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第6章 生活中的物理现象(1)

在我们的日常生活中,我们无时无刻不在和物理打交道。生活中到处都有物理学的现象,我们所使用的家用电器,随身携带的手机,以及我们的衣服上的静电,还有我们走路、骑车、坐车等等,都包含着物理学的知识。认识它们,掌握它们,以便让我们能够更好的理解和热爱我们的生活。

静电的“吸引力”

静电现象及危害

生活当中,我们常常会遇到一些隐形静电现象:用手触摸刚关掉的电视荧光屏的时候,寒毛会被吸的竖立起来;在干燥的气候下,用梳子梳头时头发会被弄的膨胀起来;脱毛衣或者化纤衣服的时候,会听见“噼噼啪啪”的声音,在黑暗处会看到许多闪亮的小火花,产生浑身麻痒的感觉;烘干衣服的时候,会粘在身上;触摸金属物质的时候,感觉像是触电一样。

静电会给工业生产带来危害,例如化工、石油、纺织、造纸、印刷、电子等行业生产中,传送或分离中的固体绝缘物料、输送或搅拌中的粉体物料、流动或冲刷中的绝缘液体、高速喷射的蒸气或其它气体都会产生和积累危险的静电。静电电量虽然不大,但电压很高,容易产生火花放电,从而引起火灾、爆炸或电击事故的发生。

静电的成因

静电是一种处于静止状态的电荷,但是,它并不是静止的电,是宏观上暂时停留在某处的电。人类在沙发上或者地毯上行走的时候,人体电压可以达到1万伏,而橡胶和塑料薄膜的静电甚至可以高达10万伏。

一切物质都是由分子构成,分子由原子构成,原子由带负电荷的电子和带正电荷的质子构成。当有外力(动能、位能、热能、化学能)作用于该物质后,内部的电子分布会失去平衡从而脱离轨道,所以,在两个不同材质的物体接触后再分离,即产生静电。

怎么样预防奇妙的静电

静电一旦积累到一定的程度,它的危害是非常严重的,那么我们该怎样来预防和避免呢?

最简单且最可靠的办法是用导线把设备接地,这样就能够把电荷引入大地,避免静电的储存和积累。

正是因为如此,所以在飞机的两侧翼尖及飞机的尾部都装有放电刷,飞机着陆的时候,为了防止乘客在下飞机的时候被电击,飞机起落架上大都使用特制的接地轮胎或接地线来释放空中产生的静电。还有油罐车的尾部拖有一条铁链等等,这些都是为了防止静电的发生。

人体活动时,皮肤与衣服之间以及衣服与衣服之间互相摩擦,便会产生静电。过高的静电常常会使人焦躁不安、头疼、有种窒息的感觉,因而,为了防止静电的发生,室内一定要保持适量的湿度。要勤洗衣服,以便于消除人体表面积聚的静电荷。

发现头发无法梳理时,将梳子浸入水中片刻,等静电消除之后,便可以将头发梳理服帖了。那么,怎么预防毛衣上、金属物质上的静电呢?脱衣服之后,用手轻轻摸一下墙壁,摸门把手或水龙头之前也要用手摸一下墙,将体内静电“释放”出去,这样静电就不会“电”你了。

再或者,出门前洗洗手,或者先把手放墙上抹一下去除静电,还有尽量不穿化纤的衣服;还可以用小金属器件、棉抹布先触碰大门、水龙头、床栏杆等以便消除静电;尽量多穿天然纤维编制的衣服;尽量远离电视机、计算机、电冰箱等等。

