Содержание

Физические поля - это... Что такое Физические поля?

Физические поля

пространство, в котором проявляются физические свойства материального объекта в результате его взаимодействия с окружающей средой. Основные виды Ф.п.: акустические, электромагнитные, магнитные, электрические, тепловые, динамические и гравитационные. Они являются объективным проявлением объекта и используются для его обнаружения, опознавания и наблюдения за его деятельностью.


EdwART. Словарь терминов МЧС, 2010

  • Физическая защита атомной электростанции
  • Физическое загрязнение

Смотреть что такое "Физические поля" в других словарях:

  • Физические поля —    пространство, в котором проявляются физические свойства материального объекта в результате его взаимодействия с окружающей средой. Основными ФП являются: акустические, электромагнитные, магнитные, электрические, тепловые, динамические и… …   Гражданская защита. Понятийно-терминологический словарь

  • Физические поля корабля — (судна) пространство, в котором проявляются физические свойства, присущие кораблю как материальному объекту или возникающие в результате его взаимодействия с окружающей средой. Основными физическими полями корабля (судна) являются: акустическое,… …   Морской словарь

  • физические поля земли — представлены гравитационным, магнитным, геометрическим и электрическим полями и изучаются соответствующими отраслями наук. Гравиметрия изучает закономерности пространственного строения и изменения гравитационного поля Земли и определяет фигуру… …   Географическая энциклопедия

  • Физические поля корабля — пространство, в котором проявляются физические свойства, присущие кораблю как материальному объекту или возникающие в результате его взаимодействия с окружающей средой. Основными Ф. п. корабля являются: акустическое, гидроакустическое,… …   Словарь военных терминов

  • поля геофизические — Различные естественные и искусственные физические поля, обусловленные взаимодействием нейтральных или заряженных материальных тел, элементарных частиц и квантов энергии. Примечание К геофизическим полям относятся: гравитационные, магнитные,… …   Справочник технического переводчика

  • ПОЛЯ ФИЗИЧЕСКИЕ — особая форма материи; физ. система с бесконечно большим числом степеней свободы. Примерами П. ф. могут служить эл. магн, и гравитац. поля, поле яд. сил, а также волновые (квантованные) поля, соответствующие разл. элем. ч цам. Понятие поля… …   Физическая энциклопедия

  • ПОЛЯ ФИЗИЧЕСКИЕ — ПОЛЯ ФИЗИЧЕСКИЕ, особая форма материи, создаваемая так называемыми источниками поля физического, например: электрическое и магнитное поле создается заряженными частицами, а гравитационное любыми частицами, обладающими массой. Поле физическое… …   Современная энциклопедия

  • Поля физические — ПОЛЯ ФИЗИЧЕСКИЕ, особая форма материи, создаваемая так называемыми источниками поля физического, например: электрическое и магнитное поле создается заряженными частицами, а гравитационное любыми частицами, обладающими массой. Поле физическое… …   Иллюстрированный энциклопедический словарь

  • Физические свойства —         горных пород (a. physical properties of rocks; н. physische Eigenschaften der Gesteine; ф. proprietes physiques des roches; и. caracteristicas fisicas de rocas, propiedades fisicas de rocas, particularidades fisicas de rocas) внутренние,… …   Геологическая энциклопедия

  • Поля физические —         особая форма материи; физическая система, обладающая бесконечно большим числом степеней свободы. Примерами П. ф. могут служить электромагнитное и гравитационное поля, поле ядерных сил, а также волновые (квантованные) поля, соответствующие …   Большая советская энциклопедия

Книги

  • Физические поля. Материалистическая концепция классической физики, А. А. Лучин. Со времен Фарадея о полях написано много, но все неверно. Техника опять пришла на помощь науке и начала создавать поля в электронике и радиотехнике, нужные для быта, производства и обороны.… Подробнее  Купить за 359 руб
  • Физические поля. Материалистическая концепция классической физики, Лучин А.А.. Со времен Фарадея о полях написано много, но все неверно. Техника опять пришла на помощь науке и начала создавать поля в электронике и радиотехнике, нужные для быта, производства и обороны.… Подробнее  Купить за 322 руб
  • Физические поля и их материи. Проникновение в загадки микро- и макромиров, А. А. Лучин. В современной релятивистской физике электродинамика базируется на представлениях 200-летней давности. Открытия Томсоном электрона, Резерфордом - структуры атома попали под прессинг работы… Подробнее  Купить за 293 руб
Другие книги по запросу «Физические поля» >>

Урок 10. электромагнитные волны - Физика - 11 класс

Физика, 11 класс

Урок 10. Электромагнитные волны

Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке:

  1. Основные положения электромагнитной теории Максвелла и опытное доказательство Герцем существования электромагнитных волн.
  2. Электромагнитная волна и её характеристики, вихревое поле, шкала электромагнитных волн.

Глоссарий по теме

Вихревым электрическим полем называется поле, силовые линии которого нигде не начинаются и не заканчиваются, представляют собой замкнутые линии.

Электромагнитное поле – особая форма материи, осуществляющая электромагнитное взаимодействие.

Электромагнитные волны – это электромагнитные колебания, распространяющееся в пространстве с конечной скоростью.

Точечный источник излучения – это источник, размеры которого много меньше расстояния, на котором оценивается его действие, и он посылает электромагнитные волны по всем направлениям с одинаковой интенсивностью.

Плотностью потока электромагнитного излучения называют отношение электромагнитной энергии переносимой волной за время через перпендикулярную лучам поверхность площадью S, к произведению площади на время.

Основная и дополнительная литература по теме урока:

Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н.. Физика.10 класс. Учебник для общеобразовательных организаций М.: Просвещение, 2016. – С. 140-150

Рымкевич А.П. Сборник задач по физике. 10-11 класс.-М.:Дрофа,2009.- С.20-22

Основное содержание урока

Часто вы слышите от заботливых мам: «Не клади телефон под подушку! Не сиди долго за компьютером. Не находись долго около микроволновки! Не носи телефон в кармане! Вредно для здоровья, опасно для жизни, есть риск заболеть раковыми заболеваниями, действуют электромагнитные волны».

Вселенная-это океан электромагнитных излучений. Человек живет в нем, не замечая волн, проникающих в окружающее пространство. Включив лампочку или греясь у камина, человек заставляет источник этих волн работать, не задумываясь об их свойствах. Открытие природы электромагнитного излучения, позволило человечеству в течение XX века освоить и ввести в эксплуатацию различные его виды.

Сегодня мы поговорим об электромагнитных волнах, что это? Каковы его характеристики?

Когда мы слышим слово "волна", что вы себе представляете? Волны на море, на реке, волна в ванной комнате, и т.д. это механические волны. Механика переводится как движение. Мы их видим и способны определить его характеристики. Вспомним, какие величины характеризуют механические волны.

Период – это время, за которое совершается одно колебание. Период обозначается буквой Т, измеряется в секундах. Определяется по формуле:

Частота – это число колебаний в единицу времени. Частота - обозначается буквой ν (ню), измеряется в герцах Гц и определяется по формуле:

Амплитуда – это наибольшее отклонение от положения равновесия. Амплитуда – обозначается буквой А, измеряется в метрах.

Длина волны - это кратчайшее расстояние между точками, колеблющимися в одинаковых фазах. Обозначается буквой лямбда λ, измеряется в метрах м,

Скорость - υ, м/с

Механические волны имеют много общего с электромагнитными волнами, но есть и существенные различия. Они распространяются в твердой, жидкой, газообразной среде, можем ли мы обнаружить их нашими чувствами? Да, в твердых средах-это могут быть землетрясения, колебания струн музыкальных инструментов. В жидкости - волны в море, в газах-это распространение звуков. С электромагнитными волнами не все так просто. Мы не чувствуем и не осознаем, сколько электромагнитных волн пронизывает наше пространство. Радиоволны, телевизионные волны, солнечный свет, Wi-Fi, излучение мобильного телефона и многое другое являются примерами электромагнитного излучения. Если бы мы могли видеть их, мы не смогли бы видеть друг друга за столькими электромагнитными волнами. Электромагнитные волны играют огромную роль в жизни современного человека - с их помощью мы передаем информацию, общаемся, обмениваемся данными, изучаем окружающий мир и многое другое. Сегодня мы должны понять понятие электромагнитных волн, выяснить, как получить электромагнитные волны и какими свойствами они обладают.

Какова история открытия электромагнитных волн? В 1820 году Эрстед обнаружил действие электрического тока на магнитную стрелку, что привело к возникновению новой области физики - электромагнетизма. В 1831 году Фарадей открыл явление электромагнитной индукции: переменное магнитное поле создает переменный электрический ток. В 1864 году Максвелл предположил, что при изменении электрического поля возникает вихревое магнитное поле. В 1887 году Герц экспериментально подтвердил гипотезу Максвелла о существовании электромагнитного поля.

Для подтверждения гипотезы Максвелла о существовании электромагнитного поля необходимо было экспериментально открыть электромагнитные волны. Это сделал немецкий физик Генрих Герц, который использовал устройство, названное в его честь вибратором Герца-открытый колебательный контур.

Генрих Герц

(1857–1894)

Простейшая система, в которой возникают электромагнитные колебания, называется колебательным контуром.

Для того, чтобы иметь колебания в цепи, необходимо зарядить конденсатор. В результате периодической перезарядки конденсатора в цепи возникают колебания. Между обкладками конденсатора возникает переменное электрическое поле. А вокруг него переменное магнитное поле, вихрь и вихрь переменного электрического поля и др. Таким образом, в пространстве электромагнитное поле распространяется в виде электромагнитных волн. Генри Герц измерил частоту ν гармонических колебаний в цепи и длину λ электромагнитной волны и определил скорость электромагнитной волны:

υ = λ·ν

Значение скорости электромагнитной волны, полученное в эксперименте Герца, совпало со значением скорости электромагнитной волны по гипотезе Максвелла с = 299 792 458 м = 300 000 км/с. Чтобы сделать излучение более интенсивным, необходимо увеличить циклическую частоту. По формуле: ω=1/√(L∙C) частота зависит от индуктивности катушки и емкости конденсатора. Так, необходимо уменьшить индуктивность L и электрическую емкость C. для этого необходимо уменьшить количество витков катушки и раздвинуть обкладки конденсатора. Закрытый колебательный контур превращается в открытый – прямой проводник. Проводник был разрезан, оставляя зазор, чтобы поставить шары и зарядить до высокой разности потенциалов. В результате между шариками проскакивала искра. Возбуждая в вибраторе с помощью источника высокого напряжения, серии импульсов быстроизменяющегося тока, Герц получал электромагнитные волны высокой частоты. Электромагнитные волны регистрировались Герцем с помощью приемного вибратора (резонатора), который является тем же устройством, что и излучающий вибратор

Итак, процесс взаимного порождения электрического поля переменным магнитным полем и изменение магнитного поля электрическое поле может продолжать распространяться, захватывая новые области пространства. Переменные электрическое и магнитное поля, распространяющиеся в пространстве и генерирующие друг друга, называются электромагнитной волной.

Электромагнитное поле-особая форма материи, осуществляющая электромагнитное взаимодействие. И это поле имеет совершенно иную природу, чем электростатическое. Линии натяжения не имеют начала и конца, они замкнуты. Отсюда и название вихревого поля. Вихревое электрическое поле-это поле, силовые линии которого не начинаются и не заканчиваются нигде, а являются замкнутыми линиями.

Чем быстрее меняется магнитная индукция, тем больше напряженность электрического поля. Сила, действующая на заряд со стороны вихревого электрического поля, равна:

Но, в отличие от электростатического поля, работа вихревого электрического поля на замкнутой линии не равна нулю. Так как при перемещении заряда вдоль замкнутой линии напряженности электрического поля работа на всех участках пути имеет один и тот же знак, потому, что сила и перемещение совпадают по направлению.

Согласно теории Максвелла, электромагнитная волна переносит энергию. Энергия электромагнитного поля волны в данный момент времени меняется периодически в пространстве с изменением векторов  и Электрическое и магнитное поля в электромагнитной волне перпендикулярны друг к другу, причем каждое из них перпендикулярно к направлению распространения волны:

Таким образом, электромагнитная волна является поперечной волной. Электромагнитная волна излучается колеблющимися зарядами, при этом важно, чтобы заряды двигались с ускорением. Электромагнитная волна, как и механическая, характеризуется периодом и частотой колебаний, длиной волны и скоростью распространения. Период Т – это время одного колебания. Частота ν – это число колебаний за одну секунду. Длина волны λ — это расстояние, на которое распространяется электромагнитная волна за время одного периода. В вакууме для электромагнитной волны период Т и частота ν и длина волны λ связаны соотношениями:

Герц не только открыл электромагнитные волны, но и показал, что они ведут себя подобно другим волнам. Они поглощаются, отражаются, преломляются, наблюдаются явления интерференции и дифракции волн. Вычисленная на основании гипотезы Максвелла скорость электромагнитной волны совпала с наблюдаемой в опытах скоростью света. Это совпадение позволило предположить, что свет является одним из видов электромагнитных волн.

Свойства электромагнитных волн:

Отражение электромагнитных волн: волны хорошо отражаются от металлического листа, причем угол падения равен углу отражения;

Поглощение волн: электромагнитные волны частично поглощаются при переходе через диэлектрик;

Преломление волн: электромагнитные волны меняют свое направление при переходе из воздуха в диэлектрик;

Интерференция волн: сложение волн от когерентных источников;

Дифракция волн: отгибание волнами препятствий.

