Какие есть различия во внешних процессах

Научные методы исследования

Принято выделять два основных уровня научного познания: эмпирический и теоретический. Это деление связано с тем, что субъект может получать знания опытным путем (эмпирическим) и путем сложных логических операций, то есть теоретически.
Эмпирический уровень познания включает в себя

— наблюдение явлений,
— накопление и отбор фактов
— установление связей между ними.

Эмпирический уровень — это этап сбора данных (фактов) о социальных и природных объектах. На эмпирическом уровне изучаемый объект отражается преимущественно со стороны внешних связей и проявлений. Главным для этого уровня является фактифицирующая деятельность. Эти задачи решаются с помощью соответствующих методов.

Теоретический уровень познания связан с преобладанием мыслительной деятельности, с осмыслением эмпирического материалв, его переработкой. На теоретическом уровне раскрывается

— внутренняя структура и закономерности развития систем и явлений
— их взаимодействие и обусловленность.

Для получения теоретических знаний используются свои методы.

Общие методы научного познания

Методы научного познания принято делить на общие и специальные.

Большинство специальных научных проблем и даже отдельные этапы исследования требуют применения специальных методов решения. Разумеется, такие методы имеют весьма специфический характер. Они никогда не бывают произвольными, т. к. определяются характером исследуемого объекта.

Помимо специальных методов, характерных для определенных областей научного знания, существуют общие методы научного познания, которые в отличие от специальных используются на всем протяжении исследовательского процесса и в самых различных по предмету науках.

• методы эмпирического исследования (наблюдение, сравнение, измерение, эксперимент);
• методы теоретического исследования (абстрагирование, анализ и синтез, идеализация, индукция и дедукция, мысленное моделирование, восхождение от абстрактного к конкретному и др.).

Методы эмпирического исследования

• наблюдение,
• сравнение,
• измерение,
• эксперимент
• материальное моделирование

Наблюдение

Оно представляет собой активный познавательный процесс, опирающийся, прежде всего, на работу органов чувств человека и его предметную материальную деятельность, преднамеренное и целенаправленное восприятие явлений внешнего мира с целью изучения и отыскания смысла в явлениях. Суть его состоит в том, что изучаемый объект не должен подвергаться воздействию со стороны наблюдателя, то есть юбъект должен находится в обычных, естественных условиях. Это наиболее простой метод, выступающий, как правило, в качестве одного из элементов в составе других эмпирических методов.
Различают наблюдение прямое (визуальное), когда информацию получают без помощи приборов и наблюдение косвенное — информация получается при помощи приборов или автоматически при помощи регистрирующей аппаратуры.
Наблюдение как средство познания дает в форме совокупности эмпирических утверждений первичную информацию о мире.

В повседневности и в науке наблюдения должны приводить к результатам, которые не зависят от воли, чувств и желаний субъектов. Чтобы стать основой последующих теоретических и практических действий, эти наблюдения должны информировать нас об объективных свойствах и отношениях реально существующих предметов и явлений.

Для того чтобы быть плодотворным методом познания, наблюдение должно удовлетворять ряд требований, важнейшими из которых являются:

• планомерность;
• целенаправленность;
• активность;
• систематичность.

Сравнение

Oдин из наиболее распространенных методов познания. Недаром говорится, что «все познается в сравнении». Оно позволяет установить сходство и различие между предметами и явлениями.

• сравниваться должны лишь такие явления, между которыми может существовать определенная объективная общность.
• для познания объектов их сравнение должно осуществляться по наиболее важным, существенным (в плане конкретной познавательной задачи) признакам.

С помощью сравнения информация об объекте может быть получена двумя различными путями. Вопервых, она может выступать в качестве непосредственного результата сравнения. Во-вторых, очень часто получение первичной информации не выступает в качестве главной цели сравнения, этой целью является получение вторичной, или производной информации, являющейся результатом обработки первичных данных. Наиболее распространенным и важным способом такой обработки является умозаключение по аналогии.

Измерение

B отличие от сравнения является более точным познавательным средством. Измерение есть процедура определения численного значения некоторой величины посредством единицы измерения. Ценность этой процедуры в том, что она дает точные, количественно определенные сведения об окружающей действительности. Важнейшим показателем качества измерения, его научной ценности является точность, которая зависит от усердия ученого, от применяемых им методов, но главным образом — от имеющихся измерительных приборов. В числе эмпирических методов научного познания измерение занимает примерно такое же место, как наблюдение и сравнение.

Эксперимент

Частным случаем наблюдения является эксперимент. Эксперимент предполагает вмешательство в естественные условия существования предметов и явлений или воспроизведение их определенных сторон в специально созданных условиях.

Экспериментальное изучение объектов по сравнению с наблюдением имеет ряд преимуществ:

1) в процессе эксперимента становится возможным изучение того или иного явления в «чистом виде»;
2) эксперимент позволяет исследовать свойства объектов действительности в экстремальных условиях;
3) важнейшим достоинством эксперимента является его повторяемость.

Любой эксперимент может осуществляться как непосредственно с объектом, так и с «заместителем» этого объекта — моделью.
Использование моделей позволяет применять экспериментальный метод исследования к таким объектам, непосредственное оперирование с которыми затруднительно или даже невозможно. Поэтому моделирование является особым методом и широко распространено в науке.

