таблицу:

таблица №1.

Задание №С: Определить период колебаний

1. Определите время 10-50 полных колебаний (повторите опыт изменив начальное отклонение) Т и частоту.

2. Так же повторить опыт изменив массу груза 100, 200, 300гр

3. Теперь измерьте длину маятника. l,м (1 метр и 0,25м) и повторите опыт.

Все данные занести в таблицу№2

4. Сравните результаты опытов в 3 задании рассчитав соотношение по формуле                   

                                                l ₁ / l ₂ = T ₁ ² / T ₂ ²

Таблица №2

№ опыта	l , м	^частота	T	m, кг	N	А,м	t,с
		*	*		один.	один.	*
		*	*		один.	*	*
		*	*	*	один.	один.	*
		*	*	*	один.	один.	*
		*	*	*	один.	один.	*
	*	*	*		один.	один.	*
	*	*	*		один.	один.	*

По теме

«Механические колебания»

Цель занятия: Закрепить изученный материал в ходе решения задач.

МТО: методические рекомендации по выполнению самостоятельной работы, калькулятор, линейка, карандаш, пособие по физике, таблицы.

 

Содержание и последовательность выполнения заданий:

1.Решить данные задачи по следующему алгоритму:

- Запись условия задачи;

- Указание расчетной формулы;

- Решение задачи по указанной формуле.

- Запись ответа, указать выбранный ответ – «букву» из предложенных вариантов.

Метод: Решение задач в тетрадях.

 

Самостоятельная работа

Задача №1 Частота колебаний крыльев комара 500 Гц, а период колебаний крыльев шмеля 4 мс. Какое из насекомых и на сколько больше сдела­ет при полете взмахов крыльями за 2 минуты?

Задача №2 Найти период и частоту колебаний груза массой m на пружине, жесткость которой равна к.

 

№	m,кг	к, Н/м
1	0,4	9
2	0,32	12

Задача №3 Найти массу груза, который на пружине жесткостью 546 Н/м делает 45 колебаний за 26 с.

Задача№4 Найти период и частоту колебаний математического маятника, длина нити которого равна l. Решить задачу при длине нити, равной: 0,734м.

Д.з. – конспект выучить

Домашнее задание и лекцию сфотографировать или скан и прислать на почту helen. mails @ mail. ru

 

 

Применение ультразвука.

1. Медицина.

· Ультразвуковая диагностика (УЗИ)

Ультразвук используется для диагностики, терапевтического и хирургического лечения в различных областях клинической медицины. Способность ультразвука без существенного поглощения проникать в мягкие ткани организма и отражаться от акустических неоднородностей используется для исследования внутренних органов. Ультразвуковые методы диагностики в ряде случаев позволяют более тонко различать структуру тканей, чем рентгеновские. Так обнаруживаются опухоли мягких тканей, часто не различимые др. способами.

· Ультразвуковая терапия

Ультразвук применяют в акушерстве для диагностического исследования плода и беременной женщины, в нейрохирургии — для распознавания опухолей в головном мозге (эхоэнцефалография), в кардиологии — для изучения гемодинамики, выявления гипертрофии мышцы сердца. Микромассаж тканей, активация процессов обмена и локальное нагревание тканей.

· Ультразвуковая хирургия

- связана с разрушением тканей собственно звуковыми колебаниями: применяется фокусированный ультразвук с частотами порядка 106— 107 гц,

- с наложением ультразвуковых колебаний на хирургический инструмент: колебания на частотах 20—75 кгц с амплитудой 10—50 мкм. Ультразвуковые инструменты применяются для рассечения мягких и костных тканей, позволяя при этом существенно уменьшать усилие резания, кровопотери и болевые ощущения.

· Травматологии и ортопедия

Ультразвук используют для сварки сломанных костей: при этих операциях костной стружкой, смешанной с жидкой пластмассой, заполняют пространство между костными отломками; под действием ультразвука образуется их соединение.

В настоящее время лечение ультразвуковыми колебаниями получили очень большое распространение. Используется, в основном, ультразвук частотой от 22 – 44 кГц и от 800 кГц до 3 МГц. Глубина проникновения ультразвука в ткани при ультразвуковой терапии составляет от 20 до 50 мм, при этом ультразвук оказывает механическое, термическое, физико-химическое воздействие, под его влиянием активизируются обменные процессы и реакции иммунитета. Ультразвук используемых в терапии характеристик обладает выраженным обезболивающим, спазмолитическим, противовоспалительным, противоаллергическим и общетонизирующим действием, он стимулирует крово- и лимфообращение, как уже было сказано, процессы регенерации; улучшает трофику тканей. Благодаря этому ультразвуковая терапия нашла широкое применение в клинике внутренних болезней, в артрологии, дерматологии, отоларингологии и др.

