"Elektromagnetski valovi".
Ciljevi lekcije:
Trening:
- upoznati učenike s obilježjima širenja elektromagnetskih valova;
- razmotriti faze stvaranja teorije elektromagnetskog polja i eksperimentalne potvrde te teorije;
Obrazovni: upoznati učenike sa zanimljivim epizodama biografije G. Hertza, M. Faradaya, Maxwella D.K., Oersteda H.K., A.S. Popova;
Razvijanje: promicati interes za predmet.
Demonstracije : slajdovi, video.
TIJEKOM NASTAVE
Danas ćemo se upoznati sa značajkama širenja elektromagnetskih valova, uočiti faze u stvaranju teorije elektromagnetskog polja i eksperimentalnu potvrdu ove teorije te se zadržati na nekim biografskim podacima.
Ponavljanje.
Da bismo postigli ciljeve lekcije, moramo ponoviti neka pitanja:
Što je val, posebno mehanički val? (Širenje vibracija čestica materije u prostoru)
Koje količine karakteriziraju val? (valna duljina, brzina valova, period oscilacije i frekvencija osciliranja)
Kakav je matematički odnos između valne duljine i perioda titranja? (valna duljina jednaka je umnošku brzine vala i perioda osciliranja)
Učenje novog gradiva.
Elektromagnetski val je na mnogo načina sličan mehaničkom valu, ali postoje razlike. Glavna razlika je u tome što ovaj val ne treba medij za širenje. Elektromagnetski val rezultat je širenja izmjeničnog električnog polja i izmjeničnih magnetskih polja u prostoru, t.j. elektromagnetsko polje.
Elektromagnetsko polje stvaraju nabijene čestice koje se brzo kreću. Njegova prisutnost je relativna. Ovo je posebna vrsta materije, kombinacija je promjenjivih električnih i magnetskih polja.
Elektromagnetski val je širenje elektromagnetskog polja u prostoru.
Razmotrimo graf širenja elektromagnetskog vala.
Shema širenja elektromagnetskog vala prikazana je na slici. Treba imati na umu da su vektori jakosti električnog polja, magnetske indukcije i brzine širenja valova međusobno okomiti.
Faze stvaranja teorije elektromagnetskih valova i njena praktična potvrda.
Hans Christian Oersted (1820.) danski fizičar, stalni tajnik Kraljevskog danskog društva (od 1815.).
Od 1806. bio je profesor na ovom sveučilištu, od 1829. istodobno je bio ravnatelj Politehničke škole u Kopenhagenu. Oerstedova djela posvećena su elektricitetu, akustici, molekularnoj fizici.
Godine 1820. otkrio je učinak električne struje na magnetsku iglu, što je dovelo do pojave novog polja fizike - elektromagnetizma. Ideja o odnosu različitih prirodnih pojava karakteristična je za Oerstedov znanstveni rad; posebice, bio je jedan od prvih koji je sugerirao da je svjetlost elektromagnetski fenomen. 1822-1823, neovisno o J. Fourieru, ponovno je otkrio termoelektrični efekt i izgradio prvi termoelement. Eksperimentalno proučavao stišljivost i elastičnost tekućina i plinova, izumio pijezometar (1822). Provedena istraživanja o akustici, posebno su pokušala otkriti pojavu električnih pojava zbog zvuka. Istraživala odstupanja od Boyle-Mariotteovog zakona.
Oersted je bio sjajan predavač i popularizator, organizirao je 1824. Društvo za širenje prirodnih znanosti, stvorio prvi laboratorij za fiziku u Danskoj i pridonio poboljšanju nastave fizike u obrazovnim ustanovama u zemlji.
Oersted je počasni član mnogih akademija znanosti, posebice Petrogradske akademije znanosti (1830.).
Michael Faraday (1831.)
Briljantni znanstvenik Michael Faraday bio je samouk. U školi je stekao samo osnovnu naobrazbu, a potom je zbog životnih problema radio i paralelno studirao znanstveno-popularnu literaturu o fizici i kemiji. Kasnije je Faraday postao laboratorijski asistent kod tada poznatog kemičara, zatim je nadmašio svog učitelja i učinio mnogo važnih stvari za razvoj takvih znanosti kao što su fizika i kemija. Godine 1821. Michael Faraday je saznao za Oerstedovo otkriće da električno polje stvara magnetsko polje. Nakon razmišljanja o ovom fenomenu, Faraday je krenuo stvoriti električno polje iz magnetskog polja, a kao stalni podsjetnik, nosio je magnet u džepu. Deset godina kasnije svoj je moto ostvario. Magnetizam pretvorio u elektricitet: magnetsko polje stvara - električnu struju
Teoretičar je izveo jednadžbe koje nose njegovo ime. Ove jednadžbe govore da izmjenična magnetska i električna polja stvaraju jedno drugo. Iz ovih jednadžbi proizlazi da izmjenično magnetsko polje stvara vrtložno električno polje, a ono stvara izmjenično magnetsko polje. Osim toga, u njegovim je jednadžbama postojala konstanta - to je brzina svjetlosti u vakuumu. Oni. iz ove teorije slijedilo je da se elektromagnetski val širi u svemiru brzinom svjetlosti u vakuumu. Doista briljantan rad cijenili su mnogi znanstvenici tog vremena, a A. Einstein je rekao da je Maxwellova teorija bila najfascinantnija tijekom njegovih učenja.
Heinrich Hertz (1887.)
Heinrich Hertz rođen je kao bolešljivo dijete, ali je postao vrlo brz učenik. Svidjeli su mu se svi predmeti koje je studirao. Budući znanstvenik volio je pisati poeziju, raditi na tokarskom stroju. Nakon što je završio gimnaziju, Hertz je upisao višu tehničku školu, ali nije želio biti uski specijalist te je ušao na Sveučilište u Berlinu kako bi postao znanstvenik. Nakon upisa na sveučilište, Heinrich Hertz je nastojao studirati u fizikalnom laboratoriju, ali za to je bilo potrebno riješiti natjecateljske probleme. I preuzeo je rješenje sljedećeg problema: ima li električna struja kinetičku energiju? Ovaj rad je zamišljen za 9 mjeseci, ali ga je budući znanstvenik riješio za tri mjeseca. Istina, negativni rezultat je netočan sa suvremenog stajališta. Točnost mjerenja morala se povećati tisućama puta, što u to vrijeme nije bilo moguće.
Još kao student Hertz je obranio doktorsku disertaciju “odlično” i dobio zvanje doktora. Imao je 22 godine. Znanstvenik se uspješno bavio teorijskim istraživanjima. Proučavajući Maxwellovu teoriju pokazao je visoke eksperimentalne vještine, stvorio uređaj, koji se danas zove antena, te uz pomoć odašiljačkih i prijemnih antena stvorio i primio elektromagnetski val i proučio sva svojstva tih valova. Shvatio je da je brzina širenja ovih valova konačna i jednaka brzini širenja svjetlosti u vakuumu. Nakon proučavanja svojstava elektromagnetskih valova, dokazao je da su oni slični svojstvima svjetlosti. Nažalost, ovaj robot je konačno potkopao zdravlje znanstvenika. Prvo su otkazale oči, zatim su boljele uši, zubi i nos. Ubrzo je umro.
Heinrich Hertz dovršio je golem posao koji je započeo Faraday. Maxwell je transformirao Faradayeve ideje u matematičke formule, a Hertz je matematičke slike transformirao u vidljive i čujne elektromagnetske valove. Slušajući radio, gledajući televiziju, moramo se sjetiti ovog čovjeka. Nije slučajno da je jedinica frekvencije titranja nazvana po Hercu, a nije nimalo slučajno što su prve riječi koje je prenio ruski fizičar A.S. Popov koristeći bežičnu komunikaciju, bili su "Heinrich Hertz", šifrirani Morseovom azbukom.
Popov Aleksandar Sergejevič (1895.)