Материальное моделирование

Моделирование — метод изучения объектов на моделях, позволяющий получать знания при помощи заменителей (моделей) реальных объектов. Модель — мысленная или материально реализованная система, замещающая другую систему, с которой она находится в состоянии сходства. Модель заменяет объект исследования и имеет некоторые общие свойства с изучаемым объектом. Материальные модели выполняются из вещественныз материалов. Метод моделирования позволяет получить информацию о различных свойствах изучаемых явлений на основе опытов с моделями.

Существует несколько видов материальных моделей:

• Пространственно подобные (геометрически подобные) — макеты или муляжи.
• Физически подобные.
• Математически подобные.

Mетоды, используемые на теоретическом уровне исследований

• абстрагирование,
• аксиоматический,
• анализ и синтез,
• идеализация,
• индукцию и дедукцию,
• мысленное моделирование,
• восхождение от абстрактного к конкретному

Абстрагирование

Это отвлечение от некоторых свойств изучаемых объектов и выделение тех свойств, которые изучаются в данном исследовании. Имеет универсальный характер, ибо каждый шаг мысли связан с этим процессом или с использованием его результата. Сущность этого метода состоит в мысленном отвлечении от несущественных свойств, связей, отношений, предметов и в одновременном выделении, фиксировании одной или нескольких интересующих исследователя сторон этих предметов.

Различают процесс абстрагирования и абстракцию. Процесс абстрагирования — это совокупность операций, ведущих к получению результата, т. е. к абстракции. Примерами абстракции могут служить бесчисленные понятия, которыми оперирует человек не только в науке, но и в обыденной жизни: дерево, дом, дорога, жидкость и т. п. Процесс абстрагирования в системе логического мышления тесно связан с другими методами исследования и прежде всего — с анализом и синтезом.

Аксиоматический

Впервые был применен Евклидом. Суть метода состоит в том, что вначале рассуждения задается набор исходных положений, не требующих доказательств, поскольку они являются совершенно очевидными. Это положения называют аксиомами или постулатами. Из аксиом по определенным правилам строится система выводных суждений. Совокупность исходных аксиом и выведенных на их основе предложений (суждений) образует аксиоматически построенную теорию.

Анализ и синтез

Анализ — это метод, в основе которого лежит процесс разложения предмета на составные части. Когда ученый пользуется методом анализа, он мысленно разделяет изучаемый объект, то есть, выясняет, из каких частей он состоит, каковы его свойства и признаки.

Синтез представляет собой соединение полученных при анализе частей в нечто целое. В результате применения синтеза происходит соединение знаний, полученных в результате использования анализа в единую систему.

Методы анализа и синтеза в научном творчестве органически связаны между собой и могут принимать различные формы в зависимости от свойств изучаемого объекта и цели исследования.
Прямые (эмпирические) анализ и синтез применяются на стадии поверхностного ознакомления с объектом. При этом осуществляется выделение отдельных частей объекта, обнаружение его свойств, простейшие измерения, фиксация непосредственно данного, лежащего на поверхности общего.
Наиболее глубоко проникнуть в сущность объекта позволяют структурно-генетические анализ и синтез. Этот тип анализа и синтеза требует вычленения в сложном явлении таких элементов, которые представляют самое главное в них, их «клеточку», оказывающую решающее влияние на все остальные стороны сущности объекта.
Для исследования сложных развивающихся объектов применяется исторический метод. Он используется только там, где так или иначе предметом исследования становится история объекта.

Идеализация

Это мысленное создание понятий об объектах, не существующих в природе, но для которых имеются прообразы в реальном мире. Примерами понятий, которые возникли в процессе использования метода идеализации, являются «Идеальный газ», «Идеальный раствор», «Точка». Метод идеализации широко применяется не только в естественных науках, но и в общественных дисциплинах.

Индукция и дедукция

Индукция — вывод, рассуждение от «частного» к «общему». Умозаключение от фактов к некоторой общей гипотезе.

Дедуктивный метод основан на получении вывода при рассуждени от общего к частному. То есть, новое знание о предмете получают путем изучения свойств предметов данного класса.

Восхождения от абстрактного к конкретному

Восхождение от абстрактного к конкретному представляет собой всеобщую форму движения научного познания, закон отображения действительности в мышлении. Согласно этому методу процесс познания как бы разбивается на два относительно самостоятельных этапа.

На первом этапе происходит переход от чувственно-конкретного к его абстрактным определениям. Единый объект расчленяется, описывается при помощи множества понятий и суждений. Он как бы «испаряется», превращаясь в совокупность зафиксированных мышлением абстракций, односторонних определений.

Второй этап процесса познания и есть восхождение от абстрактного к конкретному. Суть его состоит в движении мысли от абстрактных определений объекта к конкретному в познании. На этом этапе как бы восстанавливается исходная целостность объекта, он воспроизводится во всей своей многогранности — но уже в мышлении.