1. Техника.

· Ультразвуковые толщиномеры

Используя явление отражения на границе различных сред, конструируют ультразвуковые приборы для измерения размеров изделий, для определения уровня жидкости в больших, недоступных для прямого измерения ёмкостях.

· Ультразвуковые дефектоскопы

Объединенные с компьютером, помогают контролировать качество сварных швов, бетонных опор и плит, а также для целей неразрушающего контроля изделий из твёрдых материалов (рельсов, крупных отливок, качественного проката и т.д.).

· Ультразвуковой микроскоп

Даёт возможность видеть те или иные предметы в непрозрачной для света среде.

· Ультразвуковая голография

· Гидроакустика (эхолот, гидролокатор)

Упругие волны являются единственным видом волн, хорошо распространяющимся в морской воде. На принципе отражения ультразвуковых импульсов от препятствий, возникающих на пути их распространения.

· Ультразвуковую аппаратуру также с успехом применяют для резки и сверления металлов, стекла и других материалов.

· Ультразвук можно использовать для измельчения вещества – например, для приготовления тонко размолотого цемента или асбеста, для получения однородных эмульсий, для очистки жидкости или газа от примесей.

· С помощью сфокусированного пучка ультразвуковых волн распыляют некоторые жидкости, например, ароматические вещества, лекарственные препараты. Получающийся «ультразвуковой туман», как правило, более качественный, чем аэрозольный. И сам этот метод экологически более безопасный, так как можно отказаться от фторсодержащих газов, которые используются в аэрозольных баллончиках.

Ультразвук в природе.

Целый ряд животных способен воспринимать и излучать частоты упругих волн значительно выше 20 кгц. Так, птицы болезненно реагируют на ультразвуковые частоты более 25 кгц, что используется, например, для отпугивания чаек от водоёмов с питьевой водой. Мелкие насекомые при своём полёте создают ультразвуковые волны. Летучие мыши, имея совсем слабое зрение, или вовсе не имея его, ориентируются в полёте и ловят добычу методом ультразвуковой локации. Они излучают своим голосовым аппаратом ультразвуковые импульсы с частотой повторения несколько Гц и несущей частотой 50—60 кГц. Дельфины излучают и воспринимают ультразвук до частот 170 кГц; метод ультразвуковой локации у них развит, по-видимому, ещё совершеннее, чем у летучей мыши.

Инфразвук — упругие волны с частотой менее 16 Гц.

 

Медузы и инфразвуки

 

На краю купола медузы расположены примитивные глаза, статоцисты и слуховые колбочки. Размеры их сравнимы с размерами булавочной головки. С их помощью медузы воспринимают инфразвуки с частотой 8—13 Гц.

Перед штормом усиливающийся ветер срывает гребни волн и захлёстывает их. Каждое такое захлопывание воды на гребне волны порождает акустический удар, создаются инфразвуковые колебания, расходящиеся на сотни километров, их улавливает медуза. Купол медузы усиливает инфразвуковые колебания как рупор, и передаёт на слуховые колбочки. Восприняв этот сигнал, медузы уходят на дно за 20 часов до начала шторма на данной местности.

Бионики создали технику, предсказывающую бури, работа которых основана на принципе работы инфрауха медузы. Такой прибор может предупредить о готовящейся буре за 15 часов, а не за два, как обычный морской барометр.

Вопрос 1

Какое физическое явление приводит к возникновению эха?

Варианты ответов

· Преломление звука

· Усиление звука

· Отражение звука

· Среди ответов нет правильного

Вопрос 2

В какой среде звуковые волны распространяются с максимальной скоростью?

Варианты ответов

· В твердых телах

· В жидкостях

· В газах

· В вакууме

Вопрос 3

На каком расстоянии от корабля находится айсберг, если посланный гидролокатором ультразвуковой сигнал был принят обратно через 3 с? Скорость ультразвука в воде принять равной 1600 м/с.

Варианты ответов

· 600 м

· 1000 м

· 2250 м

· 4600 м

Вопрос 4