12f1073 Что общего между дельфинами и летучими мышами?



Скачать 247.07 Kb.
Дата09.07.2014
Размер247.07 Kb.
ТипДокументы
Команда «Электрончики»

12f1073

1. Что общего между дельфинами и летучими мышами?

Летучие мыши и дельфины обладают способностью к эхолокации.

Летучие мыши обнаруживают предметы, преграждающие им путь, испуская неслышимые для человека звуки и улавливая их эхо, отраженное от предметов. До открытия ультразвуковой эхолокации предполагалось, что летучие мыши обладают экстрасенсорным восприятием. Их лишали возможности использовать зрение, покрывали крылья плотным лаком, чтобы лишить возможности чувствовать воздушные потоки, и все равно они избегали расположенных в экспериментальной камере препятствий.

Исследования доктора О. Хенсона, анатома Иельского университета, показали, что в момент испускания разведывательных ультразвуковых звуков мышцы в ушах летучих мышей закрывают ушные раковины для предотвращения повреждения слухового аппарата.

Во время полёта летучие мыши поют песни, используя сложные сочетания слогов, на высоких частотах (что обусловлено их способностью к эхолокации). Они создают ультразвуковые волны от 40 до 100 кГц. Зов бразильского складчатогуба включает от 15 до 20 слогов. Ухаживая за самкой, каждый самец поёт свою собственную песню, хотя в целом мелодии всех песен похожи. Разница заключается в индивидуальном сочетании различных слогов. Сложные голосовые сообщения используются не только для ухаживаний, но также для опознавания друг друга, обозначения социального статуса, определения территориальных границ, при воспитании потомства и при противодействии особям, вторгшимся на чужую территорию. По мнению биолога Майкла Смотермана, ни одно другое млекопитающее, кроме человека, не обладает способностью общаться с помощью столь сложных голосовых последовательностей. Голосовой центр, ответственный за организацию сложных последовательностей слогов, у летучих мышей расположен несколько выше, чем у человека, и учёные пока не могут определить, где именно он находится.

Из всех летучих мышей только у летучих лисиц есть глаза, способные хоть что-то увидеть в темноте; при этом все летучие мыши прекрасно охотятся по ночам. Находить добычу им помогают прекрасно развитые обоняние, слух и способность к эхолокации - удивительный и совершенный дар природы.

Попросту говоря, летучая мышь действует как радар. Носом или ртом она издает неслышные для человека звуки в ультразвуковом диапазоне частот. Это короткие импульсы частотой 20-120 килогерц и продолжительностью от 0,2 до 100 миллисекунд, по своим параметрам сильно различающиеся у представителей разных семейств. Их волны, отражаясь от предметов, возвращаются, словно эхо. Улавливая такие сигналы, летучая мышь ориентируется в пространстве и определяет размеры, местонахождение и плотность окружающих ее предметов.


Команда «Электрончики»

12f1073

Этот прибор столь совершенен, что некоторые летучие мыши "видят" провода диаметром менее 1 мм, а мыши-рыболовы - поднятую рыбой рябь на воде.

Не только летучие мыши используют столь изощренный способ ориентации в пространстве и для охоты. Он доступен еще и многим дельфинам. Зрение у этих морских зверей никудышное, поэтому они обнаруживают в воде предметы, испуская и воспринимая высокочастотные звуки, состоящие из серии очень коротких, в десятые-сотые доли секунды, импульсов.

Подвешенный в бассейне шарик диаметром около сантиметра дельфин видит на расстоянии не более 3 метров, а «слышит» благодаря эхолокации за 10-13 метров. Но это далеко не предел: в открытом море стая афалин как-то обнаружила барьер из алюминиевых труб за 350 метров! В воде с помощью зрения это невозможно было сделать даже теоретически, так что остается предполагать одно: дельфины пользовались эхолокацией.

Когда дельфин плавает спокойно, он издает звуки частотой 10-15 импульсов в секунду, Но стоит ему услышать всплеск воды от играющей на поверхности рыбы, он тут же устремляется на звук и начинает интенсивно лоци-ровать: частота ультразвука достигает 200, а затем и 500 импульсов в секунду. При этом он постоянно поводит из стороны в сторону головой, чтобы точнее определить положение привлекшего его внимание объекта. А если по каким-либо причинам возникают звуковые помехи, животное увеличивает интенсивность ультразвука — старается «перекричать» источник постороннего шума.

Особенно активно эхолокацией пользуются речные дельфины, обитающие в больших реках — Амазонке, Янцзы, Ганге. Вода в них мутная, так что зрение вообще никакого значения не имеет: и действительно, глаза у этих дельфинов меньше, чем у их морских родичей, у некоторых даже без хрусталика. Зато, например, у гангского дельфина кости на лбу разрастаются таким странным образом, что образуют некое подобие «рефлектора», способствующего, наверное, фокусировке пучка ультразвуковых волн.