Оба этапа познания теснейшим образом взаимосвязаны. Восхождение от абстрактного к конкретному невозможно без предварительного «анатомирования» объекта мыслью, без восхождения от конкретного в действительности к абстрактным его определениям. Таким образом, можно сказать, что рассматриваемый метод представляет собой процесс познания, согласно которому мышление восходит от конкретного в действительности к абстрактному в мышлении и от него — к конкретному в мышлении.

Какие есть различия во внешних процессах

Гипермаркет знаний>>География>>География 6 класс>> Внешние (экзогенные) процессы формирования рельефа Земли

§ 3. Внешние (экзогенные) процессы

формирования рельефа Земли

На земную поверхность постоянно воздействуют и различные внешние силы. К ним относятся выветривание, действие ветра и перемещающая деятельность текучей воды.

Выветривание — это совокупность естественных процессов, приводящих к разрушению горных пород. Различают выветривание физическое, являющееся результатом неодинакового расширения и сжатия частиц породы при суточных и сезонных изменениях температуры.

Существует два вида физического выветривания — температурное и морозное.

Температурное выветривание протекает под влиянием колебаний температуры, вследствие чего минералы, слагающие горные породы, испытывают попеременно то сжатие, то расширение. Это приводит к образованию трещин и в конечном итоге к разрушению пород. Особенно активно температурное выветривание в районах с континентальным климатом, где отмечается огромная разница суточных и сезонных температур.

Морозное выветривание широко распространено в умеренном поясе и наиболее интенсивно протекает весной и осенью, когда дневные температуры положительны, а ночные отрицательны. Вода, попадающая днем в трещины горных пород, ночью замерзает и увеличивает свой объем, что влечет за собой расширение трещин и дальнейшее разрушение вмещающей породы.

Химическое выветривание — разрушение горных пород и минералов под действием химических соединений. Основными факторами этого типа выветривания являются атмосферная и грунтовая вода, свободные кислород и углекислый газ, растворенные в воде органические и некоторые минеральные кислоты. Химическое разложение в результате окисления и растворения протекает одновременно с механическим раздроблением горных пород и минералов.

Активное участие в выветривании принимают живые организмы, прежде всего растения с их развитой корневой системой.

Разрушенные и размельченные горные породы подвергаются сносу (денудации) и откладываются в понижениях рельефа, сглаживая его (аккумуляция).

В районах с достаточным или избыточным увлажнением активную работу по формированию рельефа производят поверхностные воды. Размывая отложения, смывая почву и разрыхленные породы, они образуют т. н. эрозионные формы рельефа (овраги, речные долины, балки). В других местах выносимый материал откладывается, образуя новые аккумулятивные формы рельефа (конусы выноса рек и ручьев).

В районах, где имеются растворимые горные породы (известняк, гипс, каменная соль), образуются карстовые формы рельефа — воронки, пещеры и пр.

Действие ветра выражается в перемещении рыхлых отложений и образовании специфических непрочных форм рельефа в тех местностях, где преобладают несвязанные рыхлые породы, т. е. в каменистых или песчаных пустынях, на песчаных побережьях океанов и морей. К эоловым формам рельефа относятся барханы, дюны, причудливые выветренные скалы, сложенные непрочными горными породами.

Значительное влияние на современный рельеф Земли оказали древние оледенения, создавая как эрозионные формы рельефа (кары, цирки, троги, бараньи лбы и др.), так и аккумулятивные (моренные холмы, гряды, озы и др.). Такие формы рельефа, как наледи, гидролакколиты, бугры пучения, типичны для территорий с многолетней, или вечной, мерзлотой.

Внутренние и внешние процессы находятся в постоянной борьбе, в результате их совместного действия и формируется рельеф земной поверхности.

Максаковский В.П., Петрова Н.Н., Физическая и экономическая география мира. — М.:Айрис-пресс, 2010. — 368с.:ил.

_{Видеопо географии скачать, домашнее задание, учителям и школьникам на помощь онлайн}

Содержание урока   конспект урока   опорный каркас   презентация урока   акселеративные методы   интерактивные технологии Практика   задачи и упражнения   самопроверка   практикумы, тренинги, кейсы, квесты   домашние задания   дискуссионные вопросы   риторические вопросы от учеников Иллюстрации   аудио-, видеоклипы и мультимедиа   фотографии, картинки   графики, таблицы, схемы   юмор, анекдоты, приколы, комиксы   притчи, поговорки, кроссворды, цитаты Дополнения   рефераты   статьи   фишки для любознательных   шпаргалки   учебники основные и дополнительные   словарь терминов   прочие Совершенствование учебников и уроков   исправление ошибок в учебнике   обновление фрагмента в учебнике   элементы новаторства на уроке   замена устаревших знаний новыми Только для учителей   идеальные уроки   календарный план на год   методические рекомендации   программы   обсуждения Интегрированные уроки 

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.

Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь — Образовательный форум.

Электромагнетизм и некоторые интересные явления и процессы

Электромагнитные явления (молния, притягивающие свойства натёртого янтаря) люди наблюдали на протяжении всей истории, тем не менее упорядоченные научные знания впервые появились только около 200 лет назад, но, даже сейчас, несмотря на проработанность теории электромагнетизма, многие электромагнитные явления воспринимаются их изучающими несколько отстранённо, так как лежат за пределами непосредственного опыта, поэтому несложно понять, почему только в последние пару веков люди смогли связать воедино разнородные явления и создать более-менее стройную теорию.