Фронтом волны называется геометрическое место точек, до которых дошли возмущения в данный момент времени. Поверхность равной фазы называется волновой поверхностью. Плоской волной называется волна, у которой волновая поверхность - плоскость. Линия, перпендикулярная волновой поверхности, называется лучом. Электромагнитная волна, как мы уже сказали, переносит энергию. Луч указывает направление, в котором волна переносит энергию. Тогда для плоской электромагнитной волны скорость, которой перпендикулярна поверхности площадью s, то можно ввести понятие плотность потока излучения. Плотностью потока электромагнитного излучения называют отношение электромагнитной энергии переносимой волной за время через перпендикулярную лучам поверхность площадью S, к произведению площади на время.

Иногда ее называют интенсивностью волны. Плотностью потока электромагнитного излучения пропорциональна четвертой степени циклической частоты.

Источники излучения электромагнитных волн разнообразны, но самым простым является точечный источник. Точечный источник излучения – это источник, размеры которого много меньше расстояния, на котором оценивается его действие, и он посылает электромагнитные волны по всем направлениям с одинаковой интенсивностью (например, звёзды).

Длина электромагнитных волн различна: от значений порядка 1013 м (низкочастотные колебания) до 10-10 м (γ-лучи). Свет составляет ничтожную часть широкого спектра электромагнитных волн. Принято выделять низкочастотное излучение, радиоволны, инфракрасное излучение, видимое излучение, ультрафиолетовое излучение, рентгеновское излучение, -излучение. Атомные ядра испускают самое коротковолновое -излучение. Особого различия между отдельными излучениями нет. Излучения различной длины волны отличаются друг от друга по способу их получения (излучение антенны, тепловое излучение, излучение при торможении быстрых электронов и др.) и методам регистрации. Электромагнитные волны обнаруживаются, в конечном счете, по их действию на заряженные частицы. В вакууме излучение любой длины волны распространяется со скоростью 300 000 км/с. Если мысленно разложить эти виды по возрастанию частоты или убыванию длины волны, то получится широкий непрерывный спектр – шкала электромагнитных излучений.

Сегодня мы знаем, что к опасным видам излучения относятся: гамма-излучение, рентгеновские лучи и ультрафиолетовое излучение, остальные – безопасны. Распределение электромагнитных излучений по диапазонам условное и резкой границы между областями нет. Вся шкала электромагнитных волн является подтверждением того, что все излучения обладают одновременно квантовыми и волновыми свойствами.

В зависимости от своей частоты или длины волны электромагнитные волны имеют различное применение. Они несут людям пользу и вред. Бытовые обогревательные приборы, приборы для приготовления еды, телефоны, компьютеры, вышки сотовой связи и телебашни, электропровода излучают электромагнитные волны. Больше других источников электромагнитные волны у нас дома излучают мобильные телефоны, микроволновые печи, холодильники, электрические кухонные плиты. Самым мощным источником излучения являются линии электропередач, и строить жилые дома под ними, воспрещено. Антенны радиопередатчиков нельзя устанавливать на сооружениях, в которых живут люди. Эмбрионы и ткани, находящиеся в стадии роста, больше всего подвержены влиянию волн, воздействуют электромагнитное поле на центральную нервную систему и мышцы тела. Это влияние становится причиной бессонницы и дисфункций в неврологической области, нарушения частоты биений сердца и скачков давления. Но есть, и полезные свойства электромагнитных волн. Их используют в физиотерапевтическом лечении некоторых болезней так как они способствуют быстрому заживлению тканей, останавливает развитие воспалительных процессов. Мы сегодня исключить полностью общение с электромагнитными волнами не можем, но чтобы обезопасить себя дома, надо грамотно устанавливать бытовые устройства в комнатах.

Итак, свойства электромагнитных волн:

1. Электромагнитная волна представляет собой распространение в пространстве с течением времени переменных (вихревых) электрических и магнитных полей.

2. Электромагнитные волны излучаются зарядами, которые движутся с ускорением, например, при колебаниях. Причем, чем больше ускорение колеблющихся зарядов, тем больше интенсивность излучения волны.

3. Векторы  и в электромагнитной волне перпендикулярны друг другу и перпендикулярны направлению распространения волны.

4.Электромагнитная волна является поперечной.

Разбор тренировочного задания

1. Определить, на какой частоте работает передатчик, если длина излучаемых им волн равна 200 м.

Дано:

𝛌=200 м

с=3·108 м/с

𝞶 -?

Решение:

Частоту выражаем через длину волны и скорость.

Ответ:

2. Ёмкость конденсатора колебательного контура Какова индуктивность катушки контура, если идет прием станции, работающей на длине волны 1000 метров?

Дано:

𝛌= 1000 м

с=3·108 м/с

L- ?

Решение:

Формула Томсона для периода колебаний:

Период колебаний выражаем через длину волны и скорость:

Ответ:

Материалы для организации дистанционного обучения. Физика (7-9 классы)

Класс Название урока Ссылка на учебные материалы
7 Что изучает физика. Некоторые физические термины. Наблюдение и опыт https://resh.edu.ru/subject/lesson/2603/start/
7 Физика и техника

https://www.youtube.com/watch?v=Eta9kBhh03U 

7 Физические величины и их измерение. Измерение и точность измерения. Определение цены деления шкалы измерительного прибора. Определение объёма твёрдого тела https://resh.edu.ru/subject/lesson/2602/start/
7 Человек и окружающий его мир https://resh.edu.ru/subject/lesson/1526/start/
7 Строение вещества. Молекулы и атомы. Измерение размеров малых тел https://resh.edu.ru/subject/lesson/1533/start/
7 Броуновское движение. Диффузия. Взаимное притяжение и отталкивание молекул. Смачивание и капиллярность https://resh.edu.ru/subject/lesson/1534/start/
7 Агрегатные состояния вещества. Обобщение темы «Строение вещества» https://resh.edu.ru/subject/lesson/1532/start/
7 Механическое движение https://resh.edu.ru/subject/lesson/1488/start/
7 Виды механического движения. Равномерное и неравномерное движение

https://infourok.ru/videouroki/468 

https://infourok.ru/videouroki/421 

7 Скорость https://resh.edu.ru/subject/lesson/1525/start/
7 Инерция. Взаимодействие тел и масса. Измерение массы тела на уравновешенных рычажных весах https://resh.edu.ru/subject/lesson/1531/start/
7 Плотность и масса. Определение плотности твёрдого тела с помощью весов и измерительного цилиндра https://resh.edu.ru/subject/lesson/2601/start/
7 Решение задач по теме «Движение, взаимодействие, масса». Обобщение по теме «Движение, взаимодействие, масса» https://resh.edu.ru/subject/lesson/2974/start/
7 Сила. Сила тяжести https://resh.edu.ru/subject/lesson/2756/start/
7 Равнодействующая сила https://resh.edu.ru/subject/lesson/2973/start/
7 Сила упругости. Закон Гука. Динамометр. Градуировка динамометра. Исследование зависимости силы упругости от удлинения пружины. Определение коэффициента упругости пружины https://resh.edu.ru/subject/lesson/2600/start/
7 Вес тела. Невесомость https://resh.edu.ru/subject/lesson/2599/start/
7 Сила трения. Силы в природе и технике https://resh.edu.ru/subject/lesson/1536/start/
7 Решение задач по теме «Силы вокруг нас». Обобщение по теме «Силы вокруг нас» https://resh.edu.ru/subject/lesson/2972/start/
7 Давление. Способы увеличения и уменьшения давления. Определение давления эталона килограмма https://resh.edu.ru/subject/lesson/2971/start/
7 Природа давления газов и жидкостей. Давление в жидкости и газе. Закон Паскаля

https://resh.edu.ru/subject/lesson/2598/start/

https://mosobr.tv/release/7846

7 Расчёт давления жидкости на дно и стенки сосуда https://resh.edu.ru/subject/lesson/1537/start/
7 Сообщающиеся сосуды. Использование давления в технических устройствах https://resh.edu.ru/subject/lesson/1538/start/
7 «Решение задач по теме «Давление твёрдых тел, жидкостей и газов». Обобщение по теме «Давление твёрдых тел, жидкостей и газов» https://resh.edu.ru/subject/lesson/2970/start/
7 Вес воздуха. Атмосферное давление. Измерение атмосферного давления. Опыт Торричелли https://resh.edu.ru/subject/lesson/1535/start/
7 Приборы для измерения давления. Решение задач по теме «Атмосфера и атмосферное давление». Обобщение темы «Атмосфера и атмосферное давление» https://resh.edu.ru/subject/lesson/2969/start/
7 Действие жидкости и газа на погружённое в них тело https://resh.edu.ru/subject/lesson/2968/start/
7 Закон Архимеда. Плавание тел. Воздухоплавание https://resh.edu.ru/subject/lesson/2967/start/
7 Решение задач по теме «Закон Архимеда. Плавание тел». Обобщение по теме «Закон Архимеда. Плавание тел» https://resh.edu.ru/subject/lesson/2966/start/
7 Механическая работа. Мощность https://resh.edu.ru/subject/lesson/2965/start/
7 Энергия. Потенциальная и кинетическая энергия. Закон сохранения механической энергии. Изучение изменения потенциальной и кинетической энергий тела при движении тела по наклонной плоскости https://resh.edu.ru/subject/lesson/2597/start/
7 Источники энергии. Невозможность создания вечного двигателя. Решение задач по теме «Работа, мощность, энергия». Обобщение по теме «Работа, мощность, энергия» https://resh.edu.ru/subject/lesson/2964/start/
7 Простые механизмы https://mosobr.tv/release/7929
7 Рычаг и наклонная плоскость. Проверка условия равновесия рычага https://resh.edu.ru/subject/lesson/2963/start/
7 Блоки и система блоков. «Золотое правило» механики. Коэффициент полезного действия. Определение коэффициента полезного действия наклонной плоскости https://resh.edu.ru/subject/lesson/2962/start/
7 Решение задач по теме «Простые механизмы. «Золотое правило» механики. Обобщение по теме «Простые механизмы. «Золотое правило» механики» https://resh.edu.ru/subject/lesson/2596/start/
7 Виды механического движения. Равномерное и неравномерное движение https://infourok.ru/videouroki/468
7 Средняя скорость https://infourok.ru/videouroki/422
8 Температура и тепловое движение. Внутренняя энергия. Способы изменения внутренней энергии https://resh.edu.ru/subject/lesson/2595/start/
8 Теплопроводность. Конвекция. Излучение https://resh.edu.ru/subject/lesson/2594/start/
8 Количество теплоты. Удельная теплоёмкость. Расчёт количества теплоты https://resh.edu.ru/subject/lesson/2989/start/
8 Решение задач по теме «Внутренняя энергия». Обобщение по теме «Внутренняя энергия» https://resh.edu.ru/subject/lesson/2988/start/
8 Агрегатные состояния вещества https://resh.edu.ru/subject/lesson/2987/start/
8 Плавление и отвердевание кристаллических тел https://resh.edu.ru/subject/lesson/1539/start/
8 Удельная теплота плавления. Плавление аморфных тел https://resh.edu.ru/subject/lesson/2986/start/
8 Испарение и конденсация. Насыщенный пар. Кипение. Удельная теплота парообразования https://resh.edu.ru/subject/lesson/2985/start/
8 Влажность воздуха. Обобщение по теме «Изменения агрегатного состояния вещества» https://resh.edu.ru/subject/lesson/2984/start/
8 Энергия топлива. Принципы работы тепловых двигателей. Двигатель внутреннего сгорания. Паровая турбина. Реактивный двигатель. Холодильные машины. Тепловые машины и экология. Обобщение по теме «Тепловые двигатели» https://resh.edu.ru/subject/lesson/2593/start/
8 Электроскоп. Проводники и диэлектрики. Делимость электрического заряда. Электрон. Электризация тел. Электрический заряд https://resh.edu.ru/subject/lesson/2983/start/
8 Строение атомов. Ионы. Природа электризации тел. Закон сохранения заряда. Электрическое поле. Электрические явления в природе и технике https://resh.edu.ru/subject/lesson/1540/start/
8 Обобщение по теме «Электрическое поле» https://resh.edu.ru/subject/lesson/2592/start/
8 Электрический ток. Источники электрического тока. Гальванические элементы. Аккумуляторы. Электрический ток в различных средах. Примеры действия электрического тока https://resh.edu.ru/subject/lesson/2591/start/
8 Применение теплового действия электрического тока https://infourok.ru/videouroki/481
8 Электрическая цепь. Направление электрического тока. Сила тока https://resh.edu.ru/subject/lesson/2982/start/
8 Электрическое напряжение https://resh.edu.ru/subject/lesson/3126/start/
8 Электрическое сопротивление. Закон Ома https://resh.edu.ru/subject/lesson/2590/start/
8 Решение задач по теме «Электрический ток» https://resh.edu.ru/subject/lesson/2589/start/
8 Расчёт сопротивления проводника https://resh.edu.ru/subject/lesson/2980/start/
8 Последовательное и параллельное соединение проводников https://resh.edu.ru/subject/lesson/3246/start/
8 Сопротивление при последовательном и параллельном соединении проводников. Работа электрического тока. Закон Джоуля–Ленца https://resh.edu.ru/subject/lesson/2981/start/
8 Мощность электрического тока. Электрические нагревательные приборы https://resh.edu.ru/subject/lesson/2588/start/
8 Решение задач по теме «Расчёт характеристик электрических цепей». Обобщение по теме «Расчёт характеристик электрических цепей» https://resh.edu.ru/subject/lesson/2979/start/
8 Магнитное поле прямолинейного тока. Магнитное поле катушки с током https://resh.edu.ru/subject/lesson/2978/start/
8 Постоянные магниты. Действие магнитного поля на проводник с током. Электродвигатели. Магнитное поле Земли https://resh.edu.ru/subject/lesson/1541/start/
8 Электромагниты https://infourok.ru/videouroki/484 
8 Решение задач по теме «Магнитное поле». Обобщение темы «Магнитное поле» https://resh.edu.ru/subject/lesson/2587/start/
8 Система отсчёта. Перемещение. Перемещение и описание движения. Графическое представление прямолинейного равномерного движения https://resh.edu.ru/subject/lesson/3127/start/
8 Скорость при неравномерном движении. Ускорение и скорость при равнопеременном движении https://resh.edu.ru/subject/lesson/3128/start/
8 Перемещение при равнопеременном движении https://resh.edu.ru/subject/lesson/2977/start/
8 Решение задач по теме «Основы кинематики». Обобщение по теме «Основы кинематики» https://resh.edu.ru/subject/lesson/3129/start/
8 Инерция и первый закон Ньютона. Второй закон Ньютона https://resh.edu.ru/subject/lesson/2976/start/
8 Третий закон Ньютона. Импульс силы. Импульс тела. Закон сохранения импульса. Реактивное движение https://resh.edu.ru/subject/lesson/1542/start/
8 Решение задач по теме «Основы динамики». Обобщение по теме «Основы динамики» https://resh.edu.ru/subject/lesson/2975/start/
8 Итоговая проверочная работа https://resh.edu.ru/subject/lesson/3130/start/
8 Применение теплового действия электрического тока https://infourok.ru/videouroki/481
8 Электромагниты https://infourok.ru/videouroki/484
9 Относительность движения, сложение скоростей