静电的应用——静电除尘

静电应用是指利用静电感应、高压静电场的气体放电等效应和原理,实现多种加工工艺和加工设备。在电力、机械、轻工、纺织、航空航天以及高技术领域有着广泛的应用。

静电除尘是利用静电场的作用,使气体中悬浮的尘粒带电而被吸附,并将尘粒从烟气中分离出来而将其去除。这是静电应用的主要方面,可用于各种工厂的烟气除尘,静电除尘装置的结构是:将棒状或丝状高压放电电极两端绝缘起来,并悬挂在接地平板集尘极之间或接地圆筒形集尘极的轴心上,在高压放电极上施加负高压,当达到电晕起始电压以上时,高压极表面就出现紫色的光点,同时发出嘶嘶声,含有粉尘或烟雾的气体通入时,粉尘及烟雾等粒子因负离子作用而直接带电,在电场作用下它们被吸附在集尘极并堆积起来,被净化的气体从中抽出。所堆积的粉尘,在敲打集尘极时脱落下来,加以清除。

静电除尘的优点

静电除尘与一般的用离心力分离、清洗、过滤等除尘方法相比,具有较高的除尘效率,一般可达95%以上,高的可达99%以上。可捕集0.01微米以上的微粒,除尘粒径范围大,尘埃可为干式或湿式。装置的压力损失较小,一般为10~20毫米水柱,维护简便,所花费用较少,能处理腐蚀性气体或尘埃,可进行高温排气处理,一般达350摄氏度,特殊设计可达500摄氏度;耗电少,处理气量大,对发电容量为100万千瓦的火电厂,处理烟气量可达每小时数百万立方米。

电脑的磁污染

电磁辐射过量造成电磁污染

电场和磁场的交互变化产生电磁波,电磁波向空中发射或泄露的现象,叫电磁辐射。过量的电磁辐射便会造成电磁污染。

在这个电子产品充斥、笔记本电脑随处可见的时代,环境中的电磁辐射几乎无处不在,无孔不入。

通常电磁辐射会干扰电视的收看,使图像不清晰或者变形,并发出噪声,干扰收音机和通信系统工作,使自动控制装置发生故障,使飞机导航仪表发生错误和偏差,影响地面站对人造卫星、宇宙飞船的控制等。

电磁辐射危害人体

专家研究发现,其实所有的用电的日常家用设备都会产生电磁辐射,是否对人体有危害,最关键的是要看辐射能量的大小。

根据国际辐射防护协会和国际劳工组织的规定,电磁场的安全强度是0.2~0.4微特拉(这是24小时接触计算机时的电磁场安全限),低于这个强度对人体是没有危害的。

电脑磁辐射的危害

电脑辐射,主要就是指电磁辐射对机体产生危害的生物作用。电脑对人类健康的隐患,从辐射类型来看,主要包括电脑在工作时产生和发出的电磁辐射污染。

电磁辐射会直接影响到人体的内分泌系统的紊乱,从而使皮肤代谢不规律等。

电脑具有的磁性会粘附很多细粒灰尘,这些都会影响到皮肤的质量,和加剧皮肤的老化程度,它还会使皮肤变黑。

不仅如此,电脑显示器背景光也成了伤害我们眼睛的始作俑者。

电脑辐射容易引起心血管病;对神经系统、免疫系统造成伤害;电脑辐射引起不育;电磁辐射直接影响儿童的发育、骨骼发育,导致视力下降、肝脏造血功能下降。

长时间坐在电脑旁边,身体会产生不适感,严重的还会引起神经衰弱。

如心血管系统的植物神经失调,更严重的会引起严重神经衰弱症状,最突出的是造成植物神经机能紊乱。

在高强度与长时间作用下,对视觉器官造成严重损伤,同时对生育机能也有显着的不良影响。

保持健康“距离”

一些专门研究机构测试过计算机的电磁场强度,结果发现,紧贴荧光屏处电磁场强度为0.9,但离开荧屏约5厘米处,强度不到0.1,再远一点至30厘米处(这是计算机操作者的身体与荧屏之间的习惯距离),其强度几乎无法测出。