Popov je poboljšao antenu za prijem i odašiljanje i najprije je komunikacija napravljena na udaljenosti od 250 m, zatim na 600 m. A 1899. godine znanstvenik je uspostavio radiokomunikaciju na udaljenosti od 20 km, a 1901. - na 150 km. Godine 1900. radiokomunikacije su pomogle u izvođenju radova spašavanja u Finskom zaljevu. Godine 1901. talijanski inženjer G. Marconi radio je komunikaciju preko Atlantskog oceana.
Pogledajmo video isječak u kojem se razmatraju neka svojstva elektromagnetskog vala. Nakon gledanja odgovarat ćemo na pitanja.
Zašto žarulja u prijemnoj anteni mijenja svoj intenzitet kada se unese metalna šipka?
Zašto se to ne događa kada se metalna šipka zamijeni staklenom?
Konsolidacija.
Odgovori na pitanja:
Što je elektromagnetski val?
Tko je stvorio teoriju elektromagnetskih valova?
Tko je proučavao svojstva elektromagnetskih valova?
Ispunite tablicu odgovora u svojoj bilježnici, označavajući broj pitanja.
Kako valna duljina ovisi o frekvenciji?
(Odgovor: obrnuto proporcionalno)
Što se događa s valnom duljinom ako se period oscilacije čestice udvostruči?
(Odgovor: Povećat će se za 2 puta)
Kako će se promijeniti frekvencija titranja zračenja kada val prijeđe u gušći medij?
(Odgovor: Neće se promijeniti)
Što uzrokuje emitiranje elektromagnetskih valova?
(Odgovor: Nabijene čestice koje se kreću ubrzano)
Gdje se koriste elektromagnetski valovi?
(Odgovor: mobitel, mikrovalna pećnica, TV, radio, itd.)
(Odgovori na pitanja)
Domaća zadaća.
Potrebno je pripremiti izvještaje o raznim vrstama elektromagnetskog zračenja, navesti njihove značajke i govoriti o njihovoj primjeni u ljudskom životu. Poruka bi trebala trajati pet minuta.
- Vrste elektromagnetskih valova:
- Audio frekvencijski valovi
- Radio valovi
- mikrovalno zračenje
- Infracrveno zračenje
- vidljivo svjetlo
- Ultraljubičasto zračenje
- rendgensko zračenje
- Gama zračenje
Rezimirajući.
Književnost.
- Kasyanov V.A. Fizika 11 razred. - M.: Drfa, 2007
- Rymkevich A.P. Zbirka zadataka iz fizike. - M.: Prosvjeta, 2004.
- Maron A.E., Maron E.A. Fizika 11. razred. Didaktički materijali. - M.: Drfa, 2004.
- Tomilin A.N. Svijet električne energije. - M.: Drfa, 2004.
- Enciklopedija za djecu. Fizika. - M.: Avanta +, 2002.
- Yu. A. Khramov, fizika. Biografski vodič, - M., 1983
Sinopsis 32. Elektromagnetski valovi (EMW).
3. Elektromagnetski valovi
Definicija. Elektromagnetno polje- oblik materije, koji je sustav izmjeničnih električnih i magnetskih polja, koji se međusobno generiraju.
Definicija. elektromagnetski val (EMW)- elektromagnetno polje koje se širi u prostoru tijekom vremena.
Primjeri odašiljača elektromagnetskih valova: oscilatorni krug (glavni element radio odašiljača/prijemnika), sunce, žarulja, rendgenski aparat itd.
Komentar. Heinrich Hertz je eksperimentalno potvrdio postojanje EMW, koristeći oscilatorne krugove podešene na rezonanciju (Hertzov vibrator) za primanje i prijenos EMW.
Glavna svojstva EMW-a:
1) Brzina širenja EMW u vakuumu je brzina svjetlosti;
2) EMW je poprečni val, vektori intenziteta, magnetske indukcije i brzine širenja međusobno su okomiti; 
3) Ako EMW emitira oscilatorni krug, tada se njegov period i frekvencija poklapaju s frekvencijom oscilacija kruga;
4) Kao i za sve valove, duljina EMW se izračunava po formuli.
Skala elektromagnetskih valova :
| Naziv raspona | Opis | Upotreba u inženjerstvu |
| niskofrekventno zračenje | Izvori zračenja, obično AC uređaji | Nema područja masovne primjene |
| Radio valovi | Emitiraju ih razni radio odašiljači: mobiteli, radari, TV i radio stanice itd.Dugi radio valovi tijekom širenja mogu se savijati oko zemljine površine, kratki se reflektiraju od Zemljine ionosfere, ultrakratki prolaze kroz ionosferu | Koristi se za prijenos informacija: televizija, radio, internet, mobilne komunikacije itd. |
| Infracrveno zračenje | Izvori su sva tijela, a intenzitet zračenja je veći što je temperatura tijela viša. Gotovo u cijelom spektru je nositelj toplinskog zračenja |
Uređaji za noćno gledanje, termovizije, infracrveni grijači, komunikacijski kanali male brzine |
| vidljivo svjetlo | Ozračen rasvjetnim tijelima, zvijezdama itd. Raspon valnih duljina λ∈(380 nm; 700 nm). Ljudske oči su osjetljive na percepciju ovog zračenja. Različite frekvencije (valne duljine) osoba percipira kao različite boje - od crvene do ljubičaste |
Oprema za snimanje fotografija i videa, mikroskopi, dalekozori, teleskopi itd. |
| Ultraljubičasto zračenje | Glavni izvori: Sunce, ultraljubičaste svjetiljke. Utječe na ljudsku kožu na način da u umjerenim dozama pridonosi stvaranju pigmenta melanina i tamnjenju kože, a pri velikom intenzitetu dovodi do opeklina. Potiče proizvodnju vitamina D u ljudskoj koži. |
Dezinfekcija vode i zraka, strojevi za provjeru autentičnosti vrijednosnih papira, solariji |
| rendgensko zračenje | Glavni izvori su rendgenske cijevi u kojima se nabijene čestice brzo usporavaju. X-zrake su sposobne prodrijeti kroz materiju. Štetno za žive organizme ako je izloženo prevelikim količinama |
Rendgen, fluorografija, pregled stvari u zračnim lukama itd. |
| γ - zračenje | U pravilu je jedan od proizvoda nuklearnih reakcija. Ovo je jedno od najvećih energetskih i prodornih zračenja. Štetno je i opasno za žive organizme |
Defektoskopija proizvoda, radioterapija, sterilizacija, konzerviranje hrane |
Definicija. Radar– otkrivanje i određivanje položaja raznih objekata pomoću radio valova. Temelji se prvenstveno na svojstvima refleksije radio valova.
Komentar. Za radar se koristi uređaj, koji se obično naziva radar, njegovi glavni elementi su odašiljač i prijemnik. 
– udaljenost do objekta u radaru, m
Gdje t je vrijeme potrebno da signal stigne do cilja i natrag, s
c– brzina svjetlosti, m/s
Komentar. Princip radara sličan je principu eholokacije (vidi sažetak br. 30).
Ograničenja u rasponu detekcije cilja i jednosmjernom prijenosu signala:
1) Maksimalni domet detekcije cilja ovisi o vremenskom intervalu između dva uzastopna radarska impulsa ():
– najveća radarska udaljenost, m
2) Minimalni domet detekcije cilja ovisi o trajanju radarskog impulsa ():
– minimalna radarska udaljenost, m
3) Domet prijenosa signala ograničen je oblikom Zemlje;
4) Domet prijenosa signala ograničen je snagom radio odašiljača i osjetljivošću prijemne antene: 
je minimalna snaga signala koju antena može primiti (osjetljivost), W
Gdje je snaga odašiljača, W
S je površina prijemne antene, m²
R je udaljenost od odašiljača do antene, m
Komentar. U točkama 1-3, pri određivanju raspona širenja signala, ne uzima se u obzir da su snaga odašiljačke antene i osjetljivost prijamne ograničene.
razred: 11
Ciljevi lekcije:
- upoznati učenike s obilježjima širenja elektromagnetskih valova;
- razmotriti faze stvaranja teorije elektromagnetskog polja i eksperimentalne potvrde te teorije;
Obrazovni: upoznati učenike sa zanimljivim epizodama iz biografije G. Hertza, M. Faradaya, Maxwella D.K., Oersteda H.K., A.S. Popova;
Razvijanje: promicati razvoj interesa za predmet.
