Интегрированный урок физики и биологии "Молния в руках человека" (физические и биологические аспекты аэроионификации)

ИНТЕГРИРОВАННЫЙ  УРОК  ФИЗИКИ  И  БИОЛОГИИ

«МОЛНИЯ  В  РУКАХ  ЧЕЛОВЕКА»

(ФИЗИЧЕСКИЕ  И  БИОЛОГИЧЕСКИЕ  АСПЕКТЫ  АЭРОИОНИФИКАЦИИ)

Цели урока

– дать учащимся представление об отрицательно и положительно заряженных ионах воздуха;

– познакомить учащихся с назначением электроэффлювиальной люстры А.Л.Чи­жев­ского и ее модификациями;

– познакомить учащихся с биологическим действием отрицательно заряженных ионов воздуха на живые организмы.

Необходимые  оборудование  и  материалы

– плакат «Схема распределения аэроионов отрицательной и положительной полярности при работе электроэффлювиальной люстры» (рис. 11);

– одна из модификаций электроэффлювиальной люстры А.Л.Чижевского;

– фотографии или рисунки других модификаций электроэффлювиальной люст­ры А.Л.Чижевского (рис. 12‑15);

– учебный фильм о применении электроэффлювиальной люстры А.Л.Чи­жев­ско­го,

– компьютер.

Примечание. Возможна замена плаката на компьютерную демонстрацию, а вместо одной из модификаций электроэффлювиальной люстры можно продемонстрировать ее фотографию или изображение.

Методические рекомендации

Тему «Молния в руках человека (физические и биологические аспекты аэроионификации)» рекомендуется давать учащимся после изложения тем по физике «Основные положения электронной проводимости металлов» и «Яв­ле­ние электронной эмиссии».

С целью более успешного усвоения материала учащимися рекомендуется (по возможности):

– продемонстрировать одну из модификаций электроэффлювиальной люстры А.Л.Чижевского и фотографии или рисунки других модификаций люстры;

– по возможности снять небольшой учебный фильм на 10‑15 мин. или поручить учащимся подготовить реферативные сообщения на 5‑10 мин. о применении электроэфлювиальной люстры А.Л.Чи­жев­ско­го в животноводстве и растениеводстве, на производстве и в быту. Будет полезным привлечение краеведческого материала.

Примерный текст проведения урока

Учитель физики, демонстрируя электроэффлювиальную люстру А.Л.Чи­жев­ско­го, задает учащимся вопросы:

Учитель  физики. Кто знает, как называется этот прибор?

Учащиеся.Электроэффлювиальная люстра А.Л.Чи­жев­ско­го (или просто люстра А.Л.Чи­жев­ско­го).

Учитель  физики. Для чего предназначена электроэффлювиальная люстра А.Л.Чи­жев­ско­го?

Учащиеся. С ее помощью получают отрицательно заряженные ионы воздуха.

Учитель физики. Какое действие оказывают отрицательно заряженные ионы воздуха на живые организмы?

Учащиеся. Отрицательные ионы воздуха оказывают благоприятное воздействие на живые организмы.

Если никто из учащихся не смог ответить на эти вопросы, то учитель отвечает на них сам.

Учитель  физики. Сегодня на уроке мы познакомимся с понятием отрицательно и положительно заряженных ионов воздуха и механизмом их получения при помощи электроэффлювиальной люстры А.Л.Чи­жев­ско­го, с биологическим действием отрицательно заряженных ионов воздуха на живые организмы и с модификациями электроэффлювиальной люстры А.Л.Чи­жев­ско­го.

Рассмотрим сначала механизм получения отрицательно заряженных ионов воздуха.

Учитель физики просит учащихся ответить на следующие вопросы:

 1. Каковы основные положения электронной теории проводимости металлов?

 2. Что представляет собой электрический ток?

 3. Сравните скорость хаотического движения электронов в металлах со скоростью их упорядоченного движения.

 4. Опишите поведение свободных электронов на границе с вакуумом.

 5. Что такое работа выхода? Чему она приблизительно равна?

 6. Назовите известные вам виды эмиссий электронов.

 7. Как происходит ионизация газов?

 8. Приведите примеры ионизаторов.

 9. Как зависит сила тока, проходящего через газ, от приложенного напряжения при несамостоятельном разряде?

10. Объясните явление ионизации ударом.

11. Может ли несамостоятельный разряд перейти в самостоятельный?

12. Какой разряд называется несамостоятельным?

13. Какой разряд называется самостоятельным?

14. Назовите условие возникновения самостоятельного разряда.

Учитель  физики. Основными элементами люстры являются маленькие иголки.

При воздействии на металл некоторыми внешними факторами большее, чем обычно, количество электронов может покидать поверхность металла и переходить в окружающую среду (эмиссия электронов).