此外,空间中的电磁波确实是无处不在的,但是在一般情况下,这种电磁辐射的强度很小,不会对人体健康造成伤害。

我国颁布的《电磁辐射防护规定》,规定了电磁辐射污染的设备和对人员影响的标准限值,只有当电磁波达到一定强度的时候,才需要重点保护。

麦克风里的声电磁

麦克风的历史

麦克风由来已久,早在19世纪末,贝尔等科学家致力于寻找更好的拾取声音的办法,以用于改进当时的最新发明——电话。期间他们发明了液体麦克风和碳粒麦克风,这些麦克风效果并不是很理想,仅仅是勉强可以使用而已。1949年,威尼伯斯特实验室(森海塞尔前身)研制出MD4型麦克风,它可以在吵杂环境中有效抑制声音回授,降低背景噪音。这就是世界上第一款抑制反馈的降噪型麦克风。

1961年,森海塞尔在德国汉诺威的工业博览会上推出了一个全新的麦克风制造理念——射频电容式麦克风。这种麦克风对电磁干扰非常敏感。它们对气候的影响具有很强的抗干扰性能,非常适用于一些全新的领域,例如,探险队使用,日夜在室外操作,面对温差极大的、气候恶劣的户外条件,该麦克风仍然表现出众。

20世纪,麦克风由最初通过电阻转换声电发展为电感、电容式转换,大量新的麦克风技术逐渐发展起来,这其中包括铝带、动圈等麦克风,以及当前广泛使用的电容麦克风和驻极体麦克风。

麦克风的工作原理

麦克风的工作原理是以人声通过空气使震膜震动,然后在震膜上的电磁线圈绕组和环绕在动圈麦头的磁铁形成磁力场切割,形成微弱的波动电流。电流输送到扩音器,再以相反的过程把波动电流变成声音。

内置麦克风与噪音

内置麦克风是指设置在数码摄像机内的麦克风,用作拍摄录音之用。作为视频和音频的记录装置,数码摄像机的麦克风当然不能马虎。对于消费级的数码摄像机来说,很多麦克风都安装在机体里面,这样的好处是能节省空间,真正实现,消费级数码摄像机方便的理念,但是这样一来,内置麦克风可能会在录音的同时录下机器的转动声音,这些噪音在后期制作中很容易分辨,却很难分离和去掉的。

解决噪音的方法

要解决噪音问题,有以下几个办法:

选择录音功能强大的数码摄像机。在众多数码摄像机中,内置麦克风功能最多的要数松下的机型。松下内置的广域收音麦克风,在用远摄镜拍摄较远的人物时,较近的环境声都盖过了人物的声音;而松下公司给摄录机增加了功能,可以随镜头变焦,缩窄收音范围,减少杂声,是简单而实用的设备。

至于佳能、索尼和JVC的数码摄像机,虽然麦克风在收音性能上与松下并无大差异,但是也相对少了不少的特殊功能。以上提及的数码摄像机,都可以另外配置一个变焦麦克风,其功能和松下的内置麦克风一样,外置的麦克风有一点好处,就是可以避免录下机器转动的声音,外置麦上的隔风层,还能减少空气流过的声音。而对于专业的数码摄像机来说,通常使用的都是外置麦克风。

手机的磁污染

目前使用的手机类型

在全球范围内使用最广的手机是GSM手机和CDMA手机。

在中国以GSM最为普遍,CDMA和小灵通(PHS)手机也很流行,这些都是所谓的第二代手机(2G),它们都是数字制式的,除了可以进行语音通信以外,还可以收发短信彩信、多媒体简讯、无线应用协议(WAP)、上网等。

手机外观上一般都应该包括至少一个液晶显示屏和一套按键(部分采用用触摸屏的手机减少了按键)。部分手机除了典型的电话功能外,还包含了游戏机、MP3、照相、录音、摄像、定位等更多的功能,有向带有手机功能的PocketPC发展的趋势。