Команда «Электрончики»

12f1073



   У дельфинов есть весьма сложный гидролокатор, который позволяет обнаружить предметы величиной со сливу в воде на расстоянии до 15 м. Известно, что с помощью такого способа оринтирования дельфиний мозг (более высокоразвитый, чем человеческий) получает и обрабатывает в сотни-тысячи раз больше информации, чем делает человеческий мозг, обрабатывая информацию, приходящую по зрительным нервам (хотя, как известно, глаза поставляют нам до 90 % информации об окружающем мире). Такое соотношение в получаемой информации можно образно сравнить с радиосигналами: в таком случае можно сказать, что человеческий мозг слушает дребежащее радио, в то время как дельфиний любуется цветным телевизионным изображением и сопровождающим его стереозвуком.

По разнообразию издаваемых звуков среди дельфинов выделяется белуха.

Она может громко хрюкать, глухо стонать, свистеть, издавать звуки, напоминающие плач ребенка, удары колокола, пронзительный женский крик, игру на музыкальных инструментах с переливчатыми трелями, как у певчих птиц. Недаром белуху называют морской канарейкой.Выражение «ревет как белуга» имеет происхождение от слова «белуха».

Все звучания дельфинов принято делить на три класса: первый – свисты, частотой от 4 до 20 кГц, второй – эхолокационные щелкания, частотой до 200 кГц и третий – комплексные звуки высокой интенсивности и широкого частотного диапазона, отличающиеся большим разнообразием.

Звуки первого класса – коммуникационные и эмоциональные сигналы; второго – средство для ориентации, навигации и поиска пищи; третьего – имеют оба значения, как первого, так и второго. Интересно, что дельфин может одновременно издавать звуки как двух, так и трех классов.

Акустическое давление комплексных сигналов достигает 100 децибел. Афалины, в зависимости от ситуации способны производить эхолокационные щелкания в очень широком диапазоне от 1 до 1200 раз в секунду.

Команда «Электрончики»

12f1073

Механизм образования звуков у дельфинов весьма сложен. У них нет голосовых связок. Подача звука, осуществляется воздушными мешками (обычно три пары), связанными с носовым каналом и окруженными несколькими слоями радиально расположенных мышц.

В языке дельфина в настоящее время выделено 822 типа ультразвуковых сигналов. Изучено соответствие некоторых из них элементам поведения дельфина, как в условиях дельфинария, так и в морских условиях.

Эхолокация летучих мышей и зубастых китов имеет одинаковое происхождение!?

  Ученые доказали, что в ходе независимой эволюции такие разные животные, как летучие мыши и зубастые киты, сумели выработать практически одинаковые гены, отвечающие за использование эхолокации для ориентирования в пространстве, сообщается в двух независимых статьях исследователей, опубликованной в журнале Current Biology. 

  Авторы статьи в своей работе использовали гены, отвечающие за синтез престина у 25 разных видов млекопитающих - собак, коров, свиней, кошек, мышей, 10 видов летучих мышей и одного дельфина афалина, относящегося к зубастым китам. В этой группе только летучие мыши и киты способны к ориентированию в пространстве и охоте с помощью эхолокации. Эхолокация заключается в создании животными ультразвуковых колебаний и детектирования ими отражения этих колебаний от поверхностей окружающих их ландшафтов и предметов.
  Расположив этих животных в генеалогическом древе, построенном на основе схожести генов престина, ученые обнаружили, что летучие мыши и дельфины в таком древе оказываются ближайшими родственниками, несмотря на то, что произошли в ходе эволюции от совершенно разных животных.
  Анализ последовательностей аминокислот в молекулах престина у летучих мышей, дельфинов и их настоящих эволюционных предков показал, что такая схожесть генов у животных, использующих эхолокацию, является следствием эволюционного процесса и не является случайным совпадением. В ходе этого процесса как у китов, так и у летучих мышей, происходила замена одних и тех же аминокислот в молекуле престина до тех пор, пока они не получили свой крайне похожий современный вид

2. С помощью какого прибора и как современные рыбаки узнают о наличии косяка рыб?

Эхолот — средство звукового обнаружения подводных объектов.

Люди ловят рыбу тысячу лет. Каждый рыбак сталкивается с двумя проблемами - с поиском рыбы и ее поимкой. Хотя гидролокатор (эхолот) не может вываживать рыбу, он может решить проблему поиска рыбы. Вы не сможете поймать рыбу, если ловите в месте, где ее нет, эхолот спасет Вас от этого.
Команда «Электрончики»

12f1073

Как работает эхолот

Cлово сонар (эхолот) это сокращение трех английских слов: Звук, Передвижение, Расположение. Сонар был разработан во время Второй Мировой Войны для отслеживания подводных лодок. Эхолот состоит из передатчика, преобразователя, приемника и дисплея.

Эхолот состоит из передатчика, датчика, приемника и экрана. Процесс обнаружения дна (или рыбы) в упрощенном виде выглядит следующим образом: Передатчик выдает электрический импульс, датчик преобразует его в звуковую волну и посылает в воду. (Ее частота такова, что она не ощущается ни человеком, ни рыбой). Звуковая волна отражается от объекта (дно, рыба, другие объекты) и возвращается датчику, который преобразует его в электрический сигнал. Приемник усиливает этот возвращенный сигнал и посылает его на экран. На экране на прокручивающейся схеме появляется изображение объекта. Микропроцессор эхолота рассчитывает расстояние до объекта, используя промежуток времени между отправлением сигнала и получением отраженного сигнала. Процесс повторяется несколько раз в секунду.

Так как скорость звука в воде постоянна (приблизительно 4800 футов в секунду), промежуток времени между отправкой сигнала и получением эха может быть измерен и по этим данным расстояние до объекта может быть определено. Этот процесс повторяется многократно в течение секунды.

Наиболее часто используемая частота волны составляет 192 кГц, также иногда производятся приборы на частоте 50 кГц. Хотя эти частоты находятся в диапазоне звуковых частот, они неслышимы ни людям, ни рыбе. (Вы не должны волноваться относительно звукового модуля, пугающего рыбу - они не могут слышать это.)

Как упомянуто ранее, эхолот посылает и принимает сигналы, затем "печатает" эхо на дисплей. Так как это случается много раз в секунду, непрерывная линия идущая поперек дисплея, показывая сигнал дна. Кроме того, на экране отображается сигнал, возвращенный от любого объекта в воде между поверхностью и дном. Зная скорость звука через воду (4800 футов в секунду) и время требуется для возращения эха, прибор может показывать глубину и нахождение любой рыбы в воде.

Хороший эхолот обладает четырьмя компонентами:

  • Мощный передатчик

  • Эффективный преобразователь

  • Чувствительный приемник

  • Дисплей высокого разрешения

Все части этой системы должны быть разработаны так, чтобы работать вместе, при любых погодных условиях и критических температурах.

Команда «Электрончики»

12f1073
3. Слышат ли рыбы? Если слышат, то чем?

Люди и животные слышат ушами. А чем еще могут слышать живые существа?
Рыбы слышат телом.

О том, что рыбы реагируют на звуки, — известно давно. При ударе грома, выстреле, резком свистке парохода рыбешки выпрыгивают из воды, веером рассыпаются во все стороны. Стук по днищу или борту лодки, плеск весел тоже пугает рыбу, и она сразу же отходит на некоторое расстояние. Но бывает и наоборот — шум или звук не пугает, а привлекает ее. Рыболовы умело используют и любознательность, и пугливость рыб.

Звук в воду передается через камыш, кувшин­ки и все другие полупогруженные растения и предметы. Торчащие из воды камни - тоже про­водники звуков. Это одна из причин, почему форель, хариус, ленок известны, как очень пуг­ливые рыбы. Они часто ищут укрытия за больши­ми валунами.
Звук — это колебательные движения частиц воздуха или воды. Высшие позвоночные улавливают их слуховым аппаратом, состоящим обычно из наружного уха, ушного отверстия, улитки, мембраны, которых у рыб нет. Поэтому рыб долгое время считали глухими. Установив, что рыбы все-таки слышат, ученые решили выяснить, какие же звуки они улавливают. Оказалось, рыбы могут воспринимать звуки с частотой колебания от 5 до 13 000 в секунду.
Боковая линия представляет собой канал, наполненный слизью, разветвляющийся в голове, который обычно тянется вдоль туловища от головы до хвоста. В канале расположены чувствующие почки, соединенные с внешней средой мельчайшими отверстиями, находящимися в чешуйках, и нервами с головным мозгом. Лежащий непосредственно под кожей, этот канал иногда заметен в виде темной линии, идущей от головы к хвосту. Короткие канальцы, или поры, пронизывающие чешуйки, соединяют эти каналы с внешней средой. При движении рыб в море возникают волны, или изменения давления, которые воспринимаются боковой линией и вызывают перемещение слизи. Это перемещение воздействует на волоски, соединенные с мозгом нервами и пучками сенсорных клеток.
Если рыба улавливает колебания, создаваемые другими животными, логично предположить, что она может улавливать и свои собственные колебания. Волны, идущие от рыбы при ее передвижении, наталкиваются на предметы, попадающиеся на пути, и, вероятно, отражаясь от них, принимаются боковой линией. Если рыбы действительно ощущают отраженные волны и благодаря им получают информацию, то именно этим свойством можно объяснить их способность быстро обходить препятствия в темноте и безошибочно отыскивать крохотные расщелины в скалах.

Некоторые ученые считают, что рыбы способны определять расстояние до того или иного предмета или до океанского дна, измеряя время, нужное для того, чтобы издаваемый ими звук вернулся назад и был воспринят ухом или боковой линией.
Как слышат рыбы в сравнении с другими животными?

Рыбы воспринимают звуки в диапазоне 16-13000 Гц, а некоторые - до 30000 Гц, что практически на границе ультразвука. Для сравнения отметим, что амфибии используют частоты в пределах 30-15000 Гц, рептилии - 20-6000 Гц, большинство птиц слышат в диапазоне обостренного человеческого слуха - от 30 до 20000 Гц. Акустические и другие

Команда «Электрончики»

12f1073

колебания воды регистрируются не только внутренних ухом (лабиринтом), но и органом боковой линии и кожными рецепторами.

Орган слуха у разных видов рыб развит неодинаково. Так, язь улавливает звуковые колебания в пределах 25-5520 Гц, а серебряный карась - 25-3840 Гц. Акула слышит звуки, издаваемые рыбой на расстоянии до 500 м.

Специальные эксперименты, выполненные три-четыре десятилетия назад, реабилитировали слух рыб. Они прекрасно слышат низкие звуки от 50 до 2000-5000 Гц, а по чувствительности к звукам, лежащим в диапазоне 500-1000 Гц, слух рыб не уступает слуху млекопитающих.
Рыбы не только издают звуки, но и слышат их. Уши у рыб внутренние. Позади глаза - хрящевой пузырек с камешками (часто фигурными). Они колеблются от ударов звуковых волн и через нервы передают эти сигналы мозгу.
Учёные установили, что некоторые рыбы слышат звонок телефона, расположенного
как в воде, так и над водой.

В 1938 году этолог Карл Фриш опубликовал работу "Чувство слуха у рыб", в
которой рассказал о своих опытах с пескарями. Их обучили по сигналу свистка
или камертона получать корм. Они слышали их звучание даже за 30 метров.

Затем испытали, разбираются ли рыбы в музыкальной тональности звуков.
Получилось: рыбы различают две ноты с интервалом в одну октаву. Для человека
это довольно простая задача. Но вот услышать разницу между нотами с
интервалом в один тон может не всякий человек, лишенный музыкального слуха.
А пескари могут!

4. 110 лет назад этот ученый передал из Канады первое трансатлантическое телеграфное сообщение. Получателем был король Англии ЭДУАРД VII.

7 мая (25 апреля по старому стилю) 1895 года русский физик Александр Попов сконструировал первый радиоприёмник и осуществил сеанс связи, а первый крупный проект радиосистемы предложен в этом же 1895 году и осуществлен Гульельмо Маркони в 1901 году. Кто же такой Гульельмо Маркони?

Маркони вошел в историю как человек, первым осуществивший передачу информации по «беспроволочному телеграфу» и установивший основы современной системы связи.

Итальянский инженер-электрик и изобретатель Гульельмо Маркони родился в Болонье. До поступления в техническое училище в Ливорно М. занимался с домашними учителями в Болонье и Флоренции. В возрасте 20 лет М. увлекся физикой, особый интерес у него
Команда «Электрончики»

12f1073

вызывали исследования по теории электричества Джеймса Клерка Максвелла, Генриха Герца, Эдуарда Бранли, Оливера Лоджа и Аугусто Риги.

40 лет своей жизни он посвятил беспроволочной телеграфии, добиваясь все большей эффективности и дальности передачи.

Первые опыты он начал с того, что воспользовался вибратором Герца и когерером Бранли (детектором волн Герца, превращающим колебания в электрический ток) и передал сигнал, включивший электрический звонок, находившийся по другую сторону лужайки отцовского поместья. К середине 1895 г. Макони создал более чувствительный и надежный когерер: включил телеграфный ключ в цепь передатчика, заземлил вибратор и присоединил один из его концов к металлической пластине, расположенной высоко над землей. В результате этих усовершенствований ему удалось передать сигнал на расстояние 1,5 мили.

Поскольку итальянское правительство не проявило интереса к его изобретению, Маркони в 1896 году в возрасте 22 лет отправился в Англию в надежде найти там средства для продолжения исследований и развертывания коммерческого использования своего изобретения. По его мнению, в Англии люди были более восприимчивы к техническим новшествам. Однако и там первые попытки Маркони продемонстрировать возможности его аппарата вызвали лишь насмешки. В 1896 г. двоюродный брат Маркони Генри Джеймс Дэвис помог ему составить первую патентную заявку на изобретение в области радиотелеграфии. Однако государственные ведомства Британии все еще относились к его аппарату настороженно.

Помог случай. Принц Уэльский (будущий король Эдуард VII) на новогоднем балу в Париже упал и повредил колено. Выздоравливать он предпочел на своей яхте «Осборн» и одновременно принимал участие в очередной парусной регате. Маркони неведомыми путями вышел на королеву и предложил ей установить с яхтой прямую связь. Королева была в восторге, и с этого момента перед Маркони открылись все двери.

Ежедневно королева получала о состоянии здоровья принца бюллетень, который параллельно поступал в редакции газет, публикации которых оповещали всю страну о самочувствии принца Уэльского, что по тому времени всем казалось совершенно беспрецедентным.

На палубе яхты Маркони установил вертикальную антенну высотой 25 м для передатчика, генерирующего искру в 25 см. На берегу смонтировал так же прямостоящую мачту высотой 30 м с креплением растяжками. Телеграммы передавали со скоростью 100...120 букв в минуту. Они содержали от 50 до 100 слов.

По окончании соревнований принц подарил Маркони яхту, на которой плавал. Участием в регате Маркони показал, что беспроводная связь может быть полезна плавающим по морю судам и их экипажам, особенно в обстоятельствах, когда они терпят бедствие.

После этого были построены приемно-передающие электроустановки и антенные мачты вблизи г. Дувра в Англии и г. Булонь во Франции, т. е. в самой узкой части пролива Ла Манш.

27 марта 1899 г. Маркони передал первое телеграфное сообщение через водную преграду на расстояние 43 км. Это проходило с привлечением внимания гражданских и военных руководителей из правительств обеих стран, широкой публики и прессы.


Даже критики Гульельмо Маркони не отрицают то, что он сделал для популяризации

Команда «Электрончики»

12f1073

радиосвязи больше, чем кто-либо другой, причем по тем временам его технические достижения никто не мог повторить. В 1896 году им была достигнута дальность радиосвязи 3 км, через год — 21 км, еще через полтора года — 70 км, в начале 1901 года — 300 км.

В 1902 году, используя свой магнитный детектор, Маркони провел серию замечательных опытов на итальянском военном крейсере «Карло Альберто». Во время плавания из Италии в Англию и Россию он совершенно свободно вел прием на расстоянии 2000 км от Польдю, где находилась передающая станция. В ноябре того же 1902 года была устроена официальная радиосвязь между США и Англией. Президент Рузвельт и король Эдуард VIII обменялись приветственными радиограммами. А в октябре 1907 года фирма Маркони открыла для широкой публики первую в истории радиотелеграфную станцию, передающую сообщения из Европы в Америку. Интерес к этой новинке оказался огромным — в первый же день было передано 14 тысяч слов.

Установить радиосвязь через Атлантический океан считалось совершенно невозможным ввиду кривизны Земли. Но Маркони наивно полагал, что электромагнитные волны могут проходить через грунт и воду, а потому со свойственным ему энтузиазмом взялся за дело. В результате, находясь на острове Ньюфаундленд (Канада), он услышал отраженный от ионосферы телеграфный сигнал S (три точки кода Морзе), переданный через Атлантику из Англии.
Исследователи до сих пор гадают, как ему это удалось, ведь Маркони так и не удосужился изучить физику — своему приятелю он смущенно признался: «Я одно не могу понять — как это все работает!» Впрочем, Маркони привлек к делу талантливых инженеров, в том числе Джона Флеминга, который учился в Кембридже у великого Максвелла.
Тем не менее изобретатель телефона Александр Белл, узнав о трансатлантическом сеансе связи, сказал: «Я сомневаюсь, что Маркони это сделал. Это невозможно».

Томас Эдисон, напротив, воскликнул: «Я поражен и хотел бы встретиться с этим молодым человеком, у которого хватило дерзости на пересечение Атлантики электрической волной».
В 1907 году Маркони открыл первую трансатлантическую службу беспроводной связи.

Свою первую компанию, "Уайрлесс телеграф энд сигнал компани", он основал в Англии в 1897; в 1900 она была преобразована в "Маркони уайрлесс телеграф компани". Для работы в своей фирме Маркони пригласил многих видных ученых и инженеров. Его деятельность сыграла важную роль в развитии радиотехники и в распространении радио.

Гульельмо Маркони неоднократно выдвигался на Нобелевскую премию по физике. Премия была присуждена Маркони лишь в 1909 году, причем он разделил ее с немецким физиком Фердинандом Брауном, усовершенствовавшим аппарат Маркони.

Заключение Нобелевского комитета гласило: «Главное (помимо неукротимой энергии, с которой Гульельмо Маркони шел к поставленной цели) было достигнуто, когда ему удалось воплотить всю систему в виде компактной, пригодной для практического использования конструкции».


В Италии популярность Маркони была настолько велика, что в

Команда «Электрончики»

12f1073

годы Первой мировой войны он даже был назначен командующим военно-морским флотом.

В 1923 году премьер-министр Муссолини назначил Маркони президентом Итальянской академии наук, однако предприниматель предпочитал постоянно находиться на своей яхте Elettra, которую он превратил в плавучую лабораторию. Его исследования в области коротковолновой телеграфии привели к тому, что в 1928 году Маркони удалось развернуть международную сеть коммерческих коротковолновых телеграфных станций.

В 1934 году он продемонстрировал микроволновый радиомаяк для навигации в открытом море

Маркони скончался после тяжелейшего приступа грудной жабы 20 июля 1937 г., оставив после себя всемирную славу и состояние в полмиллиарда лир. После государственных похорон в Риме с участием самого дуче его тело перевезли на виллу Гриффоне и там предали земле (через год в его честь назвали соседний городок — Сассо Маркони). В день похорон мир почтил память Гульельмо Маркони двухминутным радиомолчанием.

Маркони осуществил свои мечты: он не стремился к академической карьере, но сделался мировой знаменитостью, магнатом и миллионером, чего и добивался.

Радиотелеграф— средство для передачи (обмена) текстовой информации(ей) по радио. Буквы алфавита представлены комбинацией точек и тире (код Морзе). В настоящее время эта технология используется по большей части энтузиастами-любителями и также иногда применяется военными радистами.


  1. Ученый, который установил правило для определения направления действия магнитного поля на магнитную стрелку, исследовал взаимодействие магнита и электрического тока, и между электрическими токами, развил теорию магнетизма, установил эквивалентность магнита и соленоида, предложил использовать электромагнитные процессы для передачи сигналов, ввел в научный оборот термин «кибернетика». Он изобрел такие устройства как коммутатор и электромагнитный телеграф. В его честь названы законы, правила и единицы измерения физической величины и физическая константа. Кто этот ученый?

Андре-Мари Ампер (20 января 1775 — 10 июня 1836) — знаменитый французский физик, математик и естествоиспытатель, член Парижской Академии наук (1814). Член многих академий наук, в частности иностранный почётный член Петербургской Академии наук (1830). Джеймс Максвелл назвал Ампера «Ньютоном электричества».

Биография

Андре-Мари Ампер родился 22 января 1775 года. Свою родословную Андре-Мари ведёт от лионских ремесленников. Его отец Жан-Жак Ампер вместе со своими братьями торговал лионскими шелками. Мать Жанна Сарсе — дочь одного из крупных лионских торговцев. Детство его прошло в небольшом поместье Полемье, купленном отцом в окрестностях Лиона.
Команда «Электрончики»

12f1073

Исключительные способности Андре проявились ещё в раннем возрасте. Он никогда не ходил в школу, но чтению и арифметике выучился очень быстро. Читал мальчик всё подряд, что находил в отцовской библиотеке. Уже в 14 лет он прочитал все двадцать восемь томов французской «Энциклопедии». Особый интерес Андре проявлял к физико-математическим наукам. Но как раз в этой области отцовской библиотеки явно не хватало, и Андре начал посещать библиотеку Лионского коллежа, чтобы читать труды великих математиков.
Родители пригласили к Андре учителя математики. Уже при первой встрече он понял, с каким необыкновенным учеником имеет дело. «Знаешь ли ты, как производится извлечение корней?» — спросил он Андре. «Нет, — ответил мальчик, — но зато я умею интегрировать!» Вскоре учитель отказался от уроков, так как его знаний явно не хватало для обучения такого ученика.
Изучение трудов классиков математики и физики было для юного Ампера творческим процессом. Он не только читал, но и критически воспринимал прочитанное. У него возникали свои мысли, свои оригинальные идеи. Именно в этот период, в возрасте тринадцати лет, он представил в Лионскую академию свои первые работы по математике.
В 1789 году началась Великая французская буржуазная революция. Эти события сыграли трагическую роль в жизни Ампера. В 1793 году в Лионе вспыхнул мятеж, который вскоре был подавлен. За сочувствие мятежникам был обезглавлен Жан-Жак Ампер. Смерть отца Андре переживал очень тяжело; он был близок к потере рассудка. Лишь год спустя, с трудом обретя душевное равновесие, он смог вернуться к своим занятиям.
Казнь отца имела и другие последствия. По приговору суда почти всё имущество семьи было конфисковано, и её материальное положение резко ухудшилось. Андре пришлось думать о средствах к существованию. Он решил переселиться в Лион и давать частные уроки математики до тех пор, пока не удастся устроиться штатным преподавателем в какое-либо учебное заведение.


В 1802 году Ампера пригласили преподавать физику и химию в Центральную школу старинного провинциального города Бурк-ан-Бреса, в шестидесяти километрах от Лиона. С этого момента началась его регулярная преподавательская деятельность, продолжавшаяся всю жизнь.

4 апреля 1803 года Ампер был назначен преподавателем математики Лионского лицея.


В конце 1804 года Ампер покинул Лион и переехал в Париж, где он получил должность преподавателя знаменитой Политехнической школы. Эта высшая школа была организована в 1794 году и вскоре стала национальной гордостью Франции. Основная задача школы заключалась в подготовке высокообразованных технических специалистов с глубокими знаниями физико-математических наук.
Несколько важных событий произошло в жизни Ампера в это время: в 1807 году был назначен профессором Политехнической школы, в 1808 году учёный получил место главного инспектора университетов.

В период между 1809 и 1814 годами Ампер опубликовал несколько ценных работ по теории рядов.
Время расцвета научной деятельности Ампера приходится на 1814–1824 годы и связано,

Команда «Электрончики»

12f1073

главным образом, с Академией наук, в число членов которой он был избран 28 ноября 1814 года за свои заслуги в области математики.
Практически до 1820 года основные интересы учёного сосредоточивались на проблемах математики, механики и химии. Вопросами физики в то время он занимался очень мало

Что же касается математики, то именно в этой области он достиг результатов, которые и дали основание выдвинуть его кандидатуру в академию по математическому отделению.
Ампер всегда рассматривал математику как мощный аппарат для решения разнообразных прикладных задач физики и техники.

Не оставляет он и занятий химией. К его достижениям в области химии следует отнести открытие, независимо от Авогадро, закона равенства молярных объёмов различных газов. Его по праву следует называть законом Авогадро—Ампера. Учёный сделал также первую попытку классификации химических элементов на основе сопоставления их свойств. Но не эти исследования, интересные сами по себе, и не его математические работы сделали имя Ампера знаменитым. Классиком науки, всемирно известным учёным он стал благодаря своим исследованиям в области электромагнетизма.
В 1820 году датский физик Г.Х. Эрстед обнаружил, что вблизи проводника с током отклоняется магнитная стрелка. Так было открыто замечательное свойство электрического тока — создавать магнитное поле. Ампер подробно исследовал это явление. Новый взгляд на природу магнитных явлений возник у него в результате целой серии экспериментов. Уже в конце первой недели напряжённого труда он сделал открытие не меньшей важности, чем Эрстед — открыл взаимодействие токов.

Он установил, что два параллельных провода, по которым течёт ток в одинаковом направлении, притягиваются друг к другу, а если направления токов противоположны, провода отталкиваются. Ампер объяснил это явление взаимодействием магнитных полей, которые создают токи. Эффект взаимодействия проводов с током и магнитных полей сейчас используется в электродвигателях, в электрических реле и во многих электроизмерительных приборах.

О полученных результатах Ампер сразу же сообщил в академию. В докладе, сделанном 18 сентября 1820 года, он продемонстрировал свои первые опыты и заключил их следующими словами: «В связи с этим я свёл все магнитные явления к чисто электрическим эффектам». На заседании 25 сентября он развил эти идеи далее, демонстрируя опыты, в которых спирали, обтекаемые током (соленоиды), взаимодействовали друг с другом как магниты.

Новые идеи Ампера были поняты далеко не всеми учеными. Не согласились с ними и некоторые из его именитых коллег. Современники рассказывали, что после первого доклада Ампера о взаимодействии проводников с током произошел следующий любопытный эпизод. «Что же, собственно, нового в том, что вы нам сообщили? — спросил Ампера один из его противников. — Само собою ясно, что если два тока оказывают действие на магнитную стрелку, то они оказывают действие и друг на друга». Ампер не сразу нашелся, что ответить на это возражение. Но тут на помощь ему пришел Араго. Он вынул из кармана два ключа и сказал: «Вот каждый из них тоже оказывает действие на стрелку, однако же, они никак не действуют друг на друга, и потому ваше заключение ошибочно. Ампер открыл, по существу, новое явление, куда большего значения, чем открытие уважаемого мной профессора Эрстеда».


Команда «Электрончики»

12f1073

Он решил найти закон взаимодействия токов в виде строгой математической формулы и нашёл этот закон, который носит теперь его имя. Так шаг за шагом в работах Ампера вырастала новая наука — электродинамика, основанная на экспериментах и математической теории. Все основные идеи этой науки, по выражению Максвелла, по сути дела, «вышли из головы этого Ньютона электричества» за две недели.


В 1822 Ампером был открыт магнитный эффект соленоида (катушки с током), откуда следовала идея эквивалентности соленоида постоянному магниту. Также им было предложено усиливать магнитное поле с помощью железного сердечника, помещаемого внутрь соленоида.

Его тяготила работа в Политехнической школе и инспекторские обязанности. Он по-прежнему мечтал читать курс физики, а не математики, и читать нетрадиционно, включив в курс новый раздел — электродинамику, творцом которой он сам являлся. Наиболее подходящим местом для этого было одно из старейших учебных заведений Франции — Коллеж де Франс. После многих неприятностей и интриг в 1824 году Ампер был избран на должность профессора Коллеж де Франс. Ему предоставили кафедру общей и экспериментальной физики.

В 1826 году им была доказана теорема о циркуляции магнитного поля. В 1829 Ампер изобрел такие устройства как коммутатор и электромагнитный телеграф.

Ампер был большим мастером изобретать новые научные термины. Именно он ввёл в обиход учёных такие слова, как «электростатика», «электродинамика», «соленоид». Ампер высказал мысль о том, что в будущем, вероятно, возникнет новая наука об общих закономерностях процессов управления. Он предложил именовать её «кибернетикой». Предвидение Ампера оправдалось.

Ампер умер от воспаления лёгких 10 июня 1836 года в Марселе во время инспекционной поездки. Там же он и был похоронен.

Под первым балконом Эйфелевой башни, на всех четырёх сторонах парапета выгравированы имена 72-х выдающихся французских учёных и инженеров, а также тех, кто внёс особый вклад в творение Густава Эйфеля. В этом списке величайших ученых Франции есть и имя Андрэ Мари Ампера.Эти надписи появились в начале XX столетия и были восстановлены в 1986—1987 годах компанией «Société Nouvelle d’exploitation de la Tour Eiffel», нанятой мэрией для эксплуатации Эйфелевой башни.

В честь учёного единица силы электрического тока названа «ампером», а соответствующие измерительные приборы — «амперметрами».

Команда «Электрончики»

12f1073

Ампе́р (обозначение: А) — единица измерения силы электрического тока в системе СИ, одна из семи основных единиц СИ. В амперах измеряется также магнитодвижущая сила

Один ампер — это сила постоянного тока, текущего в каждом из двух параллельных бесконечно длинных бесконечно малого кругового сечения проводников в вакууме на расстоянии 1 метр друг от друга и создающего силу взаимодействия между ними 2·10−7 ньютона на каждый метр длины проводника.

Иллюстрация к определению ампера.

Магнитодвижущая сила 1 ампер (ампер-виток) — это такая магнитодвижущая сила, которую создает замкнутый контур, по которому протекает ток, равный 1 амперу.

Единица измерения, принятая на 1-м Международном конгрессе электриков (1881 г.), названа в честь французского физика Андре Ампера. Она была первоначально определёна как одна десятая единицы тока системы СГСМ (эта единица, известная в настоящее время как абампер или био, определяла ток, создающий силу в 2 дины на сантиметр длины между двумя тонкими проводниками на расстоянии в 1 см).

Десятичные кратные и дольные единицы образуют с помощью стандартных приставок СИ.

Связь с другими единицами СИ

Если сила тока в проводнике равна 1 амперу, то за одну секунду через поперечное сечение проходит заряд, равный 1 кулону.

Если конденсатор ёмкостью в 1 фарад заряжать током 1 ампер, то напряжение на обкладках будет возрастать на 1 вольт каждую секунду.

Амперме́тр (см. ампер + …метр от μετρέω — измеряю) — прибор для измерения силы тока в амперах. Шкалу амперметров градуируют в микроамперах, миллиамперах, амперах или килоамперах в соответствии с пределами измерения прибора. В электрическую цепь амперметр включается последовательно с тем участком электрической цепи, силу тока в котором измеряют; для увеличения предела измерений — с шунтом или через трансформатор. (Примером амперметра с трансформатором являются «токовые клещи»)

Наиболее распространены амперметры, в которых движущаяся часть прибора со стрелкой поворачивается на угол крена, пропорциональный величине измеряемого тока.

Амперметры бывают магнитоэлектрическими, электромагнитными, электродинамическими, тепловыми, индукционными, детекторными, термоэлектрическими и фотоэлектрическими.

Магнитоэлектрическими амперметрами измеряют силу постоянного тока; индукционными и детекторными — силу переменного тока; амперметры других систем измеряют силу любого тока. Самыми точными и чувствительными являются магнитоэлектрические и электродинамические амперметры.

Команда «Электрончики»

12f1073

Принцип действия


Принцип действия магнитоэлектрического прибора основан на создании крутящего момента, благодаря взаимодействию между полем постоянного магнита и током, который проходит через обмотку рамки. С рамкой соединена стрелка, которая перемещается по шкале. Угол поворота стрелки пропорционален силе тока.

Электродинамические амперметры состоят из неподвижной и подвижной катушек, соединённых параллельно или последовательно. Взаимодействия между токами, которые проходят через катушки, вызывает отклонения подвижной катушки и соединённой с нею стрелки. В электрическом контуре амперметр соединяется последовательно с нагрузкой, а при высоком напряжении или больших токах — через трансформатор.

Зако́н Ампе́ра  — закон взаимодействия электрических токов. Впервые был установлен Андре Мари Ампером в 1820 для постоянного тока. Из закона Ампера следует, что параллельные проводники с электрическими токами, текущими в одном направлении, притягиваются, а в противоположных — отталкиваются. Законом Ампера называется также закон, определяющий силу, с которой магнитное поле действует на малый отрезок проводника с током.

Закон Ампера. Сила , с которой магнитное поле действует на элемент проводника с током, находящегося в магнитном поле, прямо пропорциональна силе тока в проводнике и векторному произведению элемента длины проводника на магнитную индукцию :

.

Некоторые исследования Ампера относятся к ботанике, а также к философии, в частности «Наброски по философии науки» (фр. «Essais sur la philosophie des Sciences», 2 т., 1834-43; 2-е издание, 1857).

Похожие:

12f1073 Что общего между дельфинами и летучими мышами? iconВопрос Что общего между дельфинами и летучими мышами?
Общее между дельфинами и летучими мышами то, что они используют ультразвук (для общения и навигации)
12f1073 Что общего между дельфинами и летучими мышами? iconПрезентация мероприятия. Выставка книг Эдуарда Успенского. Плакат "Надо всех передружить". Песня "Голубой вагон"
Здравствуйте, ребята! Отгадайте загадку: "Что обще­го между Чебурашкой и гражданином Холодилиным?" или "Что общего между почтальоном...
12f1073 Что общего между дельфинами и летучими мышами? iconДоклад Аналогия между революциями политическими и научными. Выбор между двумя враждующими парадигмами внерационален, нет общего каркаса, в рамках которого можно логически сделать выбор между парадигмами
Новая парадигма разрушает прежнюю. Этого не случается, только если новое исследование не затрагивает областей предыдущих (что случается...
12f1073 Что общего между дельфинами и летучими мышами? iconРазвитие по поколениям
Чтобы проследить процесс становления немецкого линейного флота, нужно рассмотреть и сравнить каждое поколение немецких дредноутов,...
12f1073 Что общего между дельфинами и летучими мышами? iconАндрей Бенедейчич Европейская Идентичность: поиски общего, а не различий
Евросоюзом и новыми соседями, в том числе с Россией как самой крупной из славянских стран. Более того, мы считаем, что некоторые...
12f1073 Что общего между дельфинами и летучими мышами? icon03-04-99 Что общего между Джанни Версаче и "южурал-аско"? Спасательный круг
Кто-то предложил объединиться и разделить риски за передвижение судов на всех: случись что, вместе легче возместить убытки. Принципы...
12f1073 Что общего между дельфинами и летучими мышами? iconЧто общего и в чем различия между скафандром космонавта и костюмом водолаза? Какие законы физики должны обязательно соблюдать проектировщики?

12f1073 Что общего между дельфинами и летучими мышами? iconГеополитические семинары Что общего между
Общность и различие интересов и позиций России и Китая. Возможные сценарии развития российско-китайских отношений
12f1073 Что общего между дельфинами и летучими мышами? iconОтветы на вопросы викторины
...
12f1073 Что общего между дельфинами и летучими мышами? iconПочему каждая их частей романа-эпопеи начинается с точной даты?
Сравните сцены «Вечер у А. П. Шерер» и «Смотр под Браунау». Что общего между ними?
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org