Небольшой спойлер от автора: дальше последует некоторый результат моих исследований этой темы. Суждения в тексте ниже могут быть где-то верны, где-то ошибочны, а где-то недостаточно подробны. В любом случае, надеюсь, что будет интересно!

▍ Поле, волна

Исторически к началу 19 века люди уже знали о зарядах, начала возникать электротехника, ещё несколько десятилетий не имевшая широкого практического применения. Электротехника сама по себе ещё не требовала такого глубокого знания электромагнетизма, которое потребовалось для последующего развития радиотехники, тесно связанной с понятием электромагнитного поля, служащего для переноса энергии в пространстве.

Что же представляет собой электромагнитное поле? Обычно под понятием поля понимают определённые физические характеристики точки в трёхмерной системе координат, — температуру, давление и т.д. Подобно этому, говоря об электрическом поле, можно говорить о сумме сил, воздействующих на трёхмерную точку в пространстве, в которой располагается единичный положительный заряд. Электромагнитное поле может быть исследовано практическим способом, для этого нужно рамку, состоящую из одного витка проволоки, перемещать по пространству, размещая её в разных точках оного, что позволит, благодаря наводящимся в ней токам — практически исследовать измеряемое поле.

С электромагнитным полем неразрывно связано и понятие энергии, где поле, изменяясь, может отдавать свою энергию какому-либо неэлектромагнитному процессу, а также и забирать энергию; электромагнитные поля могут переносить энергию в пространстве.

Поля можно подразделить на три вида:

• электростатическое, то есть это электрическое поле, существующее при наличии неподвижных зарядов;
• магнитостатическое, то есть поле постоянного тока в тех областях, где сам ток отсутствует (в том числе, это поле постоянных магнитов);
• электромагнитное, поле тех областей, где присутствует электрический ток.

Бурное развитие радиотехники предоставило широкую базу для проработки теории электромагнетизма и само по себе стало стимулом для дальнейшей проработки теории. Радиотехника привнесла также понятие «радиоволны», представляющей собой электромагнитную волну в радиотехнических системах, а исследование учёными вопросов приёма и передачи радиоволн заложило основу теории антенн, весьма проработанной в данный момент. Во время первых опытов по исследованию радиоволн, работа велась с радиоволнами, имеющими длину, измеряющуюся метрами, но в тоже время, были известны и длинные волны, с длиной, измеряющейся километрами.

Начиная с двадцатых годов XX века, началось исследование возможностей более коротких длин волн, а зародившаяся в военное время радиолокация подстегнула этот процесс и потребовала применения более коротких волн, — вследствие были исследованы и стали в дальнейшем применяться волны дециметрового, сантиметрового и миллиметрового диапазонов (в настоящее время под радиоволной понимаются волны электромагнитного излучения с длиной от нескольких десятков километров до тысяч ангстрем — уже оптического диапазона). Применение таких волн потребовало и соответствующего изменения радиоаппаратуры, — и если раньше размеры излучающих/приёмных элементов радиоаппаратуры были меньше длины волны, то работа на новых длинах потребовала их соответствующего изменения, чтобы новые размеры этих элементов были сравнимы по размерам с длиной требуемой волны.

Длина волны представляет собой расстояние между двумя ближайшими точками в пространстве, где колебания происходят в одной и той же фазе:

Если мы посмотрим на следующую анимацию, где показано излучение/приём радиоволны антенной, называющейся «полуволновой диполь», то мы увидим, что каждый из усиков антенны, должен быть такого размера, чтобы в его размеры укладывалась соответствующего размера амплитуда принимаемой/излучаемой полуволны:

Анимированная схема приёма радиоволн полуволновым диполем. Источник картинки: www.wikipedia.org

В свою очередь, амплитуда зависит от частоты, а частота зависит от длины волны.

Интересным моментом здесь является тот, что в качестве способа передачи электромагнитной энергии могут быть использованы не только антенны, но и различные полые системы, например, волноводы, резонаторы.

Волна может распространяться по среде по-разному, если эта среда анизотропна (отличается, в зависимости от направления). Если среда активна, то может влиять на волну, усиливая её.

▍ Свойства среды и электромагнетизм

Среда характеризуется следующими коэффициентами: диэлектрической проницаемостью (т.е. коэффициентом, выражающим величину, во сколько раз сила взаимодействия двух свободных зарядов в диэлектрике меньше чем в вакууме) и магнитной проницаемостью (во сколько раз индукция магнитного поля в конкретном веществе отличается от индукции магнитного поля в вакууме) и эти параметры зависят от конкретной среды.

Если среда является однородной, то есть её свойства одинаковы во всех конкретных точках пространства, то указанные выше коэффициенты не зависят от координат, в случае же, если среда неоднородно, являются функциями координат. Если эти коэффициенты не зависят от поля, то соотношение между индукцией и напряжённостью является линейной, тогда говорят, что среда линейна. Тем не менее идеально линейных сред не существует, но следует отметить, что нелинейности проявляются обычно только при огромной напряжённости поля. Например, что касается электрической нелинейности среды, то она встречается в случае использования мощных лазеров. При слабых же полях нелинейность свойственна ферромагнетикам и сегнетоэлектрикам (рассмотренным подробнее ниже).