https://infourok.ru/videouroki/336

https://infourok.ru/videouroki/560

9 Движение тела, брошенного вертикально вверх https://resh.edu.ru/subject/lesson/3025/start/
9 Движение тела, брошенного горизонтально https://resh.edu.ru/subject/lesson/3131/start/
9 Движение тела, брошенного под углом к горизонту https://resh.edu.ru/subject/lesson/3024/start/
9 Движение тела по окружности. Период и частота https://resh.edu.ru/subject/lesson/1530/start/
9 Закон всемирного тяготения https://resh.edu.ru/subject/lesson/2586/start/
9 Движение искусственных спутников Земли. Гравитация и Вселенная https://resh.edu.ru/subject/lesson/3022/start/
9 Решение задач по теме «Движение тел вблизи поверхности Земли и гравитация» https://resh.edu.ru/subject/lesson/3023/start/
9 Обобщение по теме «Движение тел вблизи поверхности Земли и гравитация» https://resh.edu.ru/subject/lesson/3021/start/
9 Механические колебания https://resh.edu.ru/subject/lesson/3020/start/
9 Маятник. Характеристики колебательного движения. Период колебаний математического маятника https://resh.edu.ru/subject/lesson/3019/start/
9 Гармонические колебания. Затухающие колебания. Вынужденные колебания. Резонанс https://resh.edu.ru/subject/lesson/3018/start/
9 Волновые явления. Длина волны. Скорость распространения волн https://resh.edu.ru/subject/lesson/3017/start/
9 Обобщение по теме «Электромагнитная природа света» https://resh.edu.ru/subject/lesson/3174/start/
9 Звуковые колебания и волны https://mosobr.tv/release/7951
9 Звуковые колебания. Источники звука https://resh.edu.ru/subject/lesson/2585/start/
9 Звуковые волны. Скорость звука https://resh.edu.ru/subject/lesson/3016/start/
9 Громкость звука. Высота и тембр звука https://resh.edu.ru/subject/lesson/3015/start/
9 Отражение звука. Эхо. Резонанс в акустике https://resh.edu.ru/subject/lesson/3014/start/
9 Ультразвук и инфразвук в природе и технике. Обобщение по теме «Звук» https://resh.edu.ru/subject/lesson/3013/start/
9 Индукция магнитного поля https://resh.edu.ru/subject/lesson/3012/start/
9 Однородное магнитное поле. Магнитный поток https://resh.edu.ru/subject/lesson/3132/start/
9 Электромагнитная индукция

https://resh.edu.ru/subject/lesson/3011/start/

https://mosobr.tv/release/7849

9 Переменный электрический ток https://resh.edu.ru/subject/lesson/3009/start/
9 Электромагнитное поле https://resh.edu.ru/subject/lesson/3010/start/
9 Электромагнитные колебания. Электромагнитные волны https://resh.edu.ru/subject/lesson/3008/start/
9 Механические и электромагнитные колебания https://mosobr.tv/release/7874
9 Механические и электромагнитные волны https://mosobr.tv/release/7885
9 Практическое применение электромагнетизма. Обобщение по теме «Электромагнитные колебания» https://resh.edu.ru/subject/lesson/2584/start/
9 Свет. Источники света https://resh.edu.ru/subject/lesson/3007/start/
9 Распространение света в однородной среде https://resh.edu.ru/subject/lesson/1543/start/
9 Отражение света. Плоское зеркало https://resh.edu.ru/subject/lesson/3006/start/
9 Преломление света https://resh.edu.ru/subject/lesson/3005/start/
9 Линзы https://resh.edu.ru/subject/lesson/3004/start/
9 Изображение, даваемое линзой https://resh.edu.ru/subject/lesson/3003/start/
9 Глаз как оптическая система. Оптические приборы. Обобщение по теме «Геометрическая оптика» https://resh.edu.ru/subject/lesson/3001/start/
9 Скорость света. Методы измерения скорости света https://resh.edu.ru/subject/lesson/3002/start/
9 Разложение белого света на цвета. Дисперсия света https://resh.edu.ru/subject/lesson/3000/start/
9 Механическое движение https://infourok.ru/videouroki/468
9 Качественные задачи по механике https://mosobr.tv/release/7941
9 Относительность движения, сложение скоростей https://infourok.ru/videouroki/336
9 Ускорение свободного падения на Земле и других планетах https://infourok.ru/videouroki/508
9 Свободное падение https://infourok.ru/videouroki/505
9 Первая космическая скорость https://infourok.ru/videouroki/308
9 Силы в природе https://uchebnik.mos.ru/moderator_materials/material_view/atomic_objects/1405905
9 Сила Ампера https://www.youtube.com/watch?v=ufLl9X5tgf0
9 Переменный электрический ток https://infourok.ru/videouroki/537
9 Экспериментальные методы исследования частиц https://www.youtube.com/watch?v=TKb79UHcVfA
9 Физико-математический практикум: экспериментальные задачи

 

https://mosobr.tv/release/7988

https://mosobr.tv/release/8016

Физика

Программа
вступительных испытаний по физике на направления подготовки высшего  образования

I. МЕХАНИКА

Кинематика

  1. Механическое движение. Материальная точка. Абсолютно твердое тело. Основная задача кинематики. Система отсчета. Радиус-вектор. Траектория. Путь и перемещение. Законы движения.
  2. Классификация механических движений. Скорость.
  3. Относительность механического движения. Сложения скоростей.
  4. Ускорение. Нормальная и тангенциальная составляющие ускорения.
  5. Прямолинейное равномерное и равнопеременное движение.
  6. Аналитическое и графическое представление движения: зависимости проекций скорости, ускорения, перемещения, а также координаты и пути от времени. Свободное падение тел. Ускорение свободно падающего тела.
  7. Криволинейное движение. Равномерное движение по окружности. Линейная и угловая скорости, связь между ними. Период обращения, частота. Ускорение при движении тела по окружности. Принцип независимости движений. Движение тела, брошенного горизонтально и под углом к горизонту. Дальность полета. Высота полета.
  8. Поступательное и вращательное движение тела.

2. Динамика

  1. Основная задача динамики. Взаимодействие тел.
  2. Первый закон Ньютона. Понятие об инерциальных и неинерциальных системах отсчета.
  3. Инертность тел. Масса. Плотность. Сила. Второй закон Ньютона. Принцип независимости действия сил.
  4. Третий закон Ньютона.
  5. Фундаментальные взаимодействия. Классификация сил в механике.
  6. Закон всемирного тяготения. Гравитационное поле. Сила тяжести. Ускорение свободного падения Зависимость ускорения свободного падения от высоты. Вес тела. Невесомость. Перегрузки.
  7. Силы упругости. Закон Гука.
  8. Силы трения. Сухое трение. Сила трения покоя. Сила трения скольжения. Коэффициент трения.
  9. Применение законов Ньютона к поступательному движению тел.
  10. Применение законов Ньютона к движению материальной точки по окружности. Движение планет и искусственных спутников. Первая и вторая космические скорости.

3. Закон сохранения в механике

  1. Импульс тела. Импульс силы. Связь между приращением импульса тела и импульсом силы. Импульс системы тел. Понятие замкнутой системы тел. Закон сохранения импульса.
  2. Реактивное движение.
  3. Механическая работа. Мощность. Мгновенная мощность.
  4. Энергия. Механическая энергия: кинетическая и потенциальная.
  5. Кинетическая энергия. Связь между приращением кинетической энергии тела и работой приложенных к телу сил.
  6. Потенциальная энергия. Потенциальная энергия тел при гравитационном взаимодействии. Потенциальная энергия упруго деформированного тела. Связь между изменением потенциальной энергии и работой.
  7. Закон сохранения энергии в механике. Условия, необходимые для его выполнения. Коэффициент полезного действия.
  8. Применение законов сохранения к абсолютно упругим и абсолютно неупругим столкновениям.
  9. Границы применимости механики Ньютона.

4. Механика жидкостей и газов

  1. Давление. Закон Лапласа. Гидравлический пресс. Гидростатическое давление. Давление жидкости на дно и стенки сосуда. Сообщающиеся сосуды.
  2. Атмосферное давление. Опыт Торричелли. Нормальное и атмосферное давление. Внесистемная единица давления-миллиматр ртутного столба. Ртутный и металлический барометры.
  3. Закон Архимеда для жидкостей и газов. Условие плавания тел.

II. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА

1. Основы молекулярно-кинетической теории строения вещества. Идеальный газ

  1. Основные положение молекулярно-кинетической теории и их опытное обоснование. Броуновское движение. Диффузия в газах, жидкостях, твердых телах. Масса и размеры молекул. Моль вещества. Число Авогадро. Взаимодействие атомов и молекул вещества.
  2. Понятие о статистическом и термодинамическом методах в молекулярной физике. Тепловое равновесие. Шкала температур Цельсия.
  3. Модель идеального газа. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газа. Средняя кинетическая энергия молекул и температура. Постоянная Больцмана. Абсолютная температурная шкала.
  4. Законы Бойля-Мариотта, Гей-Люссака, Шарля. Объединенный газовый закон. Уравнение Менделеева-Клапейрона.

2. Элементы термодинамики

  1. Первый закон термодинамики. Внутренняя энергия термодинамической системы. Количество теплоты и работа как меры изменения внутренней энергии. Применение первого закона термодинамики к изопроцессам.
  2. Теплоемкость тела. Уравнение теплового баланса.
  3. Физические основы работы тепловых двигателей. КПД теплового двигателя.

3. Изменения агрегатного состояния вещества

  1. Парообразование, испарение и кипение. Удельная теплота парообразования. Насыщенный и ненасыщенный пар. Зависимость давления и плотности насыщенного пара от температуры. Зависимость температуры кипения от давления.
  2. Абсолютная и относительная влажность. Точка росы. Кристаллическое и аморфное состояние вещества. Плавление. Удельная теплота плавления.

III. ЭЛЕКТРОДИНАМИКА

1. Электростатика

  1. Электрические заряды. Элементарный электрический заряд. Точечный заряд. Способы электризации. Проводники и диэлектрики. Закон сохранения электрического заряда. Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Диэлектрическая проницаемость вещества.
  2. Электрическое поле. Напряженность электрического поля. Однородное электрическое поле. Напряженность электростатического поля точечного заряда. Силовые линии электрического поля. Принцип суперпозиции полей.
  3. Работа сил электростатического поля по перемещению заряда. Потенциал и разность потенциалов электростатического поля. Потенциал поля точечного заряда. Принцип суперпозиции. Связь разности потенциалов с напряженностью электростатического поля. Эквипотенциальные поверхности.
  4. Проводники и диэлектрики в электростатическом поле.
  5. Электроемкость. Конденсаторы. Электроемкость простейших конденсаторов. Соединение конденсаторов.
  6. Энергия электрического поля.

2. Постоянный ток

  1. Электрический ток. Сила и плотность тока. Условия существования тока в цепи. Электродвижущая сила. Напряжение. Закон Ома для участка цепи, не содержащей ЭДС. Омическое сопротивление проводника. Удельное сопротивление. Зависимость удельного сопротивления от температуры. Последовательное и параллельное соединения проводников.
  2. Закон Ома для замкнутой цепи. Источники тока, их соединение. Измерение тока и напряжения в цепи амперметром и вольтметром.
  3. Работа и мощность тока. Энергия электрического тока и ее преобразование в другие виды энергии. Закон Джоуля-Ленца. КПД источника тока.
  4. Электрический ток в электролитах. Законы Фарадея для электролиза. Применение электролиза.
  5. Электрический ток в вакууме. Термоэлектронная эмиссия. Электронные лампы: диод и триод. Электронно-лучевая трубка.