Demonstracije: slajdovi, video.
TIJEKOM NASTAVE
Org. Trenutak.
Prilog 1. (SLAJD #1). Danas ćemo se upoznati sa značajkama širenja elektromagnetskih valova, uočiti faze u stvaranju teorije elektromagnetskog polja i eksperimentalnu potvrdu ove teorije te se zadržati na nekim biografskim podacima.
Ponavljanje.
Da bismo postigli ciljeve lekcije, moramo ponoviti neka pitanja:
Što je val, posebno mehanički val? (Širenje vibracija čestica materije u prostoru)
Koje količine karakteriziraju val? (valna duljina, brzina valova, period oscilacije i frekvencija osciliranja)
Kakav je matematički odnos između valne duljine i perioda titranja? (valna duljina jednaka je umnošku brzine vala i perioda osciliranja)
(SLAJD #2)Učenje novog gradiva.
Elektromagnetski val je na mnogo načina sličan mehaničkom valu, ali postoje razlike. Glavna razlika je u tome što ovaj val ne treba medij za širenje. Elektromagnetski val rezultat je širenja izmjeničnog električnog polja i izmjeničnih magnetskih polja u prostoru, t.j. elektromagnetsko polje.
Elektromagnetsko polje stvaraju nabijene čestice koje se brzo kreću. Njegova prisutnost je relativna. Ovo je posebna vrsta materije, kombinacija je promjenjivih električnih i magnetskih polja.
Elektromagnetski val je širenje elektromagnetskog polja u prostoru.
Razmotrimo graf širenja elektromagnetskog vala.
(SLAJD #3)Shema širenja elektromagnetskog vala prikazana je na slici. Treba imati na umu da su vektori jakosti električnog polja, magnetske indukcije i brzine širenja valova međusobno okomiti.
Faze stvaranja teorije elektromagnetskih valova i njena praktična potvrda.
Hans Christian Oersted (1820.) (SLAJD #4) Danski fizičar, neizostavan tajnik Kraljevskog danskog društva (od 1815.).
Od 1806. bio je profesor na ovom sveučilištu, od 1829. istodobno je bio ravnatelj Politehničke škole u Kopenhagenu. Oerstedova djela posvećena su elektricitetu, akustici, molekularnoj fizici.
(SLAJD #4). Godine 1820. otkrio je učinak električne struje na magnetsku iglu, što je dovelo do pojave novog polja fizike - elektromagnetizma. Ideja o odnosu različitih prirodnih pojava karakteristična je za Oerstedov znanstveni rad; posebice, bio je jedan od prvih koji je sugerirao da je svjetlost elektromagnetski fenomen. 1822-1823, neovisno o J. Fourieru, ponovno je otkrio termoelektrični efekt i izgradio prvi termoelement. Eksperimentalno proučavao stišljivost i elastičnost tekućina i plinova, izumio pijezometar (1822). Provedena istraživanja o akustici, posebno su pokušala otkriti pojavu električnih pojava zbog zvuka. Istraživala odstupanja od Boyle-Mariotteovog zakona.Oersted je bio sjajan predavač i popularizator, organizirao je 1824. Društvo za širenje prirodnih znanosti, stvorio prvi laboratorij za fiziku u Danskoj i pridonio poboljšanju nastave fizike u obrazovnim ustanovama u zemlji.
Oersted je počasni član mnogih akademija znanosti, posebice Petrogradske akademije znanosti (1830.).
Michael Faraday (1831.)
(SLAJD #5)Briljantni znanstvenik Michael Faraday bio je samouk. U školi je stekao samo osnovnu naobrazbu, a potom je zbog životnih problema radio i paralelno studirao znanstveno-popularnu literaturu o fizici i kemiji. Kasnije je Faraday postao laboratorijski asistent kod tada poznatog kemičara, zatim je nadmašio svog učitelja i učinio mnogo važnih stvari za razvoj takvih znanosti kao što su fizika i kemija. Godine 1821. Michael Faraday je saznao za Oerstedovo otkriće da električno polje stvara magnetsko polje. Nakon razmišljanja o ovom fenomenu, Faraday je krenuo stvoriti električno polje iz magnetskog polja, a kao stalni podsjetnik, nosio je magnet u džepu. Deset godina kasnije svoj je moto ostvario. Magnetizam pretvorio u elektricitet: ~ magnetsko polje stvara ~ električnu struju
(SLAJD #6) Teoretičar je izveo jednadžbe koje nose njegovo ime. Ove jednadžbe govore da izmjenična magnetska i električna polja stvaraju jedno drugo. Iz ovih jednadžbi proizlazi da izmjenično magnetsko polje stvara vrtložno električno polje, a ono stvara izmjenično magnetsko polje. Osim toga, u njegovim je jednadžbama postojala konstanta - to je brzina svjetlosti u vakuumu. Oni. iz ove teorije slijedilo je da se elektromagnetski val širi u svemiru brzinom svjetlosti u vakuumu. Doista briljantan rad cijenili su mnogi znanstvenici tog vremena, a A. Einstein je rekao da je Maxwellova teorija bila najfascinantnija tijekom njegovih učenja.Heinrich Hertz (1887.)
(SLAJD broj 7). Heinrich Hertz rođen je kao bolešljivo dijete, ali je postao vrlo brz učenik. Svidjeli su mu se svi predmeti koje je studirao. Budući znanstvenik volio je pisati poeziju, raditi na tokarskom stroju. Nakon što je završio gimnaziju, Hertz je upisao višu tehničku školu, ali nije želio biti uski specijalist te je ušao na Sveučilište u Berlinu kako bi postao znanstvenik. Nakon upisa na sveučilište, Heinrich Hertz je nastojao studirati u fizikalnom laboratoriju, ali za to je bilo potrebno riješiti natjecateljske probleme. I preuzeo je rješenje sljedećeg problema: ima li električna struja kinetičku energiju? Ovaj rad je zamišljen za 9 mjeseci, ali ga je budući znanstvenik riješio za tri mjeseca. Istina, negativni rezultat je netočan sa suvremenog stajališta. Točnost mjerenja morala se povećati tisućama puta, što u to vrijeme nije bilo moguće.Još kao student Hertz je obranio doktorsku disertaciju “odlično” i dobio zvanje doktora. Imao je 22 godine. Znanstvenik se uspješno bavio teorijskim istraživanjima. Proučavajući Maxwellovu teoriju pokazao je visoke eksperimentalne vještine, stvorio uređaj, koji se danas zove antena, te uz pomoć odašiljačkih i prijemnih antena stvorio i primio elektromagnetski val i proučio sva svojstva tih valova. Shvatio je da je brzina širenja ovih valova konačna i jednaka brzini širenja svjetlosti u vakuumu. Nakon proučavanja svojstava elektromagnetskih valova, dokazao je da su oni slični svojstvima svjetlosti. Nažalost, ovaj robot je konačno potkopao zdravlje znanstvenika. Prvo su otkazale oči, zatim su boljele uši, zubi i nos. Ubrzo je umro.
Heinrich Hertz dovršio je golem posao koji je započeo Faraday. Maxwell je transformirao Faradayeve ideje u matematičke formule, a Hertz je matematičke slike transformirao u vidljive i čujne elektromagnetske valove. Slušajući radio, gledajući televiziju, moramo se sjetiti ovog čovjeka. Nije slučajno da je jedinica frekvencije titranja nazvana po Hercu, a nije nimalo slučajno što su prve riječi koje je prenio ruski fizičar A.S. Popov koristeći bežičnu komunikaciju, bili su "Heinrich Hertz", šifrirani Morseovom azbukom.
Popov Aleksandar Sergejevič (1895.)
Popov je poboljšao prijemnu i odašiljačku antenu i u početku se komunikacija odvijala na daljinu
(SLAJD #8) 250 m, zatim 600 m. I 1899. godine znanstvenik je uspostavio radio komunikaciju na udaljenosti od 20 km, a 1901. - na 150 km. Godine 1900. radiokomunikacije su pomogle u izvođenju radova spašavanja u Finskom zaljevu. Godine 1901. talijanski inženjer G. Marconi radio je komunikaciju preko Atlantskog oceana. (Slajd broj 9). Pogledajmo video isječak u kojem se razmatraju neka svojstva elektromagnetskog vala. Nakon gledanja odgovarat ćemo na pitanja.Zašto žarulja u prijemnoj anteni mijenja svoj intenzitet kada se unese metalna šipka?
Zašto se to ne događa kada se metalna šipka zamijeni staklenom?
Konsolidacija.
Odgovori na pitanja:
(SLAJD #10)Što je elektromagnetski val?
Tko je stvorio teoriju elektromagnetskih valova?
Tko je proučavao svojstva elektromagnetskih valova?
Ispunite tablicu odgovora u svojoj bilježnici, označavajući broj pitanja.
(SLAJD #11)Kako valna duljina ovisi o frekvenciji?
(Odgovor: obrnuto proporcionalno)
Što se događa s valnom duljinom ako se period oscilacije čestice udvostruči?
(Odgovor: Povećat će se za 2 puta)
Kako će se promijeniti frekvencija titranja zračenja kada val prijeđe u gušći medij?
(Odgovor: Neće se promijeniti)
Što uzrokuje emitiranje elektromagnetskih valova?
(Odgovor: Nabijene čestice koje se kreću ubrzano)
Gdje se koriste elektromagnetski valovi?
(Odgovor: mobitel, mikrovalna pećnica, TV, radio, itd.)
(Odgovori na pitanja)
Idemo riješiti problem.
Televizijski centar Kemerovo odašilje dva vala nosača: val nositelja slike s frekvencijom zračenja od 93,4 kHz i val nosača zvuka s frekvencijom od 94,4 kHz. Odredite valne duljine koje odgovaraju zadanim frekvencijama zračenja.
(SLAJD #12)Domaća zadaća.
(SLAJD #13) Potrebno je pripremiti izvještaje o raznim vrstama elektromagnetskog zračenja, navesti njihove značajke i govoriti o njihovoj primjeni u ljudskom životu. Poruka bi trebala trajati pet minuta.
- Vrste elektromagnetskih valova:
- Audio frekvencijski valovi
- Radio valovi
- mikrovalno zračenje
- Infracrveno zračenje
- vidljivo svjetlo
- Ultraljubičasto zračenje
- rendgensko zračenje
- Gama zračenje
Rezimirajući.
(SLAJD #14) Hvala Vam na pažnji i Vašem radu!
Književnost.
- Kasyanov V.A. Fizika 11 razred. - M.: Drfa, 2007
- Rymkevich A.P. Zbirka zadataka iz fizike. - M.: Prosvjeta, 2004.
- Maron A.E., Maron E.A. Fizika 11. razred. Didaktički materijali. - M.: Drfa, 2004.
- Tomilin A.N. Svijet električne energije. - M.: Drfa, 2004.
- Enciklopedija za djecu. Fizika. - M.: Avanta +, 2002.
- Yu. A. Khramov, fizika. Biografski vodič, - M., 1983.
Općinska proračunska obrazovna ustanova -
srednja škola br.6 naz. Konovalova V.P.
Klintsy, regija Bryansk
Izradio nastavnik fizike prve kvalifikacijske kategorije:
Sviridova Nina Grigorijevna
Ciljevi i ciljevi:
Vodiči:
Upoznati pojam elektromagnetskog polja i elektromagnetskog vala;
Nastaviti formiranje ispravnih predstava o fizičkoj slici svijeta;
Proučiti proces nastanka elektromagnetskog vala;
Proučiti vrste elektromagnetskog zračenja, njihova svojstva, primjenu i učinak na ljudski organizam;
Upoznati povijest otkrića elektromagnetskih valova
Razvijati vještine rješavanja kvalitativnih i kvantitativnih problema.
Razvijanje:
Razvoj analitičkog i kritičkog mišljenja (sposobnost analize prirodnih pojava, rezultata eksperimenta, sposobnost uspoređivanja i utvrđivanja zajedničkih i karakterističnih obilježja, sposobnost istraživanja tabelarnih podataka, sposobnost rada s informacijama)
Razvoj govora učenika
obrazovne
Odgoj kognitivnog interesa za fiziku, pozitivan odnos prema znanju, poštivanje zdravlja.
Oprema: prezentacija; tablica „Skala elektromagnetskih valova“, radni list-sažetak sa zadacima za nastavu samostalnog rada, fizikalna oprema.
Demonstracijski pokusi i fizička oprema.
1) Oerstedovo iskustvo (izvor struje, magnetska igla, provodnik, spojni vodovi, ključ)
2) utjecaj magnetskog polja na vodič kroz koji teče struja (izvor struje, lučni magnet, vodič, spojni vodovi, ključ)
3) fenomen elektromagnetske indukcije (zavojnica, trakasti magnet, demonstracijski galvanometar)
Međupredmetne komunikacije
Matematika (rješenje računskih zadataka);
Povijest (malo o otkriću i proučavanju elektromagnetskog zračenja);
OBZH (racionalno i sigurno korištenje uređaja - izvora elektromagnetskog zračenja);
Biologija (učinak zračenja na ljudsko tijelo);
Astronomija (elektromagnetsko zračenje prostora).
1. Motivacijska faza -7 min.
Konferencija za novinare "Elektricitet i magnetizam"
Učitelj: Suvremeni svijet koji okružuje osobu ispunjen je raznim tehnologijama. Računala i mobiteli, televizori postali su nam najbliži nezamjenjivi pomoćnici pa čak i zamijenili komunikaciju s prijateljima Brojna istraživanja pokazuju da nam naši pomoćnici istovremeno oduzimaju ono najvrjednije – zdravlje. Pitaju li se vaši roditelji često što uzrokuje više štete na mikrovalnoj pećnici ili mobitelu?
Na ovo ćemo pitanje odgovoriti kasnije.
Sada - konferencija za novinare na temu "Elektricitet i magnetizam".
Studenti. Novinar: Poznati od antike, elektricitet i magnetizam do početka 19. stoljeća smatrani su pojavama koje nisu međusobno povezane, a proučavale su se u različitim dijelovima fizike.
Novinar: Izvana se elektricitet i magnetizam manifestiraju na potpuno različite načine, ali zapravo su usko povezani i tu su povezanost vidjeli mnogi znanstvenici. Navedite primjer analogija ili općih svojstava električnih i magnetskih pojava.
Stručnjak - fizičar.
Na primjer, privlačnost i odbojnost. U elektrostatici suprotnih i sličnih naboja. U magnetizmu suprotnih i sličnih polova.
Novinar:
Razvoj fizikalnih teorija uvijek se odvijao na temelju prevladavanja proturječja između hipoteze, teorije i eksperimenta.
Novinar: Početkom 19. stoljeća francuski znanstvenik Francois Arago objavio je knjigu Grom i munje. Sadrži li ova knjiga neke od najzanimljivijih zapisa?
Evo nekih odlomaka iz knjige "Grom i munje": "... U lipnju 1731. trgovac je stavio u kut svoje sobe u Wexfieldu veliku kutiju punu noževa, vilica i drugih predmeta od željeza i čelika... Munja je prodrla u kuću, samo kroz ugao u kojem je stajala kutija, razbila je i raspršila sve stvari koje su bile u njoj. Sve te vilice i noževi... pokazali su se jako magnetizirani...”)
Koju bi hipotezu fizičari mogli iznijeti analizirajući izvatke iz ove knjige?
Stručnjak - fizičar: Objekti su magnetizirani kao posljedica udara groma, u to vrijeme se znalo da je munja električna struja, ali teoretski tada znanstvenici nisu mogli objasniti zašto se to dogodilo.
Slajd #10
Novinar: Eksperimenti s električnom strujom privukli su znanstvenike iz mnogih zemalja.
Eksperiment je kriterij za istinitost hipoteze!
Koji su eksperimenti 19. stoljeća pokazali povezanost električnih i magnetskih pojava?
Stručnjak - fizičar. Demonstracijski pokus – Oerstedov pokus.
Godine 1820. Oersted je proveo sljedeći pokus (Oerstedov pokus, magnetska se igla okreće u blizini vodiča sa strujom) Postoji magnetsko polje u prostoru oko vodiča sa strujom.
U nedostatku opreme, demonstracijski doživljaj može se zamijeniti DER
Novinar. Oersted je eksperimentalno dokazao da su električni i magnetski fenomeni međusobno povezani. Je li bilo teoretskog opravdanja?
Stručnjak - fizičar.
Francuski fizičar Ampère je 1824. godine Ampère proveo niz eksperimenata i proučavao utjecaj magnetskog polja na vodiče koji vode struju.
Demonstracijski pokus – djelovanje magnetskog polja na vodič sa strujom.
Ampère je prvi spojio dva prethodno odvojena fenomena - elektricitet i magnetizam - s jednom teorijom elektromagnetizma i predložio da ih se smatra rezultatom jedinstvenog prirodnog procesa.
Učitelj: Postojao je problem: Mnogi znanstvenici su naišli na teoriju s nevjericom!?
Stručni fizičar. Demonstracijski pokus - fenomen elektromagnetske indukcije (zavojnica miruje, magnet se kreće).
Godine 1831. engleski fizičar M. Faraday otkrio je fenomen elektromagnetske indukcije i otkrio da je samo magnetsko polje sposobno generirati električnu struju.
Novinar. Problem: Znamo da se struja može pojaviti u prisutnosti električnog polja!
Stručnjak - fizičar. Hipoteza: Električno polje nastaje kao rezultat promjene magnetskog polja. Ali u to vrijeme nije bilo dokaza za ovu hipotezu.
Novinar: Do sredine 19. stoljeća nakupilo se puno podataka o električnim i magnetskim pojavama?
Ove informacije zahtijevale su sistematizaciju i informacije u jednoj teoriji, tko je stvorio ovu teoriju?
Stručni fizičar. Takvu teoriju stvorio je izvanredni engleski fizičar James Maxwell. Maxwellova teorija riješila je niz temeljnih problema elektromagnetske teorije. Njegove glavne odredbe objavljene su 1864. u djelu "Dinamička teorija elektromagnetskog polja"
Učitelj: Dečki, što ćemo učiti u lekciji, formulirajte temu lekcije.
Učenici formuliraju temu sata.
Učitelj: U radni list-crte zapišite temu sata, s kojim ćemo danas raditi na satu.
|
Radni list-sažetak sata učenika 9. razreda……………………………………………………………………………………… Tema lekcije:…………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………. 1) Naizmjenična električna i magnetska polja koja generiraju jedno drugo tvore jedno …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………… 2) Izvori elektromagnetskog polja -……………………………………………naboji, kreće se s …………………………………………………………… 3) Elektromagnetski val…………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………….................. 4) Elektromagnetski valovi se šire ne samo u materiji, već i u …………………………….. 5) Vrsta vala-……………………………………………………… 6) Brzina elektromagnetskih valova u vakuumu označena je latiničnim slovom c: s ≈………………………………………………………… Brzina elektromagnetskih valova u tvari …………………. nego u vakuumu ………… 7) Valna duljina λ=………………………………………… |
Što biste željeli naučiti na lekciji, koje ćete ciljeve postaviti sebi.
Učenici formuliraju ciljeve sata.
Učitelj: Danas ćemo na satu naučiti što je elektromagnetsko polje, proširiti svoja znanja o električnom polju, upoznati se s procesom nastanka elektromagnetskog vala i nekim svojstvima elektromagnetskih valova,
2. Aktualizacija temeljnih znanja-3min.
Frontalna anketa
1. Što je magnetsko polje?
2. Što stvara magnetsko polje?
3. Kako se označava vektor magnetske indukcije? Koje su mjerne jedinice magnetske indukcije.
4. Što je električno polje. Gdje postoji električno polje?
5. Što je pojava elektromagnetske indukcije?
6. Što je val? Koje su vrste valova? Što je poprečni val?
7. Zapišite formulu za izračun valne duljine?
3. Operativno-kognitivna faza-25 min
1) Uvođenje pojma elektromagnetskog polja
Prema Maxwellovoj teoriji, izmjenična električna i magnetska polja ne mogu postojati odvojeno: promjenjivo magnetsko polje generira izmjenično električno polje, a promjenjivo električno polje generira izmjenično magnetsko polje. Ova generirajući jedno drugo naizmjenična električna i magnetska polja tvore jedno elektromagnetno polje.
Rad s udžbenikom - čitanje definicije 180. stranica
Definicija iz udžbenika: Svaka promjena tijekom vremena u magnetskom polju rezultira izmjeničnim električnim poljem, a svaka promjena tijekom vremena u električnom polju generira izmjenično magnetsko polje.
ELEKTROMAGNETSKO POLJE
Ova generirajući jedno drugo naizmjenična električna i magnetska polja tvore jedno elektromagnetno polje.
Rad s okvirnim planom (učenici nadopunjuju nacrt u procesu proučavanja novog gradiva).
1) Naizmjenična električna i magnetska polja koja generiraju jedno drugo tvore jedno ………………… (elektromagnetno polje)
2) Izvori elektromagnetskog polja -……(električni) naboji koji se kreću uz………(ubrzanje)
Izvor elektromagnetskog polja. Udžbenik strana 180
Izvori elektromagnetskog polja mogu biti:
Električni naboj koji se kreće s ubrzanjem, na primjer, oscilirajući (električno polje koje stvaraju povremeno se mijenja)
(za razliku od naboja koji se kreće konstantnom brzinom, na primjer, u slučaju stalne struje u vodiču, ovdje se stvara konstantno magnetsko polje).
kvalitetan zadatak.
Koje polje nastaje oko elektrona ako:
1) elektron miruje;
2) kreće se stalnom brzinom;
3) kretanje s ubrzanjem?
Električno polje uvijek postoji oko električnog naboja, u bilo kojem referentnom okviru, magnetsko polje postoji u onom u odnosu na koji se električni naboji kreću,
Elektromagnetno polje - u referentnom okviru, u odnosu na koje se električni naboji gibaju ubrzano.
2) Objašnjenje mehanizma nastanka induktivne struje, e u slučaju kada vodič miruje. (Rješenje problema formulirano u fazi motivacije tijekom press konferencije)
1) Izmjenično magnetsko polje stvara izmjenično električno polje (vorteks) pod čijim se utjecajem pokreću slobodni naboji.
2) Električno polje postoji neovisno o vodiču.
Problem: Je li električno polje stvoreno izmjeničnim magnetskim poljem različito od polja stacionarnog naboja?
3) Održavanje koncepta napetosti, opisivanje linija sile električnog polja elektrostatike i vrtloga, isticanje razlika. (Rješenje problema formulirano u fazi motivacije tijekom press konferencije)
Uvođenje pojma napetosti i linija sile elektrostatičkog polja.
Što možete reći o linijama elektrostatičkog polja?
Koja je razlika između elektrostatičkog polja i vrtložnog električnog polja?
Vrtložno polje nije povezano s nabojem, linije sile su zatvorene. Elektrostatik - povezan s nabojem, vrtlog - generira se izmjeničnim magnetskim poljem i nije povezan s nabojem. Općenito - električno polje.
4) Uvođenje pojma elektromagnetskog vala. Prepoznatljiva svojstva elektromagnetskih valova.
Prema Maxwellovoj teoriji, izmjenično magnetsko polje generira izmjenično električno polje, koje zauzvrat stvara magnetsko polje, kao rezultat toga, elektromagnetsko polje se širi u prostoru u obliku vala.
Zadržavajući 3 definicije, prvo 2), zatim učenici čitaju definiciju u udžbeniku str. 182, u sažetak zapisuju definiciju za koju mislite da je lakše zapamtiti ili koju volite.
3) Elektromagnetski val…………….
1) je sustav međusobnog generiranja i širenja u prostoru naizmjeničnih (vorteksnih) električnih i magnetskih polja.
2) ovo je elektromagnetsko polje koje se širi u prostoru konačnom brzinom, ovisno o svojstvima medija.
3) Perturbacija elektromagnetskog polja koje se širi u prostoru naziva se elektromagnetski val.
Svojstva elektromagnetskih valova.
Po čemu se elektromagnetski valovi razlikuju od mehaničkih valova? Pogledajte stranicu 181 u udžbeniku i dovršite sažetak 4. stavka.
4) Elektromagnetski valovi se šire ne samo u materiji, već iu ...... (vakumu)
Ako se mehanički val širi, tada se vibracije prenose s čestice na česticu.
Što oscilira u elektromagnetskom valu? Kao u vakuumu?
Koje se fizičke veličine u njemu povremeno mijenjaju?
S vremenom se mijenja intenzitet i magnetska indukcija!
Kako su vektori E i B orijentirani jedan u odnosu na drugi u elektromagnetskom valu?
Je li elektromagnetski val uzdužni ili poprečni?
5) vrsta vala ………(poprečno)
Animacija elektromagnetskih valova
Brzina elektromagnetskih valova u vakuumu. Stranica 181 - pronaći brojčanu vrijednost brzine elektromagnetskih valova.
6) Brzina elektromagnetskih valova u vakuumu označava se latiničnim slovom c: c ≈ 300 000 km/s=3*108 m/s;
Što se može reći o brzini elektromagnetskih valova u tvari?
Brzina elektromagnetskih valova u tvari ……(manja) nego u vakuumu.
Za vrijeme jednako periodu titranja, val se pomaknuo na udaljenost duž osi jednaku valnoj duljini.
Za elektromagnetske valove vrijede isti odnosi između valne duljine, brzine, perioda i frekvencije kao i za mehaničke valove. Brzina je označena slovom s.
7) valna duljina λ= c*T= s/ ν.
Ponovimo i provjerimo podatke o elektromagnetskim valovima. Učenici uspoređuju bilješke na nastavnim listovima i na slajdu.
Učitelj: Svaka teorija u fizici mora se podudarati s eksperimentom.
Studentova poruka. Eksperimentalno otkriće elektromagnetskih valova.
Godine 1888. njemački fizičar Heinrich Hertz eksperimentalno je dobio i registrirao elektromagnetske valove.
Kao rezultat Hertzovih eksperimenata, otkrivena su sva svojstva elektromagnetskih valova koje je teoretski predvidio Maxwell!
5) Proučavanje razmjera elektromagnetskog zračenja.
Elektromagnetski valovi podijeljeni su po valnoj duljini (i, sukladno tome, po frekvenciji) u šest raspona: granice raspona su vrlo proizvoljne.
Skala elektromagnetskih valova
niskofrekventno zračenje.
1.Radio valovi
2.Infracrveno zračenje (toplinsko)
3. Vidljivo zračenje (svjetlo)
4.UV zračenje
5.X-zrake
6.γ - zračenje
Učitelj: Koje se podatke može dobiti ispitivanjem razmjera elektromagnetskih valova.
Učenici: Iz crteža možete odrediti koja tijela su izvori valova ili gdje se primjenjuju elektromagnetski valovi.
Zaključak Živimo u svijetu elektromagnetskih valova.
Koja tijela su izvori valova.
Kako se valna duljina i frekvencija mijenjaju ako idete na skali od radio valova do gama zračenja?
Što mislite zašto se svemirski objekti koriste kao primjeri u ovoj tablici.
Učenici Astronomski objekti (zvijezde i sl.) emitiraju elektromagnetske valove.
Istraživanje i usporedba podataka o ljestvicama elektromagnetskih valova.
Usporedite 2 skale na slajdu? Koja je razlika? Koje zračenje nije na drugoj skali?
Zašto na drugom nema niskofrekventnih oscilacija?
Studentska poruka.
Maxwell: da bi se stvorio intenzivan elektromagnetski val koji bi uređaj mogao registrirati na određenoj udaljenosti od izvora, potrebno je da se oscilacije vektora intenziteta i magnetske indukcije javljaju na dovoljno visokoj frekvenciji (reda 100.000 oscilacija po drugi ili više). Frekvencija struje koja se koristi u industriji i svakodnevnom životu je 50 Hz.
Navedite primjere tijela koja emitiraju niskofrekventno zračenje.
Studentska poruka.
Utjecaj niskofrekventnog elektromagnetskog zračenja na ljudski organizam.
Elektromagnetsko zračenje frekvencije 50 Hz, koje stvaraju žice izmjenične mreže, uz produljeno izlaganje uzrokuje
Umor,
Glavobolja,
Razdražljivost,
brzi umor,
Slabljenje pamćenja
Poremećaj spavanja…
Učitelj: Obraćamo pažnju na to da se pamćenje pogoršava ako dugo radimo s računalom ili gledamo TV, što nam onemogućuje dobro učenje. Usporedimo dopuštene norme zračenja elektromagnetskog zračenja kućanskih aparata, električnih vozila itd. Koji su električni uređaji štetniji za ljudsko zdravlje? Što je opasnije mikrovalna pećnica ili mobitel? Ovisi li snaga o snazi uređaja?
Studentska poruka. Pravila koja će vam pomoći da ostanete zdravi.
1) Udaljenost između električnih uređaja treba biti najmanje 1,5-2 m. (kako se ne bi povećao učinak kućnog elektromagnetskog zračenja)
Vaši kreveti trebaju biti na istoj udaljenosti od TV-a ili računala.
2) kloniti se izvora elektromagnetskih polja što je dalje moguće i što je kraće moguće.
3) Isključite sve neradne uređaje iz utičnica.
4) Uključite što manje uređaja u isto vrijeme.
Istražimo još 2 skale elektromagnetskih valova.
Koje je zračenje prisutno na drugoj skali?
Učenici: Na drugoj skali ima mikrovalnog zračenja, ali na prvoj nema.
Iako je raspon frekvencija zamišljen, odnose li se mikrovalovi na radio valove ili infracrveno zračenje na ljestvici #1?
Učenici: Mikrovalno zračenje – radio valovi.
Gdje se koriste mikrovalni valovi?
Studentska poruka.
Mikrovalno zračenje naziva se mikrovalno zračenje jer ima najveću frekvenciju u radio rasponu. Ovaj frekvencijski raspon odgovara valnim duljinama od 30 cm do 1 mm; stoga se naziva i raspon decimetarskih i centimetarskih valova.
Mikrovalno zračenje igra veliku ulogu u životu moderne osobe, jer ne možemo odbiti takva dostignuća znanosti kao što su mobilne komunikacije, satelitska televizija, mikrovalne pećnice ili mikrovalne pećnice, radar, čiji se princip rada temelji na korištenju mikrovalnih pećnica. .
Rješenje problematičnog pitanja postavljenog na početku sata.
Što je zajedničko mikrovalnim pećnicama i mobitelima?
Studenti. Princip rada temelji se na korištenju mikrovalnih radio valova.
Učitelj: Zanimljive informacije o izumu mikrovalne pećnice mogu se pronaći na internetu – domaća zadaća.
Učitelj: Živimo u "moru" elektromagnetskih valova koje emitira sunce (cijeli spektar elektromagnetskih valova) i druge svemirske objekte - zvijezde, galaksije, kvazare, moramo zapamtiti da svako elektromagnetsko zračenje može, donijeti i korist i štetu. Proučavanje razmjera elektromagnetskih valova pokazuje nam kolika je važnost elektromagnetskih valova u ljudskom životu.
6) Trening samostalni rad - rad u paru uz udžbenik str. 183-184 i na temelju životnog iskustva. 5 testnih pitanja je obavezno za sve, zadatak 6 je računski zadatak.
1. Pod djelovanjem se događa proces fotosinteze
B) vidljivo zračenje-svjetlo
2. Ljudska koža pocrni pod djelovanjem
A) ultraljubičasto zračenje
B) vidljivo zračenje-svjetlo
3. U medicini, tijekom fluorografskog pregleda,
A) ultraljubičasto svjetlo
B) Rentgensko zračenje
4. Za korištenje u televizijskoj komunikaciji
A) radio valovi
B) Rentgensko zračenje
5. Kako ne bi dobili opekline mrežnice od sunčevog zračenja, ljudi koriste staklene "sunčane naočale", budući da staklo apsorbira značajan dio
A) ultraljubičasto zračenje
B) vidljivo zračenje-svjetlo
6. Na kojoj frekvenciji brodovi odašilju SOS signal za pomoć ako bi, prema međunarodnom sporazumu, duljina radio valova trebala biti 600m? Brzina širenja radio valova u zraku jednaka je brzini elektromagnetskih valova u vakuumu 3*108 m/s
4) Reflektivno-evaluacijski stadij. Rezultat lekcije.-4,5 min
1) Provjera samostalnog rada uz samoocjenjivanje.Ako su svi testni zadaci urađeni - označite "4", ako su učenici uspjeli riješiti zadatak - "5"
Zadano: λ = 600 m, s = 3*108 m/s
Rješenje: ν \u003d c / λ \u003d 3 * 10^8 \ 600 \u003d 0,005 * 10^8 \u003d 0,5 * 10^6 Hz == 5 * 10^5 Hz
Odgovor: 500 000 Hz = 500 kHz = 0,5 MHz
2) Zbrajanje i ocjenjivanje i samovrednovanje učenika.
Što je elektromagnetno polje?
Što je elektromagnetski val?
Što sada znate o elektromagnetskim valovima?
Koji je značaj proučenog gradiva u vašem životu?
Što vam se najviše svidjelo na lekciji?
5. Domaća zadaća-0,5 min P. 52,53 vježba. 43, pr. 44 (1)
Povijest izuma mikrovalne pećnice-Interneta.
Scenarij lekcije korištenjem suvremenih pedagoških tehnologija.
Tema lekcije
"Elektromagnetski valovi"
Ciljevi lekcije:
obrazovne : Proučiti elektromagnetske valove, povijest njihova otkrića, karakteristike i svojstva.
obrazovne : razvijati sposobnost promatranja, uspoređivanja, analiziranja
njegujući : formiranje znanstvenog i praktičnog interesa i svjetonazora
Plan učenja:
Ponavljanje
Upoznavanje s poviješću otkrića elektromagnetskih valova:
Faradayev zakon (eksperiment)
Maxwellova hipoteza (eksperiment)
graf elektromagnetskih valova
Jednadžbe elektromagnetskih valova
Karakteristike elektromagnetskog vala: brzina širenja, frekvencija, period, amplituda
Zatvoreni oscilatorni krug
Otvoreni oscilatorni krug. Hertzovi eksperimenti
Grafički i matematički prikaz elektromagnetskog vala
Eksperimentalna potvrda postojanja elektromagnetskih valova.
Svojstva elektromagnetskih valova
Ažuriranje znanja
Dobivanje domaće zadaće
Oprema:
Računalo
interaktivna ploča
Projektor
Induktor
Galvanometar
Magnet
Hardverski i softverski digitalni mjerni komplekslaboratorijska oprema "Znanstvena zabava"
Osobne gotove kartice s grafičkim prikazom elektromagnetskog vala, osnovnim formulama i domaćom zadaćom (Prilog 1)
Video materijal iz elektronske prijave u komplet Fizika za 11. razred ( UMK Myakishev G. I., Bukhovtsev B.B.)
AKTIVNOSTI NASTAVNIKA
Informativna kartica
AKTIVNOSTI UČENIKA
Motivacijska faza – Uvod u temu nastavnog sata
Dragi momci! Danas ćemo početi proučavati posljednji odjeljak u velikoj temi "Oscilacije i valovi" o elektromagnetskim valovima.
Naučit ćemo povijest njihova otkrića, upoznati se sa znanstvenicima koji su se za to stavili. Otkrijmo kako smo prvi put uspjeli dobiti elektromagnetski val. Proučimo jednadžbe, grafikone i svojstva elektromagnetskih valova.
Za početak, prisjetimo se što je val i koje vrste valova poznajete?
Val je titranje koje se širi u vremenu. Valovi su mehanički i elektromagnetski.
Mehanički valovi su raznoliki, šire se u čvrstim, tekućim, plinovitim medijima, možemo li ih otkriti svojim osjetilima? Navedite primjere.
Da, u čvrstim medijima - to mogu biti potresi, vibracije žica glazbenih instrumenata. U tekućinama - valovima na moru, u plinovima - to su širenje zvukova.
S elektromagnetskim valovima nije sve tako jednostavno. Ti i ja smo u učionici i uopće ne osjećamo i nismo svjesni koliko elektromagnetskih valova prožima naš prostor. Možda neki od vas već mogu navesti primjere valova koji su ovdje prisutni?
Radio valovi
TV valovi
- Wi- fi
Svjetlo
Emisije mobilnih telefona i uredske opreme
Elektromagnetno zračenje uključuje radio valove i sunčevu svjetlost, X-zrake i zračenje i još mnogo toga. Kad bismo ih vizualizirali, onda se iza tako ogromnog broja elektromagnetskih valova ne bismo mogli vidjeti. Oni služe kao glavni nositelj informacija u suvremenom životu, a ujedno su i snažan negativni čimbenik koji utječe na naše zdravlje.
Organizacija aktivnosti učenika za izradu definicije elektromagnetskog vala
Danas ćemo krenuti stopama velikih fizičara koji su otkrili i generirali elektromagnetske valove, saznati kojim su jednadžbama opisani te istražiti njihova svojstva i karakteristike. Zapisujemo temu lekcije "Elektromagnetski valovi"
Svi znamo da je 1831. god Engleski fizičar Michael Faraday eksperimentalno je otkrio fenomen elektromagnetske indukcije. Kako se manifestira?
Ponovimo jedan od njegovih eksperimenata. Koja je formula zakona?
Učenici eksperimentiraju s Faradayem
Vremenski promjenjivo magnetsko polje dovodi do pojave indukcijske emf i indukcijske struje u zatvorenom krugu.
Da, u zatvorenom krugu pojavljuje se indukcijska struja koju registriramo galvanometrom
Dakle, Faraday je empirijski pokazao da postoji izravna dinamička veza između magnetizma i elektriciteta. U isto vrijeme, Faraday, koji nije dobio sustavno obrazovanje i slabo je vladao matematičkim metodama, nije mogao potvrditi svoje eksperimente s teorijom i matematičkim aparatom. U tome mu je pomogao još jedan izvanredni engleski fizičar James Maxwell (1831-1879).
Maxwell je dao nešto drugačije tumačenje zakona elektromagnetske indukcije: “Svaka promjena magnetskog polja stvara vrtložno električno polje u okolnom prostoru čije su linije sile zatvorene”
Dakle, čak i ako vodič nije zatvoren, promjena magnetskog polja uzrokuje indukcijsko električno polje u okolnom prostoru, koje je vrtlog. Koja su svojstva vrtlog polja?
Svojstva vrtlog polja:
Njegove linije napetosti su zatvorene
Nema izvora
Također morate dodati da rad sila polja za pomicanje ispitnog naboja duž zatvorene staze nije jednak nuli, već indukcijski EMF
Osim toga, Maxwell iznosi hipotezu o postojanju obrnutog procesa. Što misliš?
"Vremenski promjenjivo električno polje stvara magnetsko polje u okolnom prostoru"
I kako možemo dobiti električno polje koje se mijenja u vremenu?
Struja koja se mijenja u vremenu
Što je trenutno?
Struja - uredno se kreću nabijene čestice, u metalima - elektroni
Kako bi se onda trebali kretati da bi struja bila izmjenična?
Uz ubrzanje
Točno, to su ubrzani pokretni naboji koji uzrokuju izmjenično električno polje. Sada pokušajmo popraviti promjenu magnetskog polja pomoću digitalnog senzora, dovodeći ga do žica s izmjeničnom strujom
Učenik provodi pokus kako bi uočio promjene u magnetskom polju
Na ekranu računala uočavamo da kada se senzor dovede do izvora izmjenične struje i učvrsti, dolazi do kontinuiranog osciliranja magnetskog polja, što znači da okomito na njega nastaje izmjenično električno polje.
Tako nastaje kontinuirani međusobno povezani slijed: promjenjivo električno polje generira izmjenično magnetsko polje, koje svojim fenomenom opet generira promjenjivo električno polje i tako dalje.
Jednom kada se pokrene u određenom trenutku, proces promjene elektromagnetskog polja nastavit će kontinuirano hvatati sve više novih područja okolnog prostora. Promjenjivo elektromagnetno polje koje se širi je elektromagnetski val.
Dakle, Maxwellova hipoteza bila je samo teorijska pretpostavka koja nije imala eksperimentalnu potvrdu, ali je na temelju nje uspio izvesti sustav jednadžbi koje opisuju međusobne transformacije magnetskog i električnog polja, pa čak i odrediti neka njihova svojstva.
Djeca dobivaju osobne iskaznice s rasporedom i formulama.
Maxwellovi izračuni:
Organizacija aktivnosti učenika za određivanje brzine elektromagnetskih valova i drugih karakteristika
ξ-dielektrična konstanta tvari, razmatrali smo kapacitet kondenzatora,- magnetska permeabilnost tvari - karakteriziramo magnetska svojstva tvari, pokazuje hoće li tvar biti paramagnetna, dijamagnetna ili feromagnetna
Izračunajmo brzinu elektromagnetskog vala u vakuumu, tada je ξ = =1
Dečki izračunavaju brzinu , nakon čega provjeravamo sve na projektoru
Duljina, frekvencija, ciklička frekvencija i period valnih oscilacija izračunavaju se prema nama poznatim formulama iz mehanike i elektrodinamike, podsjetite me na njih.
Dečki zapisuju formule λ = υT na ploču, , , provjerite njihovu ispravnost na slajdu
Maxwell je također teoretski izveo formulu za energiju elektromagnetskog vala, i . W Em ~ 4 To znači da je za lakše fiksiranje vala potrebno da bude visoke frekvencije.
Maxwellova teorija izazvala je odjek u fizičkom društvu, ali on nije imao vremena eksperimentalno potvrditi svoju teoriju, tada je palicu preuzeo njemački fizičar Heinrich Hertz (1857-1894). Začudo, Hertz je želio opovrgnuti Maxwellovu teoriju, za to je došao do jednostavnog i genijalnog rješenja za dobivanje elektromagnetskih valova.
Sjetimo se gdje smo već uočili međusobnu transformaciju električne i magnetske energije?
u oscilatornom krugu.
NA zatvoreno oscilatorni krug, od čega se sastoji?
Ovo je krug koji se sastoji od kondenzatora i svitka u kojem se javljaju međusobne elektromagnetske oscilacije.
Tako je, samo su se vibracije događale "unutar" kruga, a glavni zadatak znanstvenika bio je generirati te vibracije u svemir i, naravno, registrirati ih.
To smo već reklienergija valova izravno je proporcionalna četvrtom stepenu frekvencije . W Em~ν 4 . To znači da je za lakše fiksiranje vala potrebno da bude visoke frekvencije. Koja formula određuje frekvenciju u oscilatornom krugu?
Frekvencija titranja u zatvorenom krugu
Što možemo učiniti da povećamo frekvenciju?
Smanjite kapacitet i induktivnost, što znači smanjenje broja zavoja u zavojnici i povećanje udaljenosti između ploča kondenzatora.
Tada je Hertz postupno "ispravljao" titrajni krug, pretvarajući ga u štap, koji je nazvao "vibrator".
Vibrator se sastojao od dvije vodljive kugle promjera 10-30 cm, pričvršćene na krajevima žičane šipke izrezane u sredini. Krajevi polovica šipke na mjestu reza završavali su malim poliranim kuglicama, tvoreći iskrište od nekoliko milimetara.
Kugle su bile spojene na sekundarni namot Ruhmkorffove zavojnice, koja je bila izvor visokog napona.
Ruhmkorffova induktorica stvorila je na krajevima svog sekundarnog namota vrlo visok napon, reda desetine kilovolti, nabijajući kugle nabojima suprotnih predznaka. U određenom trenutku napon između kuglica bio je veći od probojnog napona, a u iskrističnom razmaku vibratora,električna iskra emitiranih elektromagnetskih valova.
Prisjetimo se fenomena grmljavine. Munja je ista iskra. Kako se pojavljuju munje?
Crtež na ploči:
Ako postoji velika razlika potencijala između zemlje i neba, krug je "zatvoren" - pojavljuje se munja, struja se provodi kroz zrak, unatoč činjenici da je dielektrik, napon se uklanja.
Tako je Hertz uspio generirati em val. Ali još ga trebamo registrirati, za tu svrhu, kao detektor, odnosno prijemnik, Hertz je koristio prsten (ponekad pravokutnik) s razmakom - iskrištem koji se mogao podesiti. Promjenjivo elektromagnetno polje pobuđivalo je izmjeničnu struju u detektoru, ako su se frekvencije vibratora i prijemnika poklopile, nastala je rezonancija i također se pojavila iskra u prijemniku, što se moglo vizualno fiksirati.
Hertz je svojim eksperimentima dokazao:
1) postojanje elektromagnetskih valova;
2) valovi se dobro reflektiraju od vodiča;
3) odredio brzinu valova u zraku (približno je jednaka brzini u vakuumu).
Provedimo pokus na refleksiji elektromagnetskih valova
Prikazan je eksperiment reflektiranja elektromagnetskih valova: studentov telefon se stavlja u potpuno metalnu posudu i prijatelji pokušavaju doći do njega.
Signal ne prolazi
Dečki odgovaraju na pitanje iskustva, zašto nema staničnog signala.
Sada pogledajmo video isječak o svojstvima elektromagnetskih valova i snimimo ih.
Refleksija em valova: valovi se dobro reflektiraju od metalnog lima, a upadni kut jednak je kutu refleksije
Apsorpcija valova: um valovi se djelomično apsorbiraju kada prolaze kroz dielektrik
Lom valova: EM valovi mijenjaju svoj smjer od zraka do dielektrika
Interferencija valova: dodavanje valova iz koherentnih izvora (detaljnije ćemo proučiti u optici)
Difrakcija valova - savijanje vala prepreka
Prikazan je video fragment "Svojstva elektromagnetskih valova".
Danas smo naučili povijest elektromagnetskih valova od teorije do eksperimenta. Dakle, odgovorite na pitanja:
Tko je otkrio zakon o pojavi električnog polja pri promjeni magnetskog polja?
Koja je bila Maxwellova hipoteza o stvaranju promjenjivog magnetskog polja?
Što je elektromagnetski val?
Na kojim vektorima se gradi?
Što se događa s valnom duljinom ako se frekvencija titranja nabijenih čestica udvostruči?
Koja svojstva elektromagnetskih valova se sjećate?
Dečki odgovaraju:
Faraday - eksperimentalno je otkrio zakon EMF-a i Maxwell je proširio ovaj koncept u teoriji
Električno polje koje se mijenja u vremenu stvara magnetsko polje u okolnom prostoru
Širenje kroz prostorelektromagnetski polje
Napetost, magnetska indukcija, brzina
Smanjenje za 2 puta
Refleksija, lom, interferencija, difrakcija, apsorpcija
Elektromagnetski valovi imaju različite namjene ovisno o njihovoj frekvenciji ili valnoj duljini. Oni donose dobrobit i štetu čovječanstvu, pa za sljedeću lekciju pripremite poruke ili prezentacije na sljedeće teme:
Kako koristiti elektromagnetske valove
Elektromagnetno zračenje u svemiru
Izvori elektromagnetskog zračenja u mom domu, njihov utjecaj na zdravlje
Utjecaj elektromagnetskog zračenja iz mobitela na ljudsku fiziologiju
Elektromagnetsko oružje
Također riješite sljedeće zadatke za sljedeću lekciju:
i =0.5 cos 4*10 5 π t
Zadaci na karticama.
Hvala na pažnji!
Prilog 1
Elektromagnetski val:
1,25664*10 -6 H/m – magnetska konstanta
Zadaci:
Frekvencija emitiranja radio stanice Mayak u moskovskoj regiji je 67,22 MHz. Na kojoj valnoj duljini radi ovaj radio?
Jačina struje u otvorenom oscilatornom krugu varira u skladu sa zakonomi =0.5 cos 4*10 5 π t . Odredite duljinu emitiranog vala.