Иногда среда бывает анизотропна, то есть её свойства различаются от направления. При этом анизотропию не стоит путать с неоднородностью, так как такая среда, как и изотропная может быть и неоднородной, и однородной. Примером анизотропной среды являются кристаллы. Также, например, в области радиотехники могут использоваться намагниченные ферриты, которые являются анизотропными, если на них воздействует сверхвысокочастотное электромагнитное поле.

Электромагнитные процессы в материальных телах отличаются высокой уравновешенностью, что приводит к отсутствию возможности наблюдения сколько-нибудь значимого электромагнитного поля, но есть и исключения, среди которых можно назвать ферромагнетики, внешние поля которых как раз и обуславливаются внутренними самопроизвольными процессами.

Если на вещество воздействует внешнее поле, то внутренняя уравновешенность нарушается, что связано с элементарными частицами вещества, которые подвержены воздействию этого поля: например, происходит некоторое изменение формы и переориентация атомов и молекул, заряды которых, тем не менее продолжают находиться в состоянии «связанности», то есть, только частично отклоняются. Результатом этого является появление такого внутреннего поля, которое существенно изменяет внешнее поле, накладываясь сверху на него. Такое состояние (для внутренней структуры вещества) называют поляризацией среды, в то время как для внешнего поля — такое состояние называется намагничиванием.

Причём поляризация имеет место во всех случаях, если тело, независимо от того, является ли оно диэлектриком или проводником, — помещается в электрическое поле. При этом существенная разница между первыми и вторыми заключается в том, что внутри проводника заряды могут более или менее свободно перемещаться, поэтому под влиянием воздействия внешнего поля, они уходят на внешнюю поверхность и там образуют полюсы — положительный и отрицательный, а сам проводник, таким образом, начинает представлять собой диполь. В диэлектриках отсутствуют свободно перемещающиеся заряды, однако их атомы и молекулы, под воздействием электрического поля могут стать диполями, и общая картина начинает представлять собой следующую (для диэлектрика): под воздействием электрического поля молекулы, расположенные до появления поля хаотически, с его появлением претерпевают смещение зарядов и молекулы разворачиваются по внешнему полю.

Поляризованность имеет такое же значение, что и электрическая индукция, а намагниченность имеет размер магнитной индукции; сами процессы поляризации и намагничивания являются независимыми, то есть поляризация не зависит от магнитного поля, а намагничивание не зависит от электрического.

В ряде ситуаций среда может быть электрический или магнитно поляризованной, без применения внешнего поля: например, можно поместить в электрическое поле диэлектрик из расплавленной смолы, что приведёт к его поляризации (ориентации молекулярных диполей), после чего сохранить эту поляризацию, после застывания, уже в отсутствие магнитного поля. Подобные среды называют электретами. Впервые способ получения электретов был описан японским физиком Ёгути, где он в 1922 году расплавил смесь из воска и смолы, внёс её в электрическое поле и оставил там застывать. В ходе застывания наведённый электрический момент как-бы «вмёрз» в вещество и стал постоянным. После нарезания такой смеси (являющейся хорошим изолятором) в виде брусков, она стала представлять собой объекты, имеющие положительный заряд на одном конце и отрицательный заряд на другом.

Заряды концов бруска можно было измерить с применением зеркального гальванометра. Такого типа электреты могут храниться годами, только для продолжительного хранения их вставляют в специальные металлические капсулы (видимо, надеваемые на концы бруска, в литературе этот момент подробно не освещается — прим. автора статьи), чтобы предотвратить с течением времени улавливание бруском ионов из воздуха. При этом происходит покрытие концов бруска покровным слоем из ионов противоположного знака, после чего электрический момент бруска становится нейтральным, при попытке измерения снаружи. Повторное расплавление электрета разрушает поляризованную структуру, и, соответственно, разряжает электрет. Электреты могут использоваться в вольтметрах, электрометрах, телефонных аппаратах, для подачи постоянного напряжения на сетки электронных ламп, для целей управления электронным пучком в электронно-лучевых трубках и т.д.

Существует ряд веществ, называемых сегнетоэлектриками, которые обладают свойством самопроизвольной электрической поляризации, из-за асимметрии их кристаллической структуры.

Одним из важнейших представителей сегнетоэлектриков является открытая в 1672 году французским аптекарем П.Сеньетом — «сегнетова соль», Или, другими словами, двойная калиево-натриевая соль винной кислоты. В сегнетовой соли причиной возникновения спонтанной (то есть, в отсутствие внешнего электрического поля) поляризации является ориентация гидроксильных групп ОН, которым присущ дипольный момент; кроме неё подобными свойствами обладает открытый в 1944 году в СССР титанат бария.

Сегнетоэлектрики характеризуются очень большими значениями диэлектрической проницаемости в рамках определённого диапазона температур. Например, сегнетова соль имеет высокую диэлектрическую проницаемость в диапазоне от -20 до +20 градусов Цельсия, в то время как для титаната бария этот диапазон простирается от самых низких температур до +125 градусов Цельсия.