3. Магнетизм

  1. Магнитное поле. Действия магнитного поля на рамку с током. Индукция магнитного поля. Линии индукции магнитного поля. Магнитное поле прямого тока, соленоида, тороида (без вывода).
  2. Сила, действующая на проводник с током в магнитном поле. Взаимодействие параллельных токов. Единица силы тока - ампер. Электроизмерительные приборы магнитоэлектрической системы.
  3. Сила Лоренца. Принцип действия циклотрона.
  4. Магнетизм. Магнитная проницаемость вещества.

4. Электромагнитная индукция

  1. Магнитный поток. Опыты Фарадея. Явление электромагнитной индукции. ЭДС индукции. Вихревое электрическое поле. Закон электромагнитной индукции. Индукционный ток. Правило Ленца.
  2. Явление самоиндукции. Индуктивность соленоида (без вывода). ЭДС самоиндукции.
  3. Энергия магнитного поля.

IV. КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ

1. Механические колебания

  1. Понятие о колебательном движении. Условия возникновения свободных колебаний. Пружинный маятник. Математический маятник. Уравнения движения. Гармонические колебания. Смещение. Амплитуда, фаза, период, частота. Скорость и ускорение при гармонических колебаниях. Превращение энергии при колебательных движениях. Графическое описание колебательных движений.
  2. Затухающие колебания. Вынужденные колебания. Механический резонанс. Резонанс в технике.

2. Электромагнитные колебания

  1. Колебательный контур. Превращение энергии в колебательному контуре. Формула Томсона. Затухающие электромагнитные колебания.
  2. Переменный электрический ток. Действующие значения силы тока и напряжения.
  3. Трансформатор. Передача и распределение электрической энергии.

3. Волны

  1. Понятие о волновых процессах. Продольные и поперечные волны. Длина волны, скорость распространения волн. Интерференция волн. Стоячие волны. Дифракция волн.
  2. Звуковые волны. Громкость и высота звука. Ультразвук.
  3. Электромагнитные волны, их свойства, излучение и прием электромагнитных волн. Изобретение радио А.С.Поповым.

V. ОПТИКА

1. Геометрическая оптика

  1. Развитие взглядов на природу света. Закон прямолинейного распространения света. Понятие луча.
  2. Законы отражения света. Плоское зеркало. Сферические зеркала. Построение изображений в зеркалах.
  3. Законы преломления света. Абсолютный и относительный показатели преломления. Ход лучей в плоскопараллельной пластика. Ход лучей в призме. Явление полного отражения. Предельный угол полного отражения.
  4. Тонкие линзы. Оптическая сила линзы. Зависимость оптической силы линзы от показателя преломления и радиусов кривизны линзы. Построение изображения в собирающих и рассеивающих линзах. Формула линзы. Увеличение, даваемое линзами.
  5. Оптические приборы: лупа, фотоаппарат, проекционный аппарат, микроскоп. Ход лучей в этих приборах. Глаз.

2. Элементы физической оптики

  1. Волновые свойства света. Электромагнитная природа света.
  2. Скорость света в однородной среде. Опыт Майкельсона. Дисперсия света. Спектроскоп. Шкала электромагнитных волн. Инфракрасная и ультрафиолетовая части спектра.
  3. Интерференция света. Когерентные источники и способы их получения. Условия образования максимумов и минимумов в интерференционной картине.
  4. Дифракция света. Дифракционная решетка. Дифракционный спектр.
  5. Корпускулярные свойства света. Фотоэлектрический эффект. Работы А. Г. Столетова, законы фотоэффекта. Уравнение Эйнштейна. Фотоэлементы и их применение.

VI. АТОМЫ И АТОМНОЕ ЯДРО

  1. Явления, подтверждающие сложное строение атома. Опыт Резерфорда по рассеянию a-частиц. Строение атома: электронная оболочка и ядро. Постулаты Бора. Виды спектров: сплошной, линейчатый, полосатый. Спектры испускания и поглощения. Излучение и поглощение энергии атомами.
  2. Экспериментальные методы регистрации заряженных частиц: камера Вильсона, счетчик Гейгера, фотоэмульсионный метод.
  3. Составные части ядра атома - протоны и нейтроны. Энергия связи атомных ядер. Цепная реакция. Выделение энергии при делении тяжелых ядер.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1)  Касьянов В.А.  Учебник по физике 10 класс. М.: Дрофа, 2013. 288 с.

2)  Касьянов В.А. Учебник по физике 11 класс. М.: Дрофа, 2012. 288 с.

3)  Тихомирова С.А., Яворский Б.М. Учебник по физике 10 класс. М.: Мнемозина, 2013. 272 с.

4)  Тихомирова С.А., Яворский Б.М. Учебник по физике 11 класс. М.: Мнемозина, 2012. 271 с.

5) Рымкевич А.П. Физика. Задачник. 10-11 классы. М.: Дрофа, 2013. 192 с.

Интернет-ресурсы:

         Электронный учебник физики: http://www.physbook.ru/

         Электронное пособие по подготовке к ЕГЭ: http://www.college.ru/fizika/

 

СИСТЕМА И КРИТЕРИИ

оценки знаний поступающих на вступительных испытаниях

на программы высшего образования бакалавриата

Выполненное экзаменационное задание по всем предметам  оценивается по стобалльной  системе.

Одно правильно выполненное задание частей экзаменационного теста оценивается:

Предмет Номера/части заданий Количество баллов, выставляемых за одно правильно выполненное задание Количество баллов за все правильно выполненные задания данной части Минимальное количество баллов, подтверждающее успешное прохождение вступительного испытания
Физика часть 1 3 36 36
часть 2 4 28
часть 3 6 36

За неправильные ответы баллы не начисляются.

В целом за экзаменационную работу выставляется итоговый балл как сумма баллов за отдельные задания.

Минимальное количество баллов успешного прохождения вступительного испытания составляет 50 (пятьдесят) баллов.

 

Программа одобрена на Ученом совете университета протокол № 7 от 28 сентября 2017 г.

Постоянные магниты. Магнитное поле Земли. Физика. 8 класс. Разработка урока

УМК по физике для 7–9 кл. А. В. Перышкина и др.

Тип урока: урок ознакомления с новым материалом.

Цели:

  • Образовательная: ознакомить учащихся со свойствами постоянных магнитов, добиться понимания реального и объективного существования магнитного поля, пояснить происхождение магнитного поля Земли, сформировать понятия естественный и искусственный магниты, формировать умения анализировать факты и давать им обоснованную научную оценку, сформировать у учащихся представления о магнитном поле Земли, магнитных спектрах магнитов.
  • Воспитательная: воспитание мотивов учения, положительного отношения к знаниям, воспитание положительного интереса к изучаемому предмету, показ важности изучаемой темы для познания мира, воспитание культуры речи, построение плана ответа, воспитание сознательной дисциплины и норм поведения, воспитание организованности, дисциплинированности, культуры поведения, воспитывать внимание, наблюдательность, умение слушать, выявлять закономерности, делать выводы и обобщения.
  • Развивающие: развитие аналитического мышления, развитие познавательных умений, развитие умений учебного труда, формирование умений обобщать полученные знания и грамотно выражать свои мысли, развивать профессиональную наблюдательность, внимание, память, широту кругозора.

Задачи: подготовка к изучению нового материала через повторение и актуализацию опорных знаний, через демонстрации пробудить интерес к изучению новой теме.

Оборудование и материалы: мультимедийный проектор, ПК, тестовая программа, видео, магниты, магнитная стрелка, железные опилки, компас, различные предметы из железа, алюминия, пластмассы, гвоздь стальной, магнитные шайбы, модель молекулярного строения магнита, проекционный аппарат, стекло, ключ, соединительные провода, источник тока, модель электрического звонка, стальной, стеклянный стержень, изолированный провод, источник тока.

Использованные источники:

  1. Физика. 8кл.:учеб. для общеобразоват. учреждений/А.В.Перышкин.-13-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2010
  2. Сборник задач по физике:7-9 кл.: к учебникам А.В Перышкина и др. «Физика. 7 класс», «Физика. 8 класс», «Физика. 9 класс»/А.В.Перышкин. – 2-е изд., стереотип. – М.: Издательство «Экзамен», 20907.
  3. демонстрационные опыты по физике в 6-7 классах средней школы. Под ред. А.А. Покровского. Изд. 2-е, перераб. и доп. М., «Просвещение», 1974.
  4. Хорошавин С.А. Физический эксперимент в средней школе: 6-7 кл. – М.: Просвещение. 1988
  5. Физика. 8кл.: тематическое и поурочное планированипе к учебнику А.В. Перышкина «Физика.8 класс»/ Е.М. Гутник, Е.В. Рыбакова, Е.В. Шаронина;под ред. Е.М.Гутник. – 3-е изд., стереотип.-М.:Дрофа, 2005
  6. Волков В.А. Поурочные разработки по физике: 8 класс. – 3-е изд.,перераб. и доп.-М.:ВАКО, 2006
  7. Марон А.Е.,Марон Е.А. Физика.8класс:Дидактические материалы.- М.:Дрофа, 2002

Ход урока

1. Проверка домашнего задания

§58 упр28, задание 9(1), № 951, 957, 963 (Перышкин)

Вызывается один ученик для работы за компьютером. Он с помощью тестовой программы отвечает на тест. 1

Вызывается ученик на задание 9(1) из учебника Перышкина к демонстрационному столу, где стоит оборудование: модель электрического звонка, ключ, источник тока, соединительные провода. Ученик собирает цепь и демонстрирует действие звонка и объясняет работу установки.


При замыкании цепи электромагнит (Э) притягивает якорь (Я), вследствие этого притяжения молоточек(М) ударяет о звонковую чашу (З). По цепи перестает течь ток, т.к. цепь разомкнулась между якорем(Я) и контактной пружиной(П), и вся установка становится на исходный уровень, якорь касается контактной пружины и по цепи снова течет ток, и снова срабатывает электромагнит, и т.д.

Вызывается ученик для ответа на домашние номера из Сборника задач Перышкина.

Решение №951


Направление тока определяем по правилу обхвата правой руки.

Решение №957


Направление магнитных линий магнитного поля катушки определяем правилом обхвата правой руки.

Решение № 963


Направление магнитных линий магнитного поля катушки определяем правилом обхвата правой руки. За направление магнитных линий магнитного поля принято направление северного полюса магнитной стрелки. Катушки обращены к друг другу одноименными полюсами, поэтому катушки будут отталкиваться.

Учитель проверяет устные номера из домашнего задания со всеми остальными учащимися.

Упр. 28 из учебника Перышкина
  • Нужно использовать реостат, который изменяет силу тока в цепи. Чем больше сила тока в электромагните, тем сильнее магнитное действие.
  • Нужно поменять направление тока в катушке, т.е. поменять полюса на источнике тока.
  • Нужно использовать большее число витков в катушке, а также можно использовать сердечник.
  • Электромагниты различаются по размерам, а значит числом витков в катушке.

2. Изучение нового материала

План изложения нового материала:

  1. Постоянные магниты и их свойства.
  2. Происхождение магнитного поля постоянных магнитов.
  3. Магнитное поле Земли.

Изложение нового материала начинаем с демонстрации:


Берем стальной стрежень (например, напильник) и показываем, что стержень на данный момент не обладаем магнитными свойствами (подносим его к гвоздям и другим предметам), затем наматываем на него 20-30 витков изолированного провода и пропускаем по обмотке постоянный электрический ток и, вынув стержень, обнаруживаем его магнитные свойства (гвоздики примагнителись к стержню). Аналогичные опыты можно сделать с алюминиевым, медным, стеклянным стержнями. Исследуя их, выясняем, что они не стали магнитами.

Выясним, почему некоторые тела являются магнитами, определим их свойства.

Учитель записывает тему урока на доске. Тема урока !2 «Постоянные магниты. Магнитное поле Земли».

! Тела, длительное время сохраняющие намагниченность, называются постоянными магнитами.

Почему же одни вещества могут создавать магнитное поле и притягивать в себе железные предметы, а другие этим свойством не обладают?

Французский физик Андре Ампер (вывести на экран портрет Андре Ампера)3 объяснил намагниченность стали существованием электрических токов, которые циркулируют внутри каждой молекулы вещества. Тогда Ампер еще не знал из чего состоят вещества. А мы знаем, что, каждый атом состоит из ядра, вокруг которого движется электроны по орбитам. Электрон является заряженной частицей. Как раз электроны и образуют так называемые молекулярные токи, а они и создают магнитное поле. Во всех атомах есть электроны. В обычном состоянии электроны движутся в разных направлениях, только в намагниченном состоянии они все вместе начинают двигаться определенным (в одну сторону) образом.

Демонстрация: модель молекулярного строения магнита, проекционный аппарат, магнит.

С помощью проекционного аппарата прибор проецируется на экран. Обращают внимание учащихся на беспорядочную ориентацию магнитиков. Затем подносят с двух сторон модели разноименные полюсы прямых магнитов и заставляют стрелочки повернуться определенным образом. На экране получаем картину изображающую магнитное насыщение.