Напряженность электрического поля и поверхностная плотность заряда у острий достигает максимальных значений и вызывает явление «сте­ка­ния», или «эффлювия», электрических зарядов с острий. На остриях или металлических проводниках сравнительно малого радиуса кривизны при достаточной напряженности поля возникает явление электрического разряда, сопровождающееся ударной ионизацией. В результате ее появляются электронные и ионные лавины, и этот процесс распространяется далеко за пределы острия.

Молекула кислорода легко присоединяет к себе 1 или 2 свободных электрона, ионизируется и превращается в аэроион кислорода отрицательной полярности. Атмосферный воздух всегда несет на известной доле своих частиц (молекул) электрический заряд (атмосферное электричество). Процесс возникновения заряда или зарядов на молекуле или их группе называется ионизацией, а заряженная молекула воздуха – легким (быстрым) ионом или легким аэроионом. Если к легкому иону (аэроиону) присоединятся частицы атмосферных загрязнений (пыль, копоть, испарения), то он станет тяжелым. Каждый из легких и тяжелых ионов может быть двух полярностей: положительной и отрицательной.

При положительной ионизации воздуха его молекулы отдают электроны остриям (рис. 11). У острий и ниже образуются слои с преобладанием молекул, у которых не достает одного или двух электронов, т.е. слои положительных аэроионов.

При отрицательной ионизации молекулы кислорода приобретают в постоянном электрическом поле направленное движение к противоположному полюсу – земле, находящейся под положительным потенциалом. У земли происходит отдача электронов (рис. 11). Через землю и сеть аэроионификации электроны возвращаются снова в каждую иголку. Таким образом, воздух оказывается насыщен отрицательными ионами.

Электроэффлювиальная люстра А.Л.Чи­жев­ско­го позволяет обогащать воздух отрицательно заряженными аэроионами, что оказывает благоприятное воздействие на все живые организмы – от растений до животных и человека.

За период своих исследований А.Л.Чи­жев­ский создал несколько вариантов прибора-ге­не­ра­то­ра отрицательно заряженных аэроионов – электроэффлювиального аэроионизатора. До наших дней дошел один из них, называемый электроэффлювиальной люстрой А.Л.Чи­жев­ско­го, значительно облегченный вариант первичной громоздкой труднопередвигаемой установки. В настоящее время существует несколько модификаций электроэффлювиальной люстры А.Л.Чи­жев­ско­го (рис. 12‑15).

рис. 12. Люстра, созданная А.Л.Чижевским		рис. 13. Модель «Элион-132Ш»
рис. 14. Модели «Элион-131», «Элион-132»		рис. 15. Модель «Аэрон-М»

Учитель  биологии. Рассмотрим возможности применения электроэффлювиальной люстры А.Л.Чи­жев­ско­го. Для этого поговорим о воздухе, которым мы дышим.

Именно А.Л.Чи­жев­ский, всесторонне изучив биологическое действие униполярных ионов, смог убедительно доказать, что легкие аэроионы отрицательной полярности умножают жизненные силы организма, а ионы положительной полярности – имеют крайне неблагоприятное воздействие на организмы всех уровней. Без отрицательных аэроионов кислорода длительное сохранение здоровья и жизни невозможно. Доказательство А.Л.Чи­жев­ским данного факта представляет собой фундаментальное открытие XX в., ставшее крупнейшим событием в области биофизики и биологии.

Свежий воздух содержит обычно в 1 см³ от 700 до 1500 отрицательных аэроионов кислорода. На приморских курортах и в горах их в 10 раз больше. А в комнатах и в закрытых помещениях число отрицательных аэроионов снижается до 25.

Чижевский экспериментально установил, что направленный поток аэроионов очищает воздух в комнате, осаждает пыль и микроорганизмы. Это открытие нашло применение в очистке атмосферы закрытых помещений от загрязнений.

Учение об аэроионификации воздуха, созданное А.Л.Чижевским, заставляет по новому оценить ход эволюции жизни на Земле. Первым обратил на это внимание известный русский биолог, профессор Петр Андреевич Коржуев.

Почему наземные животные не в состоянии выключать на долгое время внешнее дыхание? Почему в их организме нет запасных резервуаров для кислорода? Отсутствие «кислородных резервуаров» было очень непонятным, ведь резервы питательных веществ у животных подчас весьма обильны. Все дело в том, что отрицательные ионы кислорода живут не более 10 мин. Значит, говорит П.А.Кор­жу­ев, биологически активный кислород существовал бы в таких резервуарах около 10 мин., после чего он терял бы свою биологическую активность, и вместо пользы приносил бы вред. Поэтому эволюция животного мира пошла по пути создания не резервуаров кислорода, а таких систем дыхания, которые обеспечивали бы поступление к клеткам все новых и новых порций отрицательных аэроионов. Не будь этого, эволюция на Земле могла бы быть совсем иной.

Учение о действии на организмы атмосферного электричества и искусственных аэроионов принадлежит к той группе достижений человеческого ума, которые преследуют созидающие цели и направлены на оказание помощи творящему и строящему человеку.

Электроэффлювиальная люстра А.Л.Чижев­ско­го позволяет получать аэро­ионы воздуха отрицательной полярности. Однако, следует помнить, что аэроионный режим считается комфортным при концентрациях 3000‑5000 от­ри­ца­тель­ных аэроионов в 1 см³, максимально допустимые концентрации отрицательных аэроионов составляют 50.000 в 1 см³.

Опыты над животными доказали, что аэроионификация воздуха улучшает рост и продуктивность сельскохозяйственных животных, резко снижает их заболеваемость. Результаты этих опытов были теоретически обоснованы А.Л.Чи­жев­ским в его обстоятельной монографии «Аэро­иони­фи­ка­­ция в народном хозяйстве».

Идеи А.Л.Чи­жев­ско­го по аэроионификации в 1930‑х годах вошли в некоторые клиники Москвы, но тем не менее на протяжении более 50 лет не получали должной научной разработки. Активная деятельность по продолжению и практическому внедрению трудов ученого началась в 1990‑х годах. Эксперименты проводились в научно-исследовательском институте скорой помощи им. Н.В.Скли­фо­соф­ского (Москва) (Л.И.Ге­ра­си­мо­ва, М.С.Ма­ча­бе­ли) и в других лечебных учреждениях России. Значительный вклад в современное развитие аэроионификации и аэроионотерапии вносят ученые: С.Г.Бо­ло­тов, Ю.А.Да­ни­лов, А.Р.Евс­тиг­не­ев, М.Н.Конд­ра­шо­ва, П.А.Кор­жу­ев, В.П.Ски­пет­ров, В.П.Ти­хо­нов и др. По чертежам А.Л.Чи­жев­ско­гоэлектроэффлювиальные люстры изготовил В.С.Иванов (1980‑е го­ды).

Аэроионификация широко применяется в медицине:

– при лечении больных, страдающих заболеваниями верхних дыхательных путей, бронхов и легких, болезнями вегетативной нервной системы, сердечно-сосудистой системы, аллергическими заболеваниями;

– при лечении обширных ожогов (свыше 50% площади тела) и в послеоперационные периоды болезней (предотвращение тромбозов);

– при коррекции психофизического состояния и умственной работоспособности у людей в условиях производства (повышение скорости и точности работы, улучшение памяти, профилактика переутомления, повышение умственной работоспособности, улучшение координации движений), при уменьшении психоэмоционального напряжения, при снятии состояний дискомфорта и стрессовых ситуаций;

– в целях повышения сопротивляемости организма к химическим и радиационным загрязнениям окружающей среды.

Лечение аэроионами отрицательной полярности противопоказано при:

– острых инфекционных заболеваниях;

– злокачественных новообразованиях;

– дискомпенсированныхформах сердечно-сосудистой системы, пороках сердца;

– открытой форме туберкулеза, эмфиземе легких, тяжелых формах бронхиальной астмы;

– органических поражениях нервной системы;

– склонностях к кровотечениям.

В своей работе «Аэроионификация как физиологический, терапевтический фактор и как новый санитарно-гигиенический элемент кондиционированного воздуха» А.Л.Чи­жев­ский ставит одну из серьезных государственных задач – радикальное оздоровление воздуха, которым дышит человек внутри жилых помещений.

В этом фундаментальном труде, переведенном ныне на многие языки, автор пишет, что недалеко то время, когда управление искусственной ионизацией воздуха в общественных и жилых помещениях станет таким же обычным явлением, каким стало в наши дни управление освещением, температурой и влажностью.

В помещении кондиционированный воздух лишен всех аэроинов – их задержал фильтр. Поэтому требуется принудительное обогащение воздуха легкими аэроионами отрицательной полярности. Именно А.Л.Чижевский впервые сделал вывод о том, что для улучшения комфорта помещения необходимо сочетание кондиционирования и аэроионифицирования воздуха. Он предложил учитывать это при проектировании зданий. Ученый разработал универсальную аппаратуру, внедрение которой будет способствовать дальнейшей борьбе за здоровье человека, за повышение его трудоспособности и долголетия.

Велик список лечебного эффекта аэроионов отрицательной полярности. Но А.Л.Чи­жев­ский особо выделял момент профилактического плана, ибо, «построив себе жилище, человек лишил себя нормального ионизированного воздуха, он извратил естественную для него среду и вступил в конфликт с природой своего организма». В помещении, где находятся люди, необходим ионизатор воздуха как свет и водопровод. Он необходим в жилой и служебной комнате, в школьном классе и в спортивном зале, в цехе и в больничной палате.

В настоящее время в ряде стран аэроионифицируют больничные палаты, санатории, курзалы, классы, аудитории, служебные помещения, офисы, залы для физкультуры и спорта, заводы и фабрики, частные квартиры и т.д.

Один из примеров практического применения электроэффлювиальной люстры в Москве – НИИ СП им. Н.В.Склифософского (Л.И.Герасимова, М.С.Мачабели).

Однако, следует знать, что помещение, в котором проводятся сеансы аэроионотерапии должно систематически и непрерывно проветриваться. Противопоказано ионизировать загрязненный воздух. Не допускается установка аэроионизаторов в помещениях с повышенной влажностью воздуха (бани, сауны, плавательные бассейны и т.д.).

Учитель физики. Электроэффлювиальную люстру А.Л.Чижевского не рекомендуется использовать в запыленных помещениях именно потому, что аэроионы воздуха соединяются с частичками пыли и намертво «приклеивают» ее к поверхности. В результате чего пылью покрываются стены и потолок.

Именно на этом принципе основанаэлектромаска для борьбы с неорганическими и бактериальными запылениями легких, автором изобретения которой также является А.Л.Чи­жев­ский.

Маска основана на принципе электрофильтра, который представляет собой полый цилиндр с рядом концентрически расположенных полых трубок, находящихся под напряжением постоянно пульсирующего электрического тока. Микроорганизмы и частицы пыли, вдыхаемые с воздухом через маску, оседают на обкладке электрофильтра.

В заключении урока рекомендуем показать фильм или заслушать рефераты учащихся о применении аэроионификации в животноводстве и растениеводстве, в производстве и быту.

Вопросы

 1. Опишите принцип работы электроэффлювиальной люстры А.Л.Чи­жев­ско­го.

 2. Какие вы знаете модификации электроэффлювиальной люстры А.Л.Чи­жев­ско­го?

 3. Каким должен быть воздух, которым мы дышим?

 4. Почему в организме отсутствуют большие резервуары кислорода?

 5. Где применяется электроэффлювиальная люстра А.Л.Чи­жев­ско­го?

 6. При лечении каких заболеваний показана аэроионотерапия? При каких заболеваниях она противопоказана?

 7. Каким санитарно-ги­гие­ни­чес­ким требованиям должно удовлетворять помещение для проведения сеансов аэроионотерапии?

 8. Опишите принцип работы электромаски.

Рекомендуемый план дальнейшей работы

Исследовать применение аэроионификации в животноводстве и растениеводстве, в производстве и быту. С результатами выступить на научных молодежных Чтениях памяти А.Л.Чи­жев­ско­го.

Литература

 1. Архив РАН, фонд 1703, опись 1, ед. хранения 279.

 2. Архив РАН, фонд 1703, опись 1, ед. хранения 632.

 3. Герасимова Л.И., Данилов Ю.А., Евстигнеев А.Р. и др. Аэроионотерапия. – Калуга, 1996.

 4. Герасимова Л.И., Кондрикова Е.С., Тихонов В.П., Евстигнеев А.Р., Данилов Ю.А. Аэроионизация и аэроионотерапия как методы лечения и профилактики осложнений у больных с термическими ожогами / Лазеры и аэроионы в биомедицине: Сб. докладов, статей, сообщений и исследований. – Калуга-Обнинск, 1997.

 5. Коржуев П.А. Ионизация воздуха и проблема дыхания / Физико-ма­те­ма­ти­чес­кие и биологические проблемы действия электромагнитных полей и ионизации воздуха: Материалы Всесоюзного научно-технического симпозиума. – М.: «Наука», 1975.

 6. Шахмаев Н.М., Шахмаев С.Н., Шодиев Д.Ш. Физика: Учебник для 10 кл. средней школы. – М.: «Просвещение», 1992.

 7. Чижевский А.Л. Аэроионификация в народном хозяйстве. – М.: «Строй­из­дат», 1989.

 8. Ягодинский В.Н. Александр Леонидович Чижевский. – М.: «Наука», 1987.

• 1 слайд

  Интегрированный урок
  физики и биологии
  МОЛНИЯ В РУКАХ ЧЕЛОВЕКА
  (физические и биологические аспекты аэроионификации)
  Чижевский А.Л. 
  в совхозе «Арженка»
  1931
  

• 2 слайд

  Движение
  ионов (ионизированных молекул) воздуха
  

• 3 слайд

  Модификации
  электроэффлювиальной люстры
  Модель «Элион-132Ш»
  Люстра, созданная А.Л.Чижевским
  Модель «Элион-131», «Элион-132»
  Модель «Аэрон-М»