Но гораздо более распространённым и устойчивым является самопроизвольная магнитная поляризация, например, у намагниченных ферромагнетиков, называемых также постоянными магнитами, где сохраняется намагниченность из-за того, что не существует свободных магнитных зарядов, а, следовательно, и соответствующих токов.

Поляризация может происходить и механическим способом, например, известно, что кристаллы состоят из атомов или ионов противоположных зарядов, которые размещаются в узлах пространственной решётки. Если кристалл помещается в электрическое поле, то происходит смещение положительных и отрицательных зарядов этой решётки, что приводит к возникновению на граничных поверхностях кристалла электрических зарядов.

Такой же процесс может происходить и вследствие механического воздействия, например, поверхность кристалла кварца поляризуется, если его подвергнуть деформации с помощью сдавливания, при этом степень поляризации пропорциональна сдавливанию, — такая поляризация носит название пьезоэлектрической.

Причём может наблюдаться и обратный пьезоэлектрический эффект, когда внешнее электрическое поле, приложенное к телу, вызывает упругую деформацию его. Причём этот обратный эффект следует отличать от электрострикции, — деформации диэлектриков под влиянием электрического поля, пропорционального квадрату напряжённости поля и она может наблюдаться для многих диэлектриков — в твёрдом, жидком и газообразном состоянии. Обратный пьезоэлектрический эффект отличается от электрострикции тем, что он на несколько порядков больше её, и может наблюдаться только у диэлектриков, обладающих определённой симметрией. Кроме указанных выше видов поляризации может наблюдаться ещё и температурная поляризация, которая носит название пироэлектрического эффекта, который был впервые открыт в 1756 году петербургским академиком Эпенусом.

Явление пьезоэлектрического эффекта получило широкое применение на практике, например, если к пластинке или бруску кварца приложить переменное электрическое напряжение, то он будет испытывать упругие деформации, с частотой этого напряжения. Если частота тока совпадает с частотой собственных колебаний кристалла, то возникает резонанс и кристалл начинает совершать энергичные колебания, с одной и той же неизменной частотой, по крайней мере, пока температура остаётся постоянной.

Это свойство кварца широко распространено в технике, в качестве средства точного измерения времени, а позже, на основе этого свойства кварца были созданы и кварцевые часы. Пьезоэффект, наблюдаемый у кварца, позволяет генерировать весьма точные колебания, неизменные во времени. Например, был проведён эксперимент с кварцем длиной 9,1 см, с частотой 60000 Гц. Часы на основе этого кварца показали точность от 0,001 до 0,002 секунды, в течение многих месяцев. С помощью замеров с применением кварцевых часов было установлено, что практическая продолжительность суток испытывает колебания +- 0,004 сек. Кроме измерителя времени, кварц служит важную роль также в стабилизации длины волны в радиотехнике.

▍ А в чём же причина.

Но, всё же, встаёт один очень интересный вопрос: а что всё-таки является источником магнетизма в своей основе?

То, что мы узнали ранее, а именно поляризация, это всего лишь «техническое ухищрение», если его можно так назвать, с помощью которого мы заставили частицы вещества развернуться в одном направлении (в случае принудительной поляризации) или «некий природный казус» (в случае самопроизвольной поляризации), — чем-то это напоминает лазер, с его когерентностью излучения, то есть согласованностью волновых процессов во времени, где с помощью определённых технических ухищрений, мы стали испускать фотоны определённой частоты.

А ответ заключается здесь вот в чём: согласно теории Ампера, источником магнетизма являются существующие круговые токи в атомах вещества, а магнитные диполи в веществе — могут рассматриваться как своеобразные волчки. Под диполем здесь понимается система из ядра атома и электронов, где ядро заряжено положительно, вокруг которого летают электроны, заряженные отрицательно и создающие своим движением магнитное поле.

Подтверждением этого представления стало явление Барнета, открытое в 1909 году и получившее имя своего первооткрывателя.

Если вещество не намагничено, то диполи в нём расположены хаотически, поэтому вне вещества — их магнитные свойства не обнаруживаются (взаимно компенсируются, т.к. хаотичны). Однако если такому веществу придать вращательное движение, то каждый диполь в нём получит дополнительный импульс вокруг оси вращения, и его круговой ток получит приращение, в виде прироста компоненты кругового тока вокруг этой оси. Следствием этого является появление дополнительных магнитных моментов, которые суммируются и имеют направленность вдоль оси вращения и могут быть измерены вовне вещества, при этом само тело намагничивается. Только нужно иметь в виду, что если этот эксперимент проделывается с ферромагнетиками, то вращение должно быть очень быстрым, чтобы вызвать измеримые изменения.

При этом можно легко обнаружить, что же является источником магнитного момента: образованы ли круговые токи положительными или отрицательными зарядами (если положительным, то причина — ядро атома, если отрицательными, — то электроны атома).

Практические эксперименты Барнета показали, что источником являются носители отрицательного заряда, то есть электроны. Тем не менее эксперимент показал расхождение показателей с теорией, объясняющей появление такого момента быстрым движением электронов по своим орбитам, но, в дальнейшем, ответ на этот вопрос дала квантовая механика, которая открыла, что причиной явления Барнета являются не отрицательные моменты электронов, а их спин.