Также демонстрируем видео фильм «Гипотеза Ампера».4

!



Существуют дугообразные (подковообразные) и полосовые (прямые) магниты.


Поднося магнит к различным предметам, можно увидеть, что не многие из них притягиваются магнитом.

Демонстрация: различные предметы из железа, стали, алюминия, пластмассы, магнит.



Хорошо притягиваются магнитом такие вещества, как чугун, сталь, железо, некоторые сплавы. Пластмасса, резина, алюминий, стекло – не притягиваются.

Демонстрация: магнит, маленькие стальные гвоздики.

Положив магнит на гвоздики, наблюдаем, что гвоздики примагнитились в основном к концам магнита. К середине магнита не примагнитился ни один гвоздик.

! Те места магнита, где обнаруживается наиболее сильные магнитные действия, называют полюсами магнитов.

! У каждого магнита два полюса: южный (S), и северный (N).

Демонстрация: магнит, магнитные стрелки.

Поднося к полюсам магнитной стрелки магнит, замечаем, что

! одноименные полюса магнита отталкиваются, а разноименные притягиваются.



Взаимодействие магнитов объясняется тем, что вокруг магнита имеется магнитное поле. Магнитное поле одного магнита действует на магнитное поле другого магнита, и наоборот.

!


Демонстрация: магниты круговые.

Магниты одноименными полюсами, как бы парят.


С помощью железных опилок, можно посмотреть магнитное поле постоянных магнитов.

Демонстрация: два полосовых магнита, стекло, проекционный аппарат, железные опилки.

Если магниты обращены друг к другу одноименными полюсами, то магнитные линии – отталкиваются друг от друга.



Если магниты обращены друг к другу разноименными полюсами, то магнитные линии – притягиваются друг от друга.



!


 

Магнитные линии магнита, как и магнитные линии магнитного поля тока представляют собой замкнутые линии. Вне магнита они выходят из северного полюса магнита, и входят в южный, замыкаясь внутри магнита, так же как магнитные линии катушки с током.



!


Сохранит ли магнит свои свойства, если его разломать пополам?

Демонстрация видео «Намагничивание стали».


Демонстрация фотографий железняка, курской аномалии5

Магниты полученные путем намагничивания – искусственные. Железная руда (магнитный железняк) – естественный магнит. Когда залежи железной руды располагается близко к поверхности земли, то наблюдается магнитная аномалия (Курская область). Железо, сталь в присутствии железняка приобретают магнитные свойства.

Магнитная стрелка располагается определенным образом в данном месте Земли, если рядом нет сильных магнитных полей. Этот факт объясняется тем, что вокруг Земли существует магнитное поле и магнитная стрелка устанавливается вдоль его магнитных линий.

Демонстрация видео «Магнитные линии Земли».

Магнитные полюсы Земли не совпадают с ее географическими полюсами. Северный полюс магнитной стрелки показывает на южный магнитный полюс Земли, т.к. разноименные полюса притягиваются.

!


Иногда возникают магнитные бури – это изменение магнитного поля Земли, которые сильно влияют на магнитную стрелку. Магнитные бури связаны с солнечной активностью. В период усиления солнечной активности с поверхности Солнца выбрасывается потоки заряженных частиц. Магнитное поле, образуемое этими движущимися частицами и изменяет магнитное поле Земли и тем самым вызывает магнитные бури. О том, как сильно взаимодействует магнитное поле Земли с полем заряженных частиц, говорит нам северное сияние, которое наблюдается у полюсов Земли. Магнитное поле Земли защищает нас от космического излучения.

Демонстрация видео «Магнитное поле Земли».

Демонстрация видео «Магнитная буря», «Северное сияние».

3. Закрепление изученного

Учащиеся выполняют тест6 по пройденной теме.

4. Домашнее задание

§59,60 вопросы к параграфам.

 


2 Здесь и далее восклицательным знаком указано то, что записывают учащиеся себе в тетради.

3 Портрет Андре Ампера имеется в приложении 2, а также в начале фильма «Гипотеза Ампера».

5 Фотографии железняка находятся в приложении 2, в виде фотографий


Физики создали квантовый алгоритм для сверхточного измерения магнитных полей - Наука

ТАСС, 5 апреля. Физики придумали, как использовать многоуровневые искусственные атомы для очень точного измерения напряженности и других свойств магнитных полей. Описание методики опубликовал научный журнал Physical Review Research, кратко об этом пишет пресс-служба МФТИ.

"Ранее мы показали, что чувствительность искусственных атомов к магнитным полям можно увеличить, если рассмотреть их как многоуровневую, а не двухуровневую систему. В этой работе мы впервые предложили алгоритм для измерения магнитных полей с помощью таких многоуровневых систем", – рассказал один из авторов работы, научный сотрудник МФТИ Михаил Перельштейн.

Физики уже неоднократно создавали квантовые конструкции, которые ведут себя как искусственные аналоги реальных атомов. Они могут находиться в основном и возбужденном состоянии, излучать и поглощать фотоны, а также реагировать на внешние магнитные поля и участвовать в различных процессах, в которых могут быть задействованы реальные элементы из таблицы Менделеева.

В частности, подобным образом устроены многие сверхпроводниковые кубиты – ячейки памяти и простейшие исполнительные блоки квантовых компьютеров. Они взаимодействуют с микроволновым излучением и магнитными полями так же, как это делал бы атом водорода, что значительно упрощает контроль над их поведением.

Перельштейн и его коллеги нашли новое применение для подобных искусственных атомов. В ходе новой работы они изучали, как количество существующих в них энергетических уровней влияло на чувствительность подобных квантовых конструкций к магнитным полям.

В прошлом подобные измерения проводились с помощью кубитов, у которых был один энергетический уровень. Однако расчеты ученых показали, что количество этих уровней можно легко расширить для уже существующих кубитов. Это значительно увеличит их чувствительность к магнитным полям.

Руководствуясь этой идеей, физики создали алгоритм, с помощью которого подобные измерения можно проводить с помощью искусственных атомов с двумя энергетическими уровнями. Для этого ученые просчитали, как будет меняться состояние каждого из них при взаимодействии с магнитным полем.

В результате оказалось, что качество измерений свойств поля можно значительно улучшить, если постепенно увеличивать время воздействия поля на искусственный атом при каждом последующем шаге измерений. Этот алгоритм, по словам ученых, отличается простотой выполнения и при этом работает в ситуациях, гдебщепринятые методы измерений силы и свойств магнитных полей с помощью кубитов не функционируют.

Подобный подход, как считают исследователи, будет особенно полезен при разработке сверхчувствительных датчиков магнитных полей, применяемых в медицине и устанавливаемых на борт межпланетных станций и орбитальных зондов.

01.04.11 - физика магнитных явлений

 

ПРОГРАММА-МИНИМУМ

кандидатского экзамена по специальности
01.04.11 "Физика магнитных явлений"
по техническим и физико-математическим наукам

Введение

В основу настоящей программы положены следующие дисциплины: физика магнитных явлений, магнитооптика, микромагнетизм, магнитные материалы. Программа разработана экспертным советом Высшей аттестационной комиссии Министерства образования Российской Федерации по физике при участии Института радиотехники и электроники РАН и Московского физико-технического университета.

1. Общие понятия

Магнетизм. Магнитное поле. Магнитный момент. Векторы магнитной индукции, намагниченности, напряженности магнитного поля. Магнитный поток. Магнитный заряд. Магнитный диполь.

2. Магнитные структуры и типы магнетиков

Упорядоченные магнитные структуры.Магнитная структура. Магнитная подрешетка. Ферромагнитная структура. Антиферромагнитная структура. Слабый ферромагнетизм. Ферримагнитная структура. Спиральная магнитная структура. Магнитная ячейка. Магнитная нейтронография.

Неупорядоченные магнитные структуры. Спиновое стекло.

3. Магнитные взаимодействия

Обменное взаимодействие и его энергия. Косвенное обменное взаимодействие. Спин-орбитальное взаимодействие. Магнитное дипольное взаимодействие. Сверхтонкое взаимодействие.

4. Магнитная анизотропия

Энергия магнитной анизотропии. Константы магнитной анизотропии. Эффективное магнитное поле анизотропии. Оси магнитной анизотропии. Плоскости легкого и трудного намагничивания. Магнитная анизотропии типа "легкая ось", "легкая плоскость". Наведенная магнитная анизотропия.

5. Магнитоупругие явления

Магнитострикция. Магнитоупругая энергия. Магнитоупругие постоянные. Константы магнитострикции. Магнитоупругие волны. Магнитоупругое затухание.

6. Кинетические явления

Гальваномагнитные эффекты. Эффекты Холла. Магниторезистивные эффекты. Гальванотермомагнитные эффекты. Термомагнитные эффекты.

7. Домены и доменные границы

Магнитный домен. Доменная граница (Блоха, Нееля). Доменная структура. Полосовая и лабиринтная доменные структуры. Цилиндрический магнитный домен. Решетка ЦМД.

8. Процессы намагничивания, перемагничивания и размагничивания

Внешнее магнитное поле. Намагничивание. Гистерезис намагничивания. Эффект Баркгаузена. Магнитное насыщение. Подвижность и эффективная масса доменной границы. Перемагничивание. Коэрцитивная сила. Петля магнитного гистерезиса. Магнитные восприимчивость и проницаемость. Размагничивание переменным полем, нагревом. Размагничивающее и внутреннее магнитное поле.

9. Магнитные фазовые переходы и критические явления

Фазовый переход. Переходы первого и второго рода. Диаграмма состояний. Критическая температура. Температура Кюри. Температура Нееля.

10. Спиновые волны

Ферромагнитный резонанс. Магнитостатические моды. Спиновые волны. Спин-волновой резонанс.

11. Магнитооптика

Магнитооптические эффекты: эффект Фарадея, эффект Коттона-Мутона, Эффект Керра. Фотомагнитные эффекты. Гиромагнитная среда.

12. Характеристики магнитных материалов

Магнито-мягкий материал. Магнито-твердый материал. Магнитный материал с прямоугольной петлей гистерезиса. Сверхвысокочастотный магнитный материал. Магнитный материал для постоянных магнитов. Магнитный материал для носителей записи. Материал с цилиндрическими магнитными доменами. Магнитострикционный материал. Материал для термомагнитной записи информации. Текстурированный магнитный материал.

13. Магнитные материалы

Феррит-гранат. Феррит-шпинель. Ортоферрит. Гексаферрит. Пермаллой.

14. Параметры магнитных материалов

Магнитные потери. Магнитные потери на гистерезис. Магнитные потери на вихревые токи. Магнитное сопротивление. Время и скорость перемагничивания. Коэффициент прямоугольности петли магнитного гистерезиса.

Примечания. При сдаче экзамена соискателям ученой степени кандидата физико-математических наук следует обратить внимание на разделы 1 - 7, 9 - 11, соискателям ученой степени кандидата технических наук - на разделы 1, 2, 4, 7, 8, 12 - 14.

Основная литература
  1. Вонсовский С.В. Магнетизм. М.: Наука, 1971.
  2. Крупичка С. Физика ферритов и родственных им магнитных окислов. М.: Мир, 1976.
  3. Тикадзуми С. Физика ферромагнетизма. Магнитные свойства вещества. М.: Мир, 1983.
  4. Тикадзуми С. Физика ферромагнетизма. Магнитные характеристики и практическое применение. М.: Мир, 1987.
  5. Хандрих К., Коте С. Аморфные ферро- и ферримагнетики. М.: Мир, 1982.
  6. Голдин Б.А., Котов Л.Н., Зарембо Л.К., Карпачев С.Н. Спин-фононные взаимодействия в кристаллах (ферритах). Л.: Наука, 1991.
  7. Малоземов А., Слонзуски Дж. Доменные стенки в материалах с цилиндрическими магнитными доменами. М.: Мир, 1982.

     

Что такое поле в физике, типы поля в электрической системе

Что такое поле:

Поле - это физическая величина, которая представлена ​​числом. В физике существует множество типов полей. Давайте посмотрим ..

Электрическое поле:

Электрическое поле : Когда электрический заряд окружен другим электрическим зарядом в той же области, значит, на него действует сила.

Мы знаем, что электрические заряды испытывают силы в присутствии других зарядов.Электрический заряд индуцирует электрическое поле в окружающем его пространстве, которое, в свою очередь, оказывает силы на другие присутствующие заряды.

Сила F, действующая на заряд q в электрическом поле E, определяется выражением ..


[wp_ad_camp_1]
Величина электрического поля из-за точечного заряда q на расстоянии r от точечного заряда составляет

Это электрическое поле действует радиально наружу для положительного заряда и радиально внутрь для отрицательного заряда.

Гравитационных полей:

Пример: Объекты падают на землю, потому что на них действует сила гравитационного поля Земли.

Закон тяготения Ньютона гласит, что гравитационная сила F между двумя точечными массами M и расстоянием r друг от друга в вакууме является притягивающим, действует вдоль линии, соединяющей их центры, и пропорциональна массам и обратно пропорциональна квадрату их расстояния. .

F - сила тяжести, M и m = Масса

.