手机辐射的危害

手机辐射对人体健康的危害是客观存在的严重社会问题,它不会因为手机产业的隐瞒与回避而消失。

手机辐射,到底对人体有多大影响,长期以来为人们所关注,但很多人依然一头雾水。

实际上,正是因为辐射非常严重,所以才导致了很多恐慌的发生。

国际科学界用“SAR”值来对手机辐射进行量化和测量。目前国际通用的标准为:以6分钟计时,每千克脑组织吸收的电磁辐射能量不得超过2瓦。

业内人表示,2瓦/千克这个数字是否科学,目前还存在“安全黑洞”,手机辐射命题是一个长期数据调研任务,可能持续10年、20年,“就像一颗子弹打来,你不是马上就死了一样”。按照当时的特殊背景,国际上只是公认这个标准值之内的手机辐射对人体不足以造成危害。

手机辐射致癌

根据美国癌症协会去年公布的数据,2010年美国共有1.8万人被确诊为脑癌,其中约一半人患的都是脑神经胶质瘤。

研究人员还发现,很多患脑癌的都是高端商务人士,这些人使用手机十分频繁。据美国医学研究报告指出,手机辐射可能有害人体,所发出的能量足以危害健康。

国际的警告

2007年9月,欧盟的环境观察机构——欧洲环境局发出警告,手机技术能导致健康危机,其危害性类似于石棉、吸烟和石油中含有的铅成分。

2011年5月,世界卫生组织下属的国际肿瘤研究机构将手机射频电磁场列为可能导致人类25癌症的物质,认为“需充分评估使用手机可能造成的长期后果”。

2011年12月,韩国国会通过了“标注手机辐射级别”法案。

这项法案要求韩国的无线通信器材制造商和进口商须从2012年6月起在手机和平板电脑等外包装上标注电子辐射强度等级,使消费者无需测量便可知辐射的真实伤害值。

有效地降低手机辐射的方法:

1.尽量少用手机。

2.使用专用“贴纸”来防范辐射。

3.手机不用时应尽量关闭电源。

4.适当吃辣椒来抵消辐射的危害。

5.尽量让手机离身体远点。

6.使用防微波辐射纤维的衣服。

7.通话时用耳机接听。

8.可以使用免提。

9.多吃绿茶、绿色蔬菜和水果可以防范辐射。

10.使用绿色手机。

人体生物钟之谜

人体生物钟

为什么没有闹钟的铃声,你却每天按时醒来?为什么雄鸡啼晨,蜘蛛总在半夜结网?为什么大雁成群结队深秋南飞,燕子迎春归来?为什么夜合欢叶总是迎朝阳而绽放?为何女子月经周期恰与月亮盈缺周期相似?生物体的生命过程复杂而又奇妙,生物节律时时都在奏着迷人的“节律交响曲”。

人的生命过程是极其复杂多变而又妙趣横生的。然而,有一种神秘的力量再幕后一直如影随形的操控着我们人类。它就是我们所说的生物钟。

生物钟每时每刻都在掌控着我们的人生大舞台。在科学家眼里,生物钟也被叫做生物节律。顾名思义,生物钟指的就是生物体随时间作周期变化的包括生理、行为及形态结构等现象。

人体生物钟是人们长期进行有规律的生活自然而然养成的一种习惯,在短时间内建立起来是不可能的。因而,人体生物钟一旦建立,也是很难被改变的。生物钟一直以来都吸引了众多科学家的研究,他们得出,地点的变化、光线的明暗变化以及气候的冷暖变化等,都只是生物时间规律的外部条件,不足以大幅度的影响人体生物钟的改变。

在人体内部还有一种类似时钟的东西,它可以不依赖外部条件而自行运转,指挥着人体的正常生物活动,这就是人体的生物钟。

人体生物钟的多样性

其实,生物钟是多种多样的。就我们人类本身而言,已发现的奇妙生物钟数量已经达到了一百多种。生物钟对我们的日常生活来说,极其的重要。因为整个人类都是按照昼夜为周期进行的作息安排,人体的体温、血压、脉搏和人的情绪、智力甚至是体内的脑电波信号身体电磁场的变化等等,都会随着昼夜变化作周期性变化。

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