А в 1915 году был открыт обратный эффект, который получил название явление Эйнштейна-де Гааза. Внутри вертикально установленной катушки (S) была подвешена с помощью тонкой стеклянной нитки (a) — железная проволочка (bc).

Картинка: Н.В.Кашин – «Электричество и магнетизм, колебания и волны»

По катушке пускался электрический ток и при изменении направления тока в катушке, железная проволочка перемагничивалась. Если прикрепить к проволочке небольшое зеркальце, то можно было визуально наблюдать, что проволочка совершает поворот вокруг своей вертикальной оси, согласно отрицательному знаку элементарного заряда. Для увеличения наглядности, Эйнштейн и де-Гааз пускали по катушке переменный ток, с таким же периодом, как их период вращения стеклянной нитки с проволочкой.

В самом начале, так как вещество проволочки было ненамагничено, диполи были расположены хаотично, равно как и направления их вращательных импульсов, что приводило к их взаимному уравновешиванию. Проходящий в катушке ток намагничивал проволочку, что приводило к переориентации диполей в направлении силовых линий поля, то есть в направлении оси проволочки (это же относится и к вращательным импульсам диполей). Это, в свою очередь, приводило к тому, что векторная сумма вращательных моментов диполей было уже не равна нулю, а имела некое значение, что, в свою очередь, так как изначально проволочка не имела никакого вращения (с которым мог бы сложиться или обнулиться возникший импульс), — приводило к отталкиванию от текущего положения и отклонения вокруг вертикальной оси. Чем-то это напоминает создание импульса, когда дети раскачиваются на качелях:-) Направление вращения позволило экспериментально убедиться в отрицательном знаке элементарного заряда.

Кстати говоря, некоторое подобие описанного выше явления Барнета, с физическим раскручиваем ферромагнетика (не его самого, а опыт с физическим воздействием и намагничиванием), в некоторой степени может повторить каждый, например вот здесь, в одной из предыдущих статей, рассмотрен простой способ, как можно обычным физическим ударом намагнитить железо!

Подытоживая рассказ, можно сказать, что детальное изучение структуры вещества, взаимодействий, является весьма увлекательным процессом, что может дать множество пищи для размышлений, и, может статься, даже стать источником идей для каких-то изобретений…

▍ Список использованных источников

1. Н.В.Кашин – «Электричество и магнетизм, колебания и волны»
2. Г.С.Кринчик – «Физика магнитных явлений»
3. А.И.Ахиезер, И.А.Ахиезер – «Электромагнетизм и электромагнитные волны»
4. В.В.Никольский – «Электродинамика и распространение радиоволн»

2.1. Внутренняя и внешняя среда организации

Вышеизложенный материал дает представление, которое указывает на то, что сферой деятельности менеджера является, в первую очередь, внутренняя среда организации.

Любая организация (фирма, промышленное производство, компания и т.д.) имеет свою внутреннюю среду и среду внешнюю, в которой осуществляются ее операции. Внутренняя среда организации формируется:

• в соответствии с целями и задачами организации;

• в соответствии с возможностями организации (финансовыми, материальными).

Внутренняя среда определяется:

• структурой организации (например, «снабжение—производство— финансы—отдел кадров—сбыт продукции»);

• системой ее управления;

• производственными технологическими процессами;

• уровнем автоматизации, разделением труда, коммуникациями.

К внешней среде организации относятся:

• партнеры по бизнесу;

• государство и его структуры;

• культура, мораль, традиции;

Первые пять факторов относят к внешней среде прямого воздействия, последние пять — к внешней среде косвенного воздействия.

Определение внешней среды.

Под внешней средой понимается окружение организации, т.е. совокупность элементов, не входящих в состав организации, но оказывающих на нее воздействие или влияющих на процесс ее функционирования.

Каждая организация имеет «собственную» внешнюю среду, в которую могут входить как общие (присущие любой организации) элементы, так и сугубо «индивидуальные» элементы.

Внешнее окружение организации велико и чрезвычайно разнообразно, и было бы пустой тратой сил пытаться учесть все факторы среды. Поэтому одна из первоочередных проблем, которую менеджер обязан разрешить, если он придерживается концепции открытой системы, — это определение элементов внешней среды. Более того, он должен предложить подходящие способы реагирования на внешние воздействия, а для этого он должен знать их характеристики, т.е. характер их влияния.

Функционирование ранее рассмотренных внутренних элементов организации в значительной мере зависит от воздействия факторов внешней среды. Внешнее окружение настолько нестабильно и настолько непредсказуемо, что без понимания действия переменных этого окружения невозможно эффективное выполнение управленческих функций. Эффективное обеспечение деятельности организации — это своевременное и адекватное реагирование на поведение внешней среды.

Значение внешней среды.

Многим из нас кажется, что такие явления (появившиеся не так давно, хотя существование их будет долгим), как инфляция, растущие ограничения со стороны государства, недовольство потребителей, таможенные тарифы, валютные курсы, культурные различия, вторжение иностранных конкурентов, меняющаяся трудовая мораль и многое другое, нас не коснутся и обойдут стороной.

Современным организациям необходимо приспосабливаться к изменениям во внешнем окружении и соответственным образом осуществлять изменения внутри себя.

Анализ внешней среды представляет собой процесс, посредством которого руководство определяет, оценивает и контролирует внешние, по отношению к организации, факторы, чтобы определить возможности и угрозы для ее деятельности.

Изменение внешней среды оказывает серьезное влияние на управляемость организации. Предприятие вынуждено не только определять и оценивать множество факторов внешней среды, влияющих на его текущую деятельность, но и прогнозировать возможные последствия нестабильности среды в будущем.

Анализ и оценка факторов внешней среды для менеджеров дает возможность:

а) понимать, что представляет собой внешняя среда, какие конкретные факторы она включает, какое их содержание и характеристики;

б) определять требования и ожидания внешней среды, которые необходимо учитывать в деятельности организации, для ее эффективной деятельности;

в) оценивать степень и характер влияния факторов внешней среды на деятельность организации;

г) объективно определять возможности, которыми обладает организация для удовлетворения требований и ожиданий внешней среды, а также угрозы, которые несет внешняя среда, если организация будет игнорировать эти требования;

д) своевременно адаптировать деятельность организации к влиянию внешней среды, к ее требованиям и ожиданиям.

Для определения элементов внешней среды и облегчения учета их влияния на организацию внешние факторы делятся на две основные группы:

1) среда прямого воздействия;

2) среда косвенного воздействия.

Среда прямого воздействия включает в себя элементы внешних источников силы, которые непосредственно влияют на операции организации, и под требования которых необходимо подстраивать ее деятельность. Эти элементы, в свою очередь, испытывают на себе прямое влияние операций организации. К этим факторам следует отнести:

— законы и учреждения государственного регулирования;

Под средой косвенного воздействия подразумеваются факторы, которые могут не оказывать прямого немедленного воздействия на операции организации, но, тем не менее, сказываются на них.

К таким факторам относят (в частности М.Х. Мескон):

— научно-технический прогресс, технологии;

Эти группы факторов по-разному влияют на деятельность организации. Они могут отличаться силой воздействия, внутренними элементами организации, качественными характеристиками факторов внешней среды, методами проявления и др.

В ряде исследований в области менеджмента выделяются, как правило, четыре основные характеристики внешней среды:

♦ взаимосвязанность факторов внешней среды;

♦ сложность внешней среды;

♦ подвижность внешней среды;

♦ неопределенность внешней среды.

Рассмотрим их более детально.

Взаимосвязанность факторов внешней среды.

Взаимосвязанность факторов внешней среды — это уровень силы, с которой изменение одного фактора воздействует на другие факторы.

Проявление этой характеристики можно проиллюстрировать на примере ситуации, в которой оказались предприятия Украины после 1991 года.

Политические провозглашения суверенитета государств создали ситуацию, при которой политические факторы оказали сильное воздействие на общее экономическое состояние предприятий Украины. Рост цен на энергоносители (особенно на нефть), монополия России на ее поставку повлекли за собой общее повышение цен на все виды продукции.

Резкое отставание уровня заработной платы от уровня цен сильно сказалось на покупательной способности населения. Г отовая продукция оказалась, вместо потребительского рынка, на складах предприятий. Проводимая государственная налоговая и кредитно-финансовая политика создала заторы в финансовых артериях. Предприятия лишились оборотных средств и стимулов к повышению производительности труда. Произошел спад производства. К этому можно было бы добавить и целый ряд других фактов, но достаточно и этих примеров, чтобы показать сложную систему взаимосвязанности факторов внешней среды и их сильного воздействия на деятельность предприятий.

Сложность внешней среды.

Под сложностью внешней среды подразумевается комплекс факторов, на которые организация обязана реагировать, а также уровень вариативности каждого фактора.

Сложностью (число и разнообразие факторов, значительным образом влияющих на организацию).

Разные организации осуществляют свою деятельность в разных внешних условиях. Так, на одну организацию оказывает влияние весь набор факторов внешней среды, а на другую — только определенная их часть.

По показателю разнообразия (вариативности) факторов в более сложных условиях будет находиться организация, использующая многочисленные и разные технологии, претерпевающие более быстрое развитие.

Для того, чтобы организация работала устойчиво, менеджеры должны выявлять прямые и косвенные факторы внешней среды, которые воздействуют или могут воздействовать на ее функционирование и эффективность ее деятельности.

Подвижность внешней среды.

Подвижность среды — это скорость, с которой происходят изменения в окружении организации.

Окружение современных организаций изменяется с нарастающей скоростью.

Подвижность среды создает нестабильность условий деятельности организации.

Прежде чем вы решитесь на важные шаги в развитии предпринимательства (изменение технологии, разработку новой продукции, расширение рынка сбыта и т.п.), вам необходимо определить количественно параметр подвижности внешней среды. Без знания этой характеристики бизнес становится рискованным.

Неопределенность внешней среды.

Неопределенность внешней среды является функцией количества информации, которой располагает организация (или лицо) по поводу конкретного фактора, а также функцией уверенности, в достоверности этой информации.