В системе СИ константа пропорциональности - это гравитационная постоянная G, которая имеет значение 6,67 × 10-11 Нм2 кг-2, поэтому мы можем записать это как

Гравитационное поле - это сила тяжести на единицу массы, которая будет действовать на небольшую (поэтому она не оказывает значительного влияния на гравитационное поле) пробную массу в этой точке.Это векторное поле, которое указывает в направлении силы, которую небольшая испытательная масса будет ощущать в этой точке. Для точечной частицы массы M величина результирующей напряженности гравитационного поля g на расстоянии r от M равна

.

Гравитационная сила, действующая на массу m, которую также иногда называют ее весом в гравитационном поле g, определяется выражением:

Магнитное поле:

Пример: Скрепка, помещенная в магнитное поле, окружающее магнит, притягивается к магниту, и два одинаковых магнитных полюса отталкиваются друг от друга, когда один находится в магнитном поле другого.


[wp_ad_camp_1]
Магнитное поле может создаваться либо током (движением заряда), либо намагниченным материалом. Полюс магнита или движущаяся заряженная частица в магнитном поле будет ощущать магнитную силу.

Электромагнитное поле:

Электромагнитное поле, свойство пространства, вызванное движением электрического заряда. Статический заряд создает в окружающем пространстве только электрическое поле (то есть напряжение). Кроме того, если один и тот же заряд движется по проводнику (то есть ток), он создает магнитное поле.Электрическое поле может создаваться также изменяющимся магнитным полем. Взаимодействие электрического и магнитного полей создает электромагнитное поле, которое считается существующим в пространстве отдельно от зарядов или токов (поток движущихся зарядов), с которыми оно может быть связано.

Лучший пример: индуктор. Катушка индуктивности подключена к источнику напряжения. Он накапливает энергию и высвобождает ее.

Физические направления и учебные дисциплины

Физика - это отрасль науки, которая изучает природу и свойства неживой материи и энергии, которые не рассматриваются в химии или биологии, а также фундаментальные законы материальной вселенной.Таким образом, это огромная и разнообразная область обучения.

Чтобы разобраться в этом, ученые сосредоточили свое внимание на одной или двух меньших областях дисциплины. Это позволяет им стать экспертами в этой узкой области, не увязая в огромном объеме знаний о мире природы.

Области физики

Физика иногда делится на две широкие категории, основанные на истории науки: классическая физика, которая включает исследования, возникшие с эпохи Возрождения до начала 20 века; и «Современная физика», включающая те исследования, которые были начаты с того периода.Частью разделения можно считать масштаб: современная физика фокусируется на более мелких частицах, более точных измерениях и более широких законах, влияющих на то, как мы продолжаем изучать и понимать, как устроен мир.

Другой способ разделить физику - это прикладная или экспериментальная физика (в основном, практическое использование материалов) в сравнении с теоретической физикой (построение всеобъемлющих законов о том, как работает Вселенная).

По мере того, как вы читаете различные формы физики, должно становиться очевидным, что есть некоторые совпадения.Например, разница между астрономией, астрофизикой и космологией временами может быть практически бессмысленной. То есть всем, кроме астрономов, астрофизиков и космологов, которые могут очень серьезно относиться к различиям.

Классическая физика

Перед началом XIX века физика сосредоточилась на изучении механики, света, звука и волнового движения, тепла и термодинамики, а также электромагнетизма. Области классической физики, которые изучались до 1900 года (и продолжают развиваться и преподавать сегодня), включают:

  • Акустика: Изучение звука и звуковых волн.В этой области вы изучаете механические волны в газах, жидкостях и твердых телах. Акустика включает приложения для сейсмических волн, ударов и вибрации, шума, музыки, общения, слуха, подводного звука и атмосферного звука. Таким образом, он охватывает науки о Земле, науки о жизни, инженерное дело и искусство.
  • Астрономия: Изучение космоса, включая планеты, звезды, галактики, дальний космос и Вселенную. Астрономия - одна из древнейших наук, использующая математику, физику и химию для понимания всего, что находится за пределами атмосферы Земли.
  • Химическая физика: Изучение физики химических систем. Химическая физика фокусируется на использовании физики для понимания сложных явлений на различных уровнях от молекулы до биологической системы. Темы включают изучение наноструктур или динамики химических реакций.
  • Вычислительная физика: Применение численных методов для решения физических задач, для которых количественная теория уже существует.
  • Электромагнетизм: Изучение электрических и магнитных полей, которые являются двумя аспектами одного и того же явления.
  • Электроника: Исследование потока электронов, как правило, в цепи.
  • Гидродинамика / Механика жидкостей: Изучение физических свойств «жидкостей», конкретно определяемых в данном случае как жидкости и газы.
  • Геофизика: Изучение физических свойств Земли.
  • Математическая физика: Применение математически строгих методов для решения задач в области физики.
  • Механика: Исследование движения тел в системе отсчета.
  • Метеорология / Физика погоды: Физика погоды.
  • Оптика / Физика света: Исследование физических свойств света.
  • Статистическая механика: Изучение больших систем путем статистического расширения знаний о более мелких системах.
  • Термодинамика: Физика тепла.

Современная физика

Современная физика охватывает атом и его составные части, относительность и взаимодействие высоких скоростей, космологию и исследование космоса, а также мезоскопическую физику, те части Вселенной, которые имеют размер от нанометров до микрометров.Некоторые из областей современной физики:

  • Астрофизика: Изучение физических свойств объектов в космосе. Сегодня астрофизика часто используется как синоним астрономии, и многие астрономы имеют ученые степени.
  • Атомная физика: Изучение атомов, в частности электронных свойств атома, в отличие от ядерной физики, которая рассматривает только ядро. На практике исследовательские группы обычно изучают атомную, молекулярную и оптическую физику.
  • Биофизика: Изучение физики живых систем на всех уровнях, от отдельных клеток и микробов до животных, растений и целых экосистем. Биофизика пересекается с биохимией, нанотехнологией и биоинженерией, например, с установлением структуры ДНК из рентгеновской кристаллографии. Темы могут включать биоэлектронику, наномедицину, квантовую биологию, структурную биологию, кинетику ферментов, электрическую проводимость в нейронах, радиологию и микроскопию.
  • Хаос: Изучение систем с сильной чувствительностью к начальным условиям, поэтому небольшие изменения в начале быстро превращаются в серьезные изменения в системе.Теория хаоса - это элемент квантовой физики, полезный в небесной механике.
  • Космология: Изучение Вселенной в целом, включая ее происхождение и эволюцию, включая Большой взрыв и то, как Вселенная будет продолжать меняться.
  • Криофизика / Криогеника / Физика низких температур: Изучение физических свойств в условиях низких температур, намного ниже точки замерзания воды.
  • Кристаллография: Исследование кристаллов и кристаллических структур.
  • Физика высоких энергий: Изучение физики в системах с чрезвычайно высокими энергиями, в основном в рамках физики элементарных частиц.
  • Физика высокого давления: Изучение физики в системах с чрезвычайно высоким давлением, как правило, связанных с гидродинамикой.
  • Лазерная физика: Исследование физических свойств лазеров.
  • Молекулярная физика: Изучение физических свойств молекул.
  • Нанотехнология: наука о построении схем и машин из одиночных молекул и атомов.
  • Ядерная физика: Исследование физических свойств атомного ядра.
  • Физика элементарных частиц: Изучение элементарных частиц и сил их взаимодействия.
  • Физика плазмы: Исследование вещества в плазменной фазе.
  • Квантовая электродинамика: Изучение того, как электроны и фотоны взаимодействуют на квантовомеханическом уровне.
  • Квантовая механика / Квантовая физика: Изучение науки, в которой становятся актуальными мельчайшие дискретные значения или кванты материи и энергии.
  • Квантовая оптика: Применение квантовой физики к свету.
  • Квантовая теория поля: Применение квантовой физики к полям, включая фундаментальные силы Вселенной.
  • Квантовая гравитация: Применение квантовой физики к гравитации и объединение гравитации с другими взаимодействиями фундаментальных частиц.
  • Relativity: Изучение систем, демонстрирующих свойства теории относительности Эйнштейна, которая обычно предполагает движение со скоростью, очень близкой к скорости света.
  • Теория струн / Теория суперструн: Изучение теории, согласно которой все фундаментальные частицы являются колебаниями одномерных струн энергии в многомерной вселенной.

Источники

космология - Какие поля существовали в ранней Вселенной?

Поля - это общее понятие в физике, помогающее описывать силы и их взаимодействия в классической физике и взаимодействия в квантовой физике.

Поле может быть классифицировано как скалярное поле, векторное поле, спинорное поле или тензорное поле в зависимости от того, является ли представленная физическая величина скаляром, вектором, спинором или тензором, соответственно.Поле имеет уникальный тензорный характер в каждой точке, где оно определено: т.е. поле не может быть где-то скалярным полем и векторным полем где-то еще. Например, ньютоновское гравитационное поле является векторным полем: для определения его значения в точке пространства-времени требуются три числа, составляющие вектора гравитационного поля в этой точке. Более того, внутри каждой категории (скалярное, векторное, тензорное) поле может быть либо классическим полем, либо квантовым полем, в зависимости от того, характеризуется ли оно числами или квантовыми операторами соответственно.

Квантовая теория поля основана на квантовой механике. Стандартные модельные поля, каждая частица в аксиоматической таблице считается полем, математически представляется волновой функцией свободных частиц соответствующих уравнений (Дирак для фермионов, Клейн-Гордон для спина 0, квантованный Максвелл для фотонов .... Операторы создания и уничтожения, работающие с этими полями, могут использоваться для моделирования взаимодействий частиц.Диаграммы Фейнмана - это инструмент для записи интегралов, которые необходимо вычислить, чтобы получить действительные числа, сечения и распады...

Итак, сколько элементарных полей существует в природе?

столько, сколько имеется в таблице текущей стандартной модели. Если / когда это будет изменено новыми данными, соответственно будет больше полей. Каждое расширение стандартной модели наполняет Вселенную (гипотетически, это просто математические модели) новыми полями.

почему поле, связанное с частицами, отличается от поля, связанного с фундаментальными силами?

Три фундаментальные силы стандартной модели также характеризуются частицами и их полями: фотон для электромагнитного, W и Z для слабого, глюон для сильного.Когда / если гравитация квантуется, новая модель становится стандартной, появляется также гравитон.

И если поля являются фундаментальными, то они существовали с момента образования Вселенной.

Текущая стандартная модель Вселенной, Большой Взрыв, имеет инфлатонное поле в начале.

почему мы пытаемся использовать другие теории? Квантовая теория поля неверна или не полна?

Квантовая теория поля - математический инструмент, используемый во всех моделях.Это не теория. Модели - это теория, и они все еще меняются, потому что в нынешних стандартных моделях есть открытые вопросы как для частиц, так и для Вселенной.

QFT - Сколько здесь полей? - Что говорит физика?

[«Строим стихотворную серию»]

С тех пор, как я начал читать о квантовой теории поля (КТП), меня интересовало, как физики говорят о полях. И множественность полей. И как квантовые поля сравниваются с классическими полями.

Итак, как я писал в другом месте, основная идея состоит в том, что каждая частица материи является возбуждением (или локализованной вибрацией) в поле. Некоторые визуализации помогают. Иногда физики просто говорят, что в Стандартной модели есть много полей, иногда десятки, иногда по одному на каждую частицу. Итак, каков счет? 2, 17, 24, 25 или больше?

Согласно квантовой теории поля, существуют определенные базовые поля, которые составляют мир , а волновая функция Вселенной является суперпозицией всех возможных значений, которые эти поля могут принимать.- Кэрролл, Шон. Общая картина : Происхождение жизни, смысла и самой Вселенной (стр. 173-174). Издательская группа "Пингвин". Разжечь издание.

Реальность - это поля [сообщение]: Конечно, Кэрролл объясняет, что пространство полно полей, «в каждой точке пространства есть десятки маленьких вибрирующих полей. … когда вы смотрите на поля достаточно внимательно, они распадаются на отдельные частицы. ” (Можно ли сказать, что частицы - это контекстная реальность?)

LiveScience: «Физики ищут чудовищную частицу Хиггса.Он может решить судьбу Вселенной »Пол Саттер, астрофизик, 5 июня 2019 г.

В нашей лучшей концепции субатомного мира, использующей стандартную модель , то, что мы считаем частицами, на самом деле не очень важно. Вместо этого есть поля. Эти поля пронизывают и впитывают все пространство и время. Для каждого вида частиц есть одно поле. Итак, есть поле для электронов, поле для фотонов и так далее, и так далее. То, что вы считаете частицами, на самом деле представляет собой небольшие локальные колебания в своих конкретных полях.И когда частицы взаимодействуют (скажем, отскакивая друг от друга), на самом деле это колебания в полях, которые исполняют очень сложный танец.

Дон Линкольн из

Fermilab рассказывает о полях в этом видео на YouTube:

Опубликовано 14 января 2016 г.
В современной теории физики можно представить себе все субатомные частицы, начинающиеся с поля. Тогда частиц, которые мы видим, - это просто локализованные колебания в поле .Итак, согласно квантовой теории поля, правильное представление о субатомном мире состоит в том, что везде - и я имею в виду везде - существует несметное количество полей . Поля верхних кварков, поля нижних кварков, поля электронов и т. Д. А частицы - это просто локализованные колебания движущихся полей. Теоретическая физика просто воображает, что обычное пространство заполнено полями для всех известных субатомных частиц и что локализованные колебания можно найти повсюду. Эти поля могут взаимодействовать друг с другом, как два смежных камертона.Эти взаимодействия объясняют, как частицы создаются и разрушаются - в основном энергия некоторых колебаний движется из одного поля и вызывает колебания в другом поле. Стандартная модель элементарных частиц: 12 фундаментальных фермионов и 5 фундаментальных бозонов.

Итак, вот возможное количество квантовых полей:

  • 2 (квантовая электродинамика [QED]) - электронное поле и электромагнитное поле, также известное как фотонное поле
  • 17 (Стандартная модель [вверху])
  • 24 (Стандартная модель, включая все цвета глюонов) - 12 фермионных полей и 12 бозонных полей
  • 25 (24 + Graviton)
  • Еще больше, если включить античастицы?
  • Еще больше, если включить ручку?
Банкноты

[1]

Согласно квантовой теории поля, существуют определенные базовые поля, которые составляют мир, а волновая функция Вселенной является суперпозицией всех возможных значений, которые эти поля могут принимать. Если мы наблюдаем квантовые поля - очень внимательно, с помощью достаточно точных инструментов, - мы видим отдельные частицы. Что касается электромагнетизма, мы называем эти частицы «фотонами»; для гравитационного поля это «гравитоны». Мы никогда не наблюдали индивидуальный гравитон, потому что гравитация очень слабо взаимодействует с другими полями, но основная структура квантовой теории поля уверяет нас, что они существуют. Если поле принимает постоянное значение в пространстве и времени, мы вообще ничего не видим; но когда поле начинает колебаться, мы можем наблюдать эти колебания в форме частиц. - Кэрролл, Шон. Общая картина: происхождение жизни, смысла и самой Вселенной (стр. 174). Издательская группа "Пингвин". Разжечь издание.

Есть два вида квантовых полей: фермионы и бозоны. Фермионы - частицы вещества; они занимают место, что помогает объяснить твердость земли под вашими ногами или стулом, на котором вы сидите. Бозоны - частицы, несущие силу; они могут накладываться друг на друга, создавая макроскопические силовые поля, такие как поля гравитации и электромагнетизма.Вот полный список, что касается Core Theory:

Фермионы

1. Электрон, мюон, тау (электрический заряд –1).

2. Электронное нейтрино, мюонное нейтрино, тау-нейтрино (нейтральное).

3. Ап-кварк, очаровательный кварк, топ-кварк (заряд +2/3).

4. Нижний кварк, странный кварк, нижний кварк (заряд –1/3).

Бозоны

1. Гравитон (гравитация; кривизна пространства-времени).

2. Фотон (электромагнетизм).

3.Восемь глюонов (сильное ядерное взаимодействие).

4. W- и Z-бозоны (слабое ядерное взаимодействие).

5. Бозон Хиггса.

- Кэрролл, Шон. Там же (стр. 433-434), Приложение: Уравнение, лежащее в основе вас и меня

[2] Вики

QFT рассматривает частицы как возбужденные состояния (также называемые квантами) лежащих в их основе полей, которые в определенном смысле являются более фундаментальными, чем основные частицы. Взаимодействия между частицами описываются членами взаимодействия в лагранжиане, включающем их соответствующие поля.Каждое взаимодействие может быть визуально представлено диаграммами Фейнмана, которые являются формальными вычислительными инструментами в процессе релятивистской теории возмущений.

Введение - Руководство Blender

Силовые поля позволяют повлиять на моделирование, например, добавить дополнительное движение. Частицы, мягкие тела, Жесткие тела и предметы из ткани на все могут воздействовать силовые поля. Силовые поля автоматически влияют на все. Чтобы убрать симуляцию или систему частиц из-под их влияния, просто уменьшите влияние силового поля этого типа на панели «Веса поля».

  • Все типы объектов и частиц могут генерировать поля, но только объект кривой может иметь поле Curve Guide.

  • Силовые поля также могут создаваться частицами. См. Физика элементарных частиц.

  • Объекты должны иметь как минимум один общий слой, чтобы иметь эффект.

Вы можете ограничить воздействие на частицы группой объектов (см. страницу "Физика элементарных частиц").

Создание силового поля

Номер ссылки

Режим

Объектный режим

Меню
Панель

Чтобы создать единое силовое поле, вы можете выбрать и выбрать желаемое силовое поле.Этот метод создает пустое поле с присоединенным силовым полем.

Примеры пустого с приложенным силовым полем.

Вихревое силовое поле.

Поле силы ветра.

Силовое силовое поле.

Чтобы создать поле из существующего объекта, вы должны выбрать объект и перейдите на вкладку Physics . Выберите тип поля в меню Поля .

Примечание

После изменения полей Поля панель или отклонение Столкновение настройки панели, вам необходимо пересчитать систему частиц, мягкого тела или ткани с помощью Free Cache , это не делается автоматически.

Частицы реагируют на все виды силовых полей, мягкие тела только для Force , Wind , Vortex (они реагируют на поля Harmonic , но бесполезно).

Общие настройки поля

У большинства полей одинаковые настройки, хотя они действуют по-разному.Ниже описаны настройки, уникальные для определенного типа поля. Поля Curve Guide и Texture имеют разные параметры.

Форма

Устанавливает направление, которое используется для расчета силы воздействия. Для силовых полей от пустого объекта доступны только формы Point и Plane , что касается поля из 3D-объекта, есть дополнительные параметры Surface и Every Point , и Кривая для поля из кривой.

Точка

Точка с всенаправленным воздействием.Использует исходную точку объекта как точку действия.

Плоскость

Влияние только в локальном направлении Z.

Поверхность

Силовое поле действует на поверхность трехмерного объекта. В этом случае ось Z - нормаль к поверхности.

Every Point

Использует каждую вершину в сетевом объекте как эффекторную точку.

Кривая

Силовое поле действует вдоль объекта кривой.

Сила

Сила эффекта поля.Это может быть положительное или отрицательное значение для изменения направления действия силы. Напряженность силового поля масштабируется с масштабом силового объекта, позволяя вам увеличивать и уменьшать масштаб сцены, сохраняя те же эффекты.

Поток

Если не равен нулю, эффективная сила зависит от скорости частицы. Значение определяет, насколько быстро действует исполнительная сила (ускорение) будет преобразована в постоянную скорость «воздушного потока».

Уровень шума

Добавляет шум к силе силы.

Seed

Изменяет начальное значение случайного шума.

Влияние
Местоположение

Влияние на местоположение частиц.

Rotation

Влияет на вращение частиц.

Absorption

Сила поглощается объектами столкновения.

Wind Factor

Определяет, насколько уменьшается сила при действии параллельно поверхности, например.грамм. ткань. Если установлено значение 1, учитывается только нормальная составляющая силы.

Falloff

Здесь можно указать форму силового поля. (если Falloff Power больше 0).

Форма
Сфера

Спад равномерен во всех направлениях, как в сфере.

Трубка

Спад приводит к силовому полю трубчатой ​​формы. Поле Radial Power можно регулировать, а также Минимум и Максимум расстояний поля.

Конус

Спад приводит к силовому полю конусообразной формы. Дополнительные опции такие же, как у опций Tube .

Направление Z

Сила может применяться только в направлении положительной оси Z, отрицательной оси Z или обоих.

Power

Как мощность силового поля изменяется с расстоянием от силового поля. Если r - это расстояние от начала объекта, сила изменяется с 1 / ( r - мин + 1) степенью .Спад на 2 изменяет силовое поле на 1 / ( r - мин + 1) 2 , что похоже на спад гравитационного притяжения.

Мин. Расстояние

Расстояние от начала объекта до места, где силовое поле действует с полной силой. Если у вас спад 0, этот параметр не будет иметь никакого эффекта, потому что поле эффективно с максимальной силой до Max Distance (или бесконечно). Обозначается дополнительным кружком вокруг объекта.

Макс. Расстояние

Задает максимальный радиус, в котором силовое поле влияет на другие объекты. (показан дополнительным кружком вокруг объекта).

Введение - Руководство Blender

Force Fields предлагает способ добавить дополнительное движение динамическим системам. Частицы, мягкие тела, Rigid Bodies и объекты Cloth на все могут воздействовать силовые поля. Силовые поля автоматически влияют на все.Чтобы убрать симуляцию или систему частиц из-под их влияния, просто уменьшите влияние силового поля этого типа на панели «Веса поля».

  • Все типы объектов и частиц могут генерировать поля, но только объект кривой может содержать направляющих кривой полей.
  • Силовые поля также могут быть созданы из частиц. См. Физику элементарных частиц
  • Объекты должны иметь по крайней мере один общий слой, чтобы иметь эффект.

Вы можете ограничить воздействие на частицы группой объектов (см. страницу "Физика элементарных частиц").

Создание силового поля

Чтобы создать единое силовое поле, вы можете выбрать и выбрать желаемое силовое поле. Этот метод создает пустой объект с прикрепленным силовым полем.

Чтобы создать поле из существующего объекта, вы должны выбрать объект и перейти к Физика таб. Выберите тип поля в меню Поля .

Поля имеют много общих опций, эти общие параметры объясняются для поля Spherical .

Примечание

После смены полей Поля панель или прогиб Collision настройки панели, нужно пересчитать частицу, мягкое тело или ткань с помощью Free Cache , это не выполняется автоматически. Ты можешь очистите кеш для всех выбранных объектов с помощью Ctrl-B .

Частицы реагируют на все виды силовых полей , Мягкие тела только для Spherical , Wind , Vortex (они реагируют на поля Harmonic , но бесполезно).

Общие настройки поля

Большинство полей имеют одинаковые настройки, хотя действуют совершенно по-разному. Ниже описаны настройки, уникальные для определенного типа поля. Параметры Curve Guide и Texture Fields очень разные.

Форма

Это поле:

Точка
Точка с всенаправленным воздействием.
Самолет
Константа в плоскости XY, изменяется только в направлении Z.
Поверхность
ToDo.
Каждая точка
ToDo.
Прочность
Сила полевого эффекта. Это может быть положительное или отрицательное значение для изменения направления действия силы. Напряженность силового поля масштабируется с масштабом силового объекта, позволяя масштабировать сцену вверх и вниз, сохраняя те же эффекты.
Поток
Преобразует исполнительную силу в скорость воздушного потока.
Шум
Добавляет шум к силе силы.
Семя
Изменяет начальное значение случайного шума.
Точка эффекта
Вы можете переключать действие поля на частицу. Местоположение и Вращение .
Поглощение столкновений
Сила поглощается объектами столкновения.

Falloff

Здесь можно указать форму силового поля. (если Fall-off Power больше 0).

Falloff Тип
Сфера
Спад равномерен во всех направлениях, как в сфере.
Трубка
Падение приводит к образованию силового поля в форме трубки. Поле Radial Falloff можно отрегулировать, а также Минимум и Максимум расстояний поля.
Конус
При падении образуется силовое поле конической формы. Дополнительные опции такие же, как у опций Tube .
Направление Z
Спад можно настроить для применения только в направлении положительной оси Z, отрицательной оси Z или обоих.
Power (Мощность)
Как мощность силового поля изменяется с расстоянием от силового поля. Если r - это расстояние от центра объекта, сила изменяется с 1/ r степенью . A Fall-off of 2 изменяет силовое поле на 1/ r 2 , что является спадом гравитационного притяжения.
Максимальное расстояние
Заставляет силовое поле действовать только в пределах указанного максимального радиуса (показан дополнительным кружком вокруг объекта).
Мин. Расстояние
Расстояние от центра объекта до места, где силовое поле действует в полную силу. Если у вас Fall-off of 0, этот параметр ничего не делает, потому что поле эффективно с максимальной силой до Max Distance (или до бесконечности). Обозначается дополнительным кружком вокруг объекта.

Развитие знаний внутри и между областями современной физики

Области современной физики

Общее представление об основных областях современной физики может быть получено путем базового анализа характеристик наборов данных APS.Рассматриваемые на самом высоком уровне, коды PACS делят современную физику на десять основных областей (см. Таблицу 1). Затем показатель релевантности каждой области может быть получен из объема статей, опубликованных в каждой области. Поскольку каждая статья может быть указана с несколькими кодами PACS, мы назначаем ее нескольким полям. Поэтому мы рассматриваем каждую статью как одну единицу знаний и определяем состав поля статьи как относительную частоту ее кодов PACS. Например, если статья указана с тремя кодами PACS \ ({\ textit {89.75.-k}} \), \ ({\ textit {81.05.-t}} \) и \ ({\ textit {05.45.-a}} \), мы относим две трети этой статьи к междисциплинарным Physics (PACS 80), а оставшаяся треть - General Physics (PACS 00). Общее количество статей \ (N_ {paper} \), связанных с каждым полем за весь период времени в 31 год, указано в таблице 1. Видно, что тремя самыми большими полями являются Condensed Matter (PACS 60 и 70). и General Physics (PACS 00), захватывая \ (57 \% \) всех публикаций в журналах APS. GPE - самое маленькое поле, всего 8325 статей, что примерно составляет одну пятнадцатую размера самого большого поля CM 2. Для количественной оценки и сравнения темпов роста каждого поля следует определить среднегодовое изменение количества статей. \ (\ Delta N_ {paper} \) также приведена в таблице 1. В соответствии с рейтингом, основанным на размерах полей, GEN и CM 2 также демонстрируют самый высокий темп роста, более 100 статей в год, в то время как GPE показывает самый медленный рост, в среднем всего 5 статей в год.Напротив, CM 2, третье по величине поле по размеру, занимает четвертое снизу по среднему росту \ (\ Delta N_ {paper} \). Противоположная тенденция наблюдается для Interdisciplinary Physics и Astrophysics , которые соответственно занимают пятое и шестое место по темпам роста, хотя их размеры поля занимают восьмое и девятое место среди этих областей, что отражает их быстрое развитие в период наблюдений.

Мы обнаружили, что \ (91 \% \) статей содержат более одного кода PACS, причем \ (36 \% \) из них сообщают коды PACS, которые, по крайней мере, взяты из двух разных полей.Чтобы количественно оценить уровень междисциплинарности в данной области, мы собрали все статьи, содержащие хотя бы один код PACS из этого поля, а затем вычислили долю этих статей, которые также классифицируются по крайней мере одним кодом PACS по сравнению с другими. поля. Результаты в таблице 1 показывают, что Междисциплинарная физика - это область с наибольшим значением Дж : почти \ (90 \% \) статей по междисциплинарной физике также классифицируются кодами PACS из других областей физики.Этот результат согласуется с ожиданием того, что междисциплинарные исследования объединяют знания из различных дисциплин. Вместо этого в работах по физике Ядерная , Частиц и Конденсированная материя 2 с большей вероятностью будут использоваться коды PACS из их собственных областей. Подводя итог, можно сказать, что приведенный выше анализ показывает, что различия между областями физики значительны либо с точки зрения размера и роста полей, либо с точки зрения их взаимодействия с другими полями.

Таблица 1 Десять областей современной физики.

Сеть потока знаний

Взаимодействие между научными областями можно лучше охарактеризовать, используя научные цитаты. Опубликованная статья в научной области, цитирующая статьи из другой области, подразумевает, что цитируемая область отражает часть ранее существовавших знаний, на которых строится область цитирования. А это, в свою очередь, указывает на поток знаний из цитируемой области в область цитирования. Следовательно, мы можем построить сеть потока знаний в разных областях, анализируя схему цитирования статей в разных областях.Узлы такой сети представляют десять областей современной физики, как указано кодами PACS, в то время как направленные связи между полями обозначают потоки знаний из одной области физики в другую.

Рисунок 1

Сеть потока знаний и ее эволюция во времени. ( a ) Иллюстрация того, как цитата между двумя статьями переводится в вклад в поток знаний между двумя соответствующими областями. ( b ) Построение взвешенной сети потока знаний на основе значимости каждой связи.( c ) Сеть потоков знаний между различными областями физики в 1990, 2000 и 2010 годах. Размеры узлов пропорциональны количеству статей, опубликованных в каждой области и заданному году, а ширина линий соответствует весам потоков знаний. между двумя полями. Ссылки с весом больше 1 выделяются красным цветом. Стрелка показывает направление потоков знаний.

В частности, для данной ссылки c будет происходить передача знаний из каждого кода PACS в цитируемой ссылке на все коды PACS в цитируемой статье.{c} _ {\ alpha \ rightarrow \ beta} = 1 \) для каждой цитаты c , что означает, что каждая цитата вносит свой вклад в единицу передачи знаний, которая затем разделяется на разные поля. Например, на рис. 1a два из трех кодов PACS цитируемой статьи принадлежат полю \ (\ alpha \), а один из двух кодов PACS в цитируемой статье - из поля \ (\ beta \). {\ Delta t '\ rightarrow t} = \ frac {1} {\ vert \ Delta t' \ vert} \ sum _ {n \ in \ Delta t '} {\ phi (\ alpha _ {tn}, \ beta _ { t})} \ end {align} $$

(2)

где \ (\ vert \ Delta t '\ vert \) - длина временного окна.{\ Delta t '\ rightarrow t} \ end {align} $$

(3)

Например, пусть \ (\ vert \ Delta t \ vert = 5 \), мы можем разделить весь период времени на пять временных окон наблюдения, а именно [1990, 1994], [1995, 1999], [2000, 2004 ], [2005, 2009] и [2010, 2014]. Вес каждой ссылки в сети отражает, насколько значительны знания между двумя связанными областями. Эта количественная структура позволяет нам исследовать эволюцию потоков знаний в двух временных измерениях: (1) для каждого заданного периода наблюдения \ (\ Delta t \) веса знаний поступают из разных временных интервалов \ (\ Delta t '\) можно наблюдать; а также (2) для каждого фиксированного \ (\ Delta t '\) можно сравнивать веса потоков знаний за разный период наблюдения \ (\ Delta t \).Хотя в этой статье мы изучали потоки знаний в десяти основных областях физики, мы полагаем, что наша структура также может предоставить важную информацию при применении для исследования передачи знаний между подполями на любом возможном уровне иерархии.

Временной анализ сетей потоков знаний

Сначала мы исследуем, как общие свойства сетей потоков знаний менялись с течением времени. В частности, мы оценивали для каждого года потоки знаний за предыдущие 5 лет, т.е.{\ Delta t '\ rightarrow t}> 1 \)) показаны красным цветом.

Рисунок 2

Временной анализ сетей потоков знаний. ( a ) Количество важных звеньев в сети потока знаний показано как функция года вместе со средним значением времени, обозначенным пунктирной серой линией. ( b ) Сетевая взаимность, измеряющая долю двунаправленных ссылок, показывает образец с пиком около 1998 года. Верхние \ (50 \% \) двунаправленных ссылок с наибольшей суммой взаимных весов учитывались при вычислении взаимность.( c ) Z-оценка двух типов трехузловых мотивов представлена ​​как функция времени. ( d ) Среднее и стандартное отклонение весов значимых связей со временем постепенно уменьшаются, указывая на то, что потоки знаний между полями больше склоняются к случайным ожиданиям.

Первое, на что следует обратить внимание, это то, что количество значимых связей примерно постоянно в течение многих лет, как также показано на рис. 2a. В дополнение к этому, мы наблюдаем, что в 2000 г. наблюдается больше взаимных связей по сравнению с 1990 и 2010 гг., Что предполагает, что ситуация, в которой пары полей взаимно влияют друг на друга, более распространена в 2000 г.Для дальнейшего изучения этого мы вычислили взаимность сети (см. Раздел «Методы») для каждого года. Результаты, представленные на рис. 2b, показывают, что значение взаимности \ (\ rho \) увеличилось в первые несколько лет, достигло пика примерно в 1998 г., а затем начало снижаться в последующие годы. Это привело нас к выводу, что наивысшие уровни взаимности в передаче знаний между различными областями физики наблюдались между 1995 и 2000 годами.

Затем мы извлекли типичные паттерны передачи знаний в сети.По этой причине мы сосредоточились на статистически значимых трехузловых мотивах в сетях потока знаний 36 , то есть на направленных связанных подграфах трех узлов, которые появляются в сети чаще, чем случайно. На рисунке 2c показаны Z-баллы (см. Раздел «Методы») двух релевантных трехузловых мотивов за разные годы. Видно, что подграф, представленный двунаправленными путями (ромбовидный символ), является наиболее значимым мотивом на протяжении всего периода времени со средним Z-баллом, равным примерно 6.Кроме того, полные подграфы трех узлов, соответствующие трем взаимосвязанным областям физики, являются статистически значимыми только в период с 1998 по 2000 год, когда появляется полный подграф GEN , EOA и IPR . Обратите внимание, что этот период также соответствует периоду высокой взаимности на рис. {\ Delta t '\ rightarrow \ Delta t} \).Изучая вариации цветов в каждой строке, мы обнаруживаем, что поле NUC показывает все более высокую степень самореферентности с течением времени, в то время как IPR и GAA имеют тенденцию снижать степень своих внутренних потоков, что согласуется с результаты на рис. 3а.

Рассматривая изменение цветов в каждом столбце рис. 3b – e, мы можем вместо этого исследовать влияние возраста референта на внутренние потоки знаний. Можно видеть, что такие поля, как NUC и IPR , демонстрируют тенденцию к уменьшению от самого недавнего времени к прошлому, что согласуется с предыдущими исследованиями, утверждающими, что вероятность обнаружения бумаги значительно уменьшается с возрастом бумаги 37 .Напротив, мы наблюдаем неожиданную и очень четкую картину для EPF и GAA , поскольку оба поля показывают максимум значений вдоль антидиагональной линии. Обратите внимание, что каждый квадрат вдоль антидиагональной линии представляет одно и то же указанное временное окно, а именно временное окно за 5 лет до периода [1990, 1994]. Это может быть связано с важными открытиями и публикацией новаторских исследовательских работ в областях EPF и GAA в течение периода [1985, 1990], что явно повысит вероятность цитирования исследователями в этой области в следующие годы , статьи, опубликованные в этот период.Возможным объяснением может быть, например, быстрое развитие в период [1985, 1989] новой области исследований « астрономия частиц », возникшей на стыке физики элементарных частиц, астрономии и астрофизики 38 , и которая в основном сочетает в себе знания из полей EPF и GAA . В качестве доказательства этого быстрого развития обратите внимание на то, что в 1992 году был основан даже новый журнал под названием «Astroparticle Physics». Более того, тот факт, что веса внутренних потоков в GAA почти в три раза больше, чем в EPF , может быть связано с космическим телескопом Хаббла, одним из главных научных достижений в области GAA .Телескоп является одним из крупнейших и наиболее продуктивных инструментов научных исследований в области астрономии, и он действительно был запущен в 1990 году (в период интереса к антидиагональной линии), что значительно способствовало развитию астрономии в GAA . Мы дополнительно изучили эволюцию внутренних потоков для оставшихся шести полей и обнаружили аналогичные закономерности (см. Дополнительную информацию (SI)).

Эволюция знаний в разных областях

Изучение того, как открытия в одной области повлияли на другую область физики, даже более важно, чем изучение потоков знаний в данной области.Чтобы получить общую картину существующих влияний в различных областях современной физики, мы приводим на рис. 4а средние веса потоков знаний между каждой парой областей за весь исследуемый период. Чтобы выделить взаимный обмен потоками, результаты показаны в виде (\ (\ overline {w} _ {\ alpha \ rightarrow \ beta} \)) - (\ (\ overline {w} _ {\ beta \ rightarrow \ альфа} \)) самолет. Каждая точка относится к паре полей, а расстояние от положения точки до биссектрисы (красная линия) измеряет уровень асимметрии в обмене знаниями между двумя полями.Мы замечаем, что большинство точек сосредоточено вокруг биссектрисы, особенно те точки в нижнем левом углу, соответствующие парам полей с небольшими весами значимости. Однако есть также точки, расположенные далеко от линии, например точка, соответствующая паре GPE и ATM (красный треугольник вверх в правом нижнем углу панели), что указывает на асимметричную передачу знаний между двумя полями.

Рисунок 3

Эволюция потоков знаний в области.{\ Delta t '\ rightarrow t} \) из окна предыдущих 5 лет до t . В ( b ) - ( e ) мы показываем эволюцию внутренних потоков для четырех конкретных полей на двумерных графиках \ (\ Delta t \), \ (\ Delta t '\). Сравнивая изменение в каждой строке, мы обнаруживаем, что поле NUC показывает все более высокую степень самоотнесения с течением времени, в то время как, наоборот, IPR и GAA имеют тенденцию становиться все менее и менее самостоятельными. Сосредоточив внимание на вариациях в каждом столбце, мы можем изучить влияние эталонного возраста на значимость внутренней передачи знаний.Продолжительность каждого периода цитирования \ (\ Delta t \) и цитируемого периода \ (\ Delta t '\) в ( b ) - ( e ) равна 5 годам.

Чтобы исследовать временную эволюцию обмена знаниями между двумя областями на рис. 4b – e, мы рассмотрели одни и те же типы графиков во времени. В таком случае каждая пара полей соответствует траектории, соединяющей точки, соответствующие разным годам с 1990 по 2015 год. Цвета символов от светлого к темному указывают годы от прошлого к самому последнему.Хотя значимость ссылок в целом со временем снижается, временные шаблоны могут варьироваться от одной пары полей к другой. Четыре панели иллюстрируют четыре основных класса поведения (режимов), которые мы обнаружили, а именно: поглощение, поглощение до взаимного, обратное воспитание и взаимное поведение. Поглощающий режим можно увидеть в поле GPE , которое вобрало больше знаний из полей ATM и EOA на протяжении всего исследуемого периода (рис. 4b). Поля GEN и EPF вначале демонстрируют поведение, подобное GPE , вбирая больше знаний из GAA , в то время как в последние несколько лет GEN и EPF имеют тенденцию взаимно обмениваться знаниями с GAA. , хотя веса на звеньях в обоих направлениях становятся менее значимыми (рис.4в). Что еще более интересно, мы также находим режим обратного воспитания, показанный на рис. 4d. Поле GEN сначала поглощает больше знаний из EOA , чем то, что оно предоставляет EOA , но позже ситуация изменилась. Наконец, поля IPR и CM1 показывают другой шаблон, взаимный режим, указывающий на то, что они обменивались знаниями почти симметричным образом на протяжении всего периода. Аналогичные режимы эволюции наблюдались и в остальных шести областях (см. SI).Эти различные модели эволюции ясно демонстрируют, что процессы создания и передачи знаний между областями могут быть весьма неоднородными.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *