Metodický vývoj vyučovacej hodiny: Elektromagnetické vlny. Zhrnutie lekcie Elektromagnetické vlny Abstrakt vo fyzike na tému elektromagnetické vlny

"Elektromagnetické vlny".

Ciele lekcie:

Školenie:

oboznámiť študentov s vlastnosťami šírenia elektromagnetických vĺn;
zvážiť etapy vzniku teórie elektromagnetického poľa a experimentálne potvrdenie tejto teórie;

Vzdelávacie: oboznámiť študentov so zaujímavými epizódami životopisu G. Hertza, M. Faradaya, Maxwella D.K., Oersteda H.K., A.S. Popova;

vyvíja sa: podporiť záujem o predmet.

demonštrácie : diapozitívy, video.

POČAS VYUČOVANIA

Dnes sa zoznámime s vlastnosťami šírenia elektromagnetických vĺn, všimneme si etapy vytvárania teórie elektromagnetického poľa a experimentálneho potvrdenia tejto teórie a zastavíme sa pri niektorých biografických údajoch.

Opakovanie.

Aby sme dosiahli ciele lekcie, musíme zopakovať niekoľko otázok:

Čo je to vlnenie, najmä mechanické vlnenie? (Šírenie vibrácií častíc hmoty vo vesmíre)

Aké veličiny charakterizujú vlnu? (vlnová dĺžka, rýchlosť vlny, perióda oscilácie a frekvencia oscilácie)

Aký je matematický vzťah medzi vlnovou dĺžkou a periódou oscilácie? (vlnová dĺžka sa rovná súčinu rýchlosti vlny a periódy oscilácie)

Učenie sa nového materiálu.

Elektromagnetická vlna je v mnohých ohľadoch podobná mechanickej vlne, existujú však rozdiely. Hlavný rozdiel je v tom, že táto vlna na svoje šírenie nepotrebuje médium. Elektromagnetická vlna je výsledkom šírenia striedavého elektrického poľa a striedavých magnetických polí v priestore, t.j. elektromagnetického poľa.

Elektromagnetické pole vytvárajú rýchlo sa pohybujúce nabité častice. Jeho prítomnosť je relatívna. Ide o špeciálny druh hmoty, ktorá je kombináciou premenlivých elektrických a magnetických polí.

Elektromagnetická vlna je šírenie elektromagnetického poľa v priestore.

Zoberme si graf šírenia elektromagnetickej vlny.

Schéma šírenia elektromagnetickej vlny je znázornená na obrázku. Je potrebné si uvedomiť, že vektory intenzity elektrického poľa, magnetickej indukcie a rýchlosti šírenia vlny sú navzájom kolmé.

Etapy tvorby teórie elektromagnetických vĺn a jej praktické potvrdenie.

Hans Christian Oersted (1820) dánsky fyzik, stály tajomník Kráľovskej dánskej spoločnosti (od roku 1815).

Od roku 1806 bol profesorom na tejto univerzite, od roku 1829 bol súčasne riaditeľom Kodanskej polytechnickej školy. Oerstedove práce sa venujú elektrine, akustike, molekulárnej fyzike.

V roku 1820 objavil vplyv elektrického prúdu na magnetickú ihlu, čo viedlo k vzniku novej oblasti fyziky – elektromagnetizmu. Myšlienka vzťahu medzi rôznymi prírodnými javmi je charakteristická pre Oerstedovu vedeckú prácu; konkrétne bol jedným z prvých, ktorí naznačili, že svetlo je elektromagnetický jav. V rokoch 1822-1823 nezávisle od J. Fouriera znovu objavil termoelektrický jav a zostrojil prvý termočlánok. Experimentálne študoval stlačiteľnosť a elasticitu kvapalín a plynov, vynašiel piezometer (1822). Najmä realizovaný výskum akustiky sa snažil odhaliť výskyt elektrických javov v dôsledku zvuku. Skúmal odchýlky od zákona Boyle-Mariotte.

Oersted bol vynikajúcim lektorom a popularizátorom, v roku 1824 zorganizoval Spoločnosť pre šírenie prírodných vied, vytvoril prvé fyzikálne laboratórium v Dánsku a prispel k zlepšeniu výučby fyziky v tamojších vzdelávacích inštitúciách.

Oersted je čestným členom mnohých akadémií vied, najmä Akadémie vied v Petrohrade (1830).

Michael Faraday (1831)

Brilantný vedec Michael Faraday bol samouk. V škole získal len základné vzdelanie a potom kvôli životným problémom pracoval a súčasne študoval populárnu vedeckú literatúru o fyzike a chémii. Neskôr sa Faraday stal laborantom u už vtedy známeho chemika, potom predčil svojho učiteľa a urobil veľa dôležitých vecí pre rozvoj takých vied ako fyzika a chémia. V roku 1821 sa Michael Faraday dozvedel o Oerstedovom objave, že elektrické pole vytvára magnetické pole. Po premýšľaní nad týmto javom sa Faraday rozhodol vytvoriť elektrické pole z magnetického poľa a ako neustálu pripomienku nosil vo vrecku magnet. O desať rokov neskôr svoje motto premenil na skutočnosť. Premenený magnetizmus na elektrinu: vytvára magnetické pole - elektrický prúd

Teoretický vedec odvodil rovnice, ktoré nesú jeho meno. Tieto rovnice hovorili, že striedavé magnetické a elektrické polia sa navzájom vytvárajú. Z týchto rovníc vyplýva, že striedavé magnetické pole vytvára vírivé elektrické pole a to vytvára striedavé magnetické pole. Navyše v jeho rovniciach bola konštanta – to je rýchlosť svetla vo vákuu. Tie. z tejto teórie vyplynulo, že elektromagnetické vlnenie sa šíri v priestore rýchlosťou svetla vo vákuu. Skutočne brilantné dielo ocenili mnohí vedci tej doby a A. Einstein povedal, že Maxwellova teória bola počas jeho učenia najfascinujúcejšia.

Heinrich Hertz (1887)

Heinrich Hertz sa narodil ako chorľavé dieťa, no stal sa z neho veľmi bystrý študent. Mal rád všetky predmety, ktoré študoval. Budúci vedec rád písal poéziu, pracoval na sústruhu. Po absolvovaní gymnázia vstúpil Hertz na vyššiu technickú školu, ale nechcel byť úzkym špecialistom a vstúpil na Berlínsku univerzitu, aby sa stal vedcom. Po nástupe na univerzitu sa Heinrich Hertz snažil študovať vo fyzikálnom laboratóriu, ale na to bolo potrebné vyriešiť konkurenčné problémy. A prevzal riešenie nasledujúceho problému: má elektrický prúd kinetickú energiu? Táto práca bola navrhnutá na 9 mesiacov, ale budúci vedec ju vyriešil za tri mesiace. Je pravda, že negatívny výsledok je z moderného hľadiska nesprávny. Presnosť merania sa musela zvýšiť tisíckrát, čo v tom čase nebolo možné.

Hertz ešte ako študent obhájil dizertačnú prácu „výborne“ a získal titul doktor. Mal 22 rokov. Vedec sa úspešne zapojil do teoretického výskumu. Štúdiom Maxwellovej teórie preukázal vysoké experimentálne schopnosti, vytvoril zariadenie, ktoré sa dnes nazýva anténa a pomocou vysielacích a prijímacích antén vytvoril a prijal elektromagnetické vlnenie a študoval všetky vlastnosti týchto vĺn. Uvedomil si, že rýchlosť šírenia týchto vĺn je konečná a rovná sa rýchlosti šírenia svetla vo vákuu. Po štúdiu vlastností elektromagnetických vĺn dokázal, že sú podobné vlastnostiam svetla. Bohužiaľ, tento robot nakoniec podkopal zdravie vedca. Najprv zlyhali oči, potom bolia uši, zuby a nos. Čoskoro zomrel.

Heinrich Hertz dokončil obrovskú prácu, ktorú začal Faraday. Maxwell transformoval Faradayove myšlienky do matematických vzorcov a Hertz transformoval matematické obrazy na viditeľné a počuteľné elektromagnetické vlny. Pri počúvaní rádia, pozeraní televízie si musíme pamätať na tohto muža. Nie náhodou je jednotka frekvencie kmitov pomenovaná po Hertzovi a nie je vôbec náhodné, že prvé slová vysielané ruským fyzikom A.S. Popov pomocou bezdrôtovej komunikácie, boli "Heinrich Hertz", zašifrované v Morseovej abecede.

Popov Alexander Sergejevič (1895)

Popov zlepšil prijímaciu a vysielaciu anténu a najprv sa komunikácia uskutočnila na vzdialenosť 250 m, potom na 600 m. A v roku 1899 vedec nadviazal rádiovú komunikáciu na vzdialenosť 20 km av roku 1901 - na 150 km. V roku 1900 rádiová komunikácia pomohla pri záchranných prácach vo Fínskom zálive. V roku 1901 taliansky inžinier G. Marconi nadviazal rádiové spojenie cez Atlantický oceán.

Pozrime si videoklip, kde sa uvažuje o niektorých vlastnostiach elektromagnetickej vlny. Po zhliadnutí odpovieme na otázky.

Prečo žiarovka v prijímacej anténe mení svoju intenzitu, keď je zavedená kovová tyč?

Prečo sa to nestane pri výmene kovovej tyče za sklenenú?

Konsolidácia.

Odpovedz na otázku:

Čo je to elektromagnetické vlnenie?

Kto vytvoril teóriu elektromagnetických vĺn?

Kto študoval vlastnosti elektromagnetických vĺn?

Vyplňte tabuľku odpovedí v zošite a označte číslo otázky.

Ako závisí vlnová dĺžka od frekvencie?

(Odpoveď: Nepriamo úmerné)

Čo sa stane s vlnovou dĺžkou, ak sa perióda oscilácie častice zdvojnásobí?

(Odpoveď: Zvýši sa 2-krát)

Ako sa zmení frekvencia kmitov žiarenia pri prechode vlny do hustejšieho prostredia?

(Odpoveď: Nezmení sa)

Čo spôsobuje vyžarovanie elektromagnetických vĺn?

(Odpoveď: Nabité častice sa pohybujú so zrýchlením)

Kde sa používajú elektromagnetické vlny?

(Odpoveď: mobilný telefón, mikrovlnná rúra, TV, rozhlasové vysielanie atď.)

(Odpovede na otázky)

Domáca úloha.

Je potrebné pripraviť správy o rôznych druhoch elektromagnetického žiarenia, s uvedením ich vlastností a hovoriť o ich aplikácii v ľudskom živote. Správa by mala trvať päť minút.

Druhy elektromagnetických vĺn:
Zvukové frekvenčné vlny
rádiové vlny
mikrovlnného žiarenia
Infra červená radiácia
viditeľné svetlo
Ultrafialové žiarenie
röntgenové žiarenie
Gama žiarenie

Zhrnutie.

Literatúra.

Kasyanov V.A. 11. ročník z fyziky. - M.: Drop, 2007
Rymkevič A.P. Zbierka úloh z fyziky. - M.: Osveta, 2004.
Maron A.E., Maron E.A. Fyzika ročník 11. Didaktické materiály. - M.: Drop, 2004.
Tomilin A.N. Svet elektriny. - M.: Drop, 2004.
Encyklopédia pre deti. fyzika. - M.: Avanta +, 2002.
Yu.A. Khramov Fyzika. Biografický sprievodca, - M., 1983

Súhrn 32. Elektromagnetické vlny (EMW).

3. Elektromagnetické vlny

Definícia. Elektromagnetické pole- forma hmoty, ktorá je sústavou striedavých elektrických a magnetických polí, ktoré sa navzájom vytvárajú.
Definícia. Elektromagnetická vlna (EMW)- elektromagnetické pole, ktoré sa šíri v priestore v čase.
Príklady žiaričov elektromagnetických vĺn: oscilačný obvod (hlavný prvok rádiového vysielača / prijímača), slnko, žiarovka, röntgen atď.
Komentujte. Heinrich Hertz experimentálne potvrdil existenciu EMW pomocou oscilačných obvodov naladených na rezonanciu (Hertzov vibrátor) na príjem a vysielanie EMW.

Hlavné vlastnosti EMW:
1) Rýchlosť šírenia EMW vo vákuu je rýchlosť svetla;
2) EMW je priečna vlna, vektory intenzity, magnetickej indukcie a rýchlosti šírenia sú navzájom kolmé;

3) Ak je EMW vysielaný oscilačným obvodom, potom sa jeho perióda a frekvencia zhodujú s frekvenciou oscilácií obvodu;
4) Ako pre všetky vlny, dĺžka EMW sa vypočíta podľa vzorca.
Elektromagnetická vlnová stupnica :

Názov rozsahu	Popis	Použitie v strojárstve
nízkofrekvenčné žiarenie	Zdroje žiarenia, zvyčajne AC spotrebiče	Žiadne oblasti masovej aplikácie
rádiové vlny	Vysielajú ich rôzne rádiové vysielače: mobilné telefóny, radary, televízne a rozhlasové stanice atď.Dlhé rádiové vlny sa pri šírení môžu ohýbať okolo zemského povrchu, krátke sa odrážajú od zemskej ionosféry, ultrakrátke prechádzajú cez ionosféru	Používa sa na prenos informácií: televízia, rádio, internet, mobilná komunikácia atď.
Infra červená radiácia	Zdrojmi sú všetky telesá a intenzita žiarenia je tým vyššia, čím vyššia je teplota telesa. Takmer v celom spektre je nositeľom tepelného žiarenia	Zariadenia na nočné videnie, termokamery, infračervené ohrievače, nízkorýchlostné komunikačné kanály
viditeľné svetlo	Vyžarované svietidlami, hviezdami atď. Rozsah vlnovej dĺžky X (380 nm; 700 nm). Ľudské oči sú citlivé na vnímanie tohto žiarenia. Rôzne frekvencie (vlnové dĺžky) človek vníma ako rôzne farby – od červenej po fialovú	Zariadenia na záznam fotografií a videa, mikroskopy, ďalekohľady, teleskopy atď.
Ultrafialové žiarenie	Hlavné zdroje: Slnko, ultrafialové lampy. Na ľudskú pokožku pôsobí tak, že v miernych dávkach prispieva k tvorbe melanínového pigmentu a stmavnutiu pokožky a pri vysokej intenzite vedie k popáleninám. Podporuje tvorbu vitamínu D v ľudskej koži.	Dezinfekcia vody a vzduchu, prístroje na overovanie pravosti cenných papierov, solária
röntgenové žiarenie	Hlavným zdrojom sú röntgenové trubice, v ktorých nabité častice rýchlo spomaľujú. Röntgenové lúče sú schopné prenikať hmotou. Škodlivý pre živé organizmy, ak je vystavený nadmernému množstvu	Röntgen, fluorografia, kontrola vecí na letiskách atď.
γ - žiarenie	Spravidla ide o jeden z produktov jadrových reakcií. Ide o jedno z najenergickejších a prenikavých žiarení. Je škodlivý a nebezpečný pre živé organizmy	Defektoskopia produktov, radiačná terapia, sterilizácia, konzervácia potravín

Definícia. Radar– detekcia a určovanie polohy rôznych objektov pomocou rádiových vĺn. Je založený predovšetkým na odrazových vlastnostiach rádiových vĺn.
Komentujte. Pre radar sa používa zariadenie, ktoré sa zvyčajne nazýva radar, jeho hlavnými prvkami sú vysielač a prijímač.

– vzdialenosť k objektu v radare, m
Kde t je čas, za ktorý signál dosiahne cieľ a späť, s
c- rýchlosť svetla, m/s
Komentujte. Princíp radaru je podobný princípu echolokácie (pozri abstrakt č. 30).
Obmedzenia v dosahu detekcie cieľa a pri jednosmernom prenose signálu:
1) Maximálny dosah detekcie cieľa závisí od časového intervalu medzi dvoma po sebe nasledujúcimi radarovými impulzmi ():
– maximálna radarová vzdialenosť, m
2) Minimálny dosah detekcie cieľa závisí od trvania radarového impulzu ():
– minimálna radarová vzdialenosť, m
3) Dosah prenosu signálu je obmedzený tvarom Zeme;
4) Dosah prenosu signálu je obmedzený výkonom rádiového vysielača a citlivosťou prijímacej antény:
je minimálny výkon signálu, ktorý môže anténa prijať (citlivosť), W
Kde je výkon vysielača, W
S je plocha prijímacej antény, m²
R je vzdialenosť od vysielača k anténe, m
Komentujte. V bodoch 1-3 sa pri určovaní rozsahu šírenia signálu neberie do úvahy, že výkon vysielacej antény a citlivosť prijímacej sú obmedzené.

Trieda: 11

Ciele lekcie:

oboznámiť študentov s vlastnosťami šírenia elektromagnetických vĺn;
zvážiť etapy vzniku teórie elektromagnetického poľa a experimentálne potvrdenie tejto teórie;

Vzdelávacie: oboznámiť študentov so zaujímavými epizódami z biografie G. Hertza, M. Faradaya, Maxwella D.K., Oersteda H.K., A.S. Popova;

Rozvíjanie: podporovať rozvoj záujmu o predmet.

Ukážky: diapozitívy, video.

POČAS VYUČOVANIA

Org. Moment.

Dodatok 1. (SNÍMKA č. 1). Dnes sa zoznámime s vlastnosťami šírenia elektromagnetických vĺn, všimneme si etapy vytvárania teórie elektromagnetického poľa a experimentálneho potvrdenia tejto teórie a zastavíme sa pri niektorých biografických údajoch.

Opakovanie.

Aby sme dosiahli ciele lekcie, musíme zopakovať niekoľko otázok:

Čo je to vlnenie, najmä mechanické vlnenie? (Šírenie vibrácií častíc hmoty vo vesmíre)

Aké veličiny charakterizujú vlnu? (vlnová dĺžka, rýchlosť vlny, perióda oscilácie a frekvencia oscilácie)

Aký je matematický vzťah medzi vlnovou dĺžkou a periódou oscilácie? (vlnová dĺžka sa rovná súčinu rýchlosti vlny a periódy oscilácie)

(SNÍMKA č. 2)

Učenie sa nového materiálu.

Elektromagnetická vlna je šírenie elektromagnetického poľa v priestore.

Zoberme si graf šírenia elektromagnetickej vlny.

(SNÍMKA č. 3)

Etapy tvorby teórie elektromagnetických vĺn a jej praktické potvrdenie.

Hans Christian Oersted (1820) (SNÍMKA č. 4) Dánsky fyzik, nenahraditeľný tajomník Kráľovskej dánskej spoločnosti (od roku 1815).

Od roku 1806 bol profesorom na tejto univerzite, od roku 1829 bol súčasne riaditeľom Kodanskej polytechnickej školy. Oerstedove práce sa venujú elektrine, akustike, molekulárnej fyzike.

(SNÍMKA č. 4). V roku 1820 objavil vplyv elektrického prúdu na magnetickú ihlu, čo viedlo k vzniku novej oblasti fyziky – elektromagnetizmu. Myšlienka vzťahu medzi rôznymi prírodnými javmi je charakteristická pre Oerstedovu vedeckú prácu; konkrétne bol jedným z prvých, ktorí naznačili, že svetlo je elektromagnetický jav. V rokoch 1822-1823 nezávisle od J. Fouriera znovu objavil termoelektrický jav a zostrojil prvý termočlánok. Experimentálne študoval stlačiteľnosť a elasticitu kvapalín a plynov, vynašiel piezometer (1822). Najmä realizovaný výskum akustiky sa snažil odhaliť výskyt elektrických javov v dôsledku zvuku. Skúmal odchýlky od zákona Boyle-Mariotte.

Oersted je čestným členom mnohých akadémií vied, najmä Akadémie vied v Petrohrade (1830).

Michael Faraday (1831)

(SNÍMKA č. 5)

(SNÍMKA č. 6) Teoretický vedec odvodil rovnice, ktoré nesú jeho meno. Tieto rovnice hovorili, že striedavé magnetické a elektrické polia sa navzájom vytvárajú. Z týchto rovníc vyplýva, že striedavé magnetické pole vytvára vírivé elektrické pole a to vytvára striedavé magnetické pole. Navyše v jeho rovniciach bola konštanta – to je rýchlosť svetla vo vákuu. Tie. z tejto teórie vyplynulo, že elektromagnetické vlnenie sa šíri v priestore rýchlosťou svetla vo vákuu. Skutočne brilantné dielo ocenili mnohí vedci tej doby a A. Einstein povedal, že Maxwellova teória bola počas jeho učenia najfascinujúcejšia.

Heinrich Hertz (1887)

(SNÍMKA číslo 7). Heinrich Hertz sa narodil ako chorľavé dieťa, no stal sa z neho veľmi bystrý študent. Mal rád všetky predmety, ktoré študoval. Budúci vedec rád písal poéziu, pracoval na sústruhu. Po absolvovaní gymnázia vstúpil Hertz na vyššiu technickú školu, ale nechcel byť úzkym špecialistom a vstúpil na Berlínsku univerzitu, aby sa stal vedcom. Po nástupe na univerzitu sa Heinrich Hertz snažil študovať vo fyzikálnom laboratóriu, ale na to bolo potrebné vyriešiť konkurenčné problémy. A prevzal riešenie nasledujúceho problému: má elektrický prúd kinetickú energiu? Táto práca bola navrhnutá na 9 mesiacov, ale budúci vedec ju vyriešil za tri mesiace. Je pravda, že negatívny výsledok je z moderného hľadiska nesprávny. Presnosť merania sa musela zvýšiť tisíckrát, čo v tom čase nebolo možné.

Popov Alexander Sergejevič (1895)

Popov zlepšil prijímaciu a vysielaciu anténu a spočiatku sa komunikácia uskutočňovala na diaľku

(SNÍMKA č. 8) 250 m, potom 600 m A v roku 1899 vedec nadviazal rádiovú komunikáciu na vzdialenosť 20 km av roku 1901 - na 150 km. V roku 1900 rádiová komunikácia pomohla pri záchranných prácach vo Fínskom zálive. V roku 1901 taliansky inžinier G. Marconi nadviazal rádiové spojenie cez Atlantický oceán. (Snímka číslo 9). Pozrime si videoklip, kde sa uvažuje o niektorých vlastnostiach elektromagnetickej vlny. Po zhliadnutí odpovieme na otázky.

Prečo žiarovka v prijímacej anténe mení svoju intenzitu, keď je zavedená kovová tyč?

Prečo sa to nestane pri výmene kovovej tyče za sklenenú?

Konsolidácia.

Odpovedz na otázku:

(SNÍMKA č. 10)

Čo je to elektromagnetické vlnenie?

Kto vytvoril teóriu elektromagnetických vĺn?

Kto študoval vlastnosti elektromagnetických vĺn?

Vyplňte tabuľku odpovedí v zošite a označte číslo otázky.

(SNÍMKA č. 11)

Ako závisí vlnová dĺžka od frekvencie?

(Odpoveď: Nepriamo úmerné)

Čo sa stane s vlnovou dĺžkou, ak sa perióda oscilácie častice zdvojnásobí?

(Odpoveď: Zvýši sa 2-krát)

Ako sa zmení frekvencia kmitov žiarenia pri prechode vlny do hustejšieho prostredia?

(Odpoveď: Nezmení sa)

Čo spôsobuje vyžarovanie elektromagnetických vĺn?

(Odpoveď: Nabité častice sa pohybujú so zrýchlením)

Kde sa používajú elektromagnetické vlny?

(Odpoveď: mobilný telefón, mikrovlnná rúra, TV, rozhlasové vysielanie atď.)

(Odpovede na otázky)

Poďme vyriešiť problém.

Televízne centrum Kemerovo vysiela dve nosné vlny: nosnú vlnu obrazu s frekvenciou žiarenia 93,4 kHz a nosnú vlnu zvuku s frekvenciou 94,4 kHz. Určte vlnové dĺžky zodpovedajúce daným frekvenciám žiarenia.

(SNÍMKA č. 12)

Domáca úloha.

(SNÍMKA č. 13) Je potrebné pripraviť správy o rôznych druhoch elektromagnetického žiarenia, s uvedením ich vlastností a hovoriť o ich aplikácii v ľudskom živote. Správa by mala trvať päť minút.

Druhy elektromagnetických vĺn:
Zvukové frekvenčné vlny
rádiové vlny
mikrovlnného žiarenia
Infra červená radiácia
viditeľné svetlo
Ultrafialové žiarenie
röntgenové žiarenie
Gama žiarenie

Zhrnutie.

(SNÍMKA č. 14)Ďakujem za vašu pozornosť a za vašu prácu!

Literatúra.

Kasyanov V.A. 11. ročník z fyziky. - M.: Drop, 2007
Rymkevič A.P. Zbierka úloh z fyziky. - M.: Osveta, 2004.
Maron A.E., Maron E.A. Fyzika ročník 11. Didaktické materiály. - M.: Drop, 2004.
Tomilin A.N. Svet elektriny. - M.: Drop, 2004.
Encyklopédia pre deti. fyzika. - M.: Avanta +, 2002.
Yu.A. Khramov Fyzika. Biografický sprievodca, - M., 1983.

Mestská rozpočtová vzdelávacia inštitúcia -

stredná škola č.6 pomenovaná po. Konovalová V.P.

Klintsy, oblasť Bryansk

Vyvinutý učiteľom fyziky prvej kvalifikačnej kategórie:

Sviridová Nina Grigorievna

Ciele a ciele:

Návody:

Zaviesť pojem elektromagnetické pole a elektromagnetické vlny;

Pokračujte vo vytváraní správnych predstáv o fyzickom obraze sveta;

Študovať proces tvorby elektromagnetickej vlny;

Študovať druhy elektromagnetického žiarenia, ich vlastnosti, použitie a vplyv na ľudský organizmus;

Predstavte históriu objavu elektromagnetických vĺn

Rozvíjať zručnosti pri riešení kvalitatívnych a kvantitatívnych problémov.

vyvíja sa:

Rozvoj analytického a kritického myslenia (schopnosť analyzovať prírodné javy, výsledky experimentu, schopnosť porovnávať a stanovovať spoločné a charakteristické črty, schopnosť skúmať tabuľkové údaje, schopnosť pracovať s informáciami)

Rozvoj reči žiakov

Vzdelávacie

Výchova kognitívneho záujmu o fyziku, kladný vzťah k vedomostiam, úcta k zdraviu.

Vybavenie: prezentácia; tabuľka "Stupnica elektromagnetických vĺn", pracovný list-súhrn s úlohami na vyučovanie samostatnej práce, fyzikálne vybavenie.

Demonštračné pokusy a fyzikálne vybavenie.

1) Skúsenosti Oersteda (zdroj prúdu, magnetická ihla, vodič, spojovacie vodiče, kľúč)

2) vplyv magnetického poľa na vodič s prúdom (zdroj prúdu, oblúkový magnet, vodič, spojovacie vodiče, kľúč)

3) fenomén elektromagnetickej indukcie (cievka, páskový magnet, demonštračný galvanometer)

Medzipredmetové komunikácie

Matematika (riešenie výpočtových úloh);

História (trochu o objave a štúdiu elektromagnetického žiarenia);

OBZH (racionálne a bezpečné používanie zariadení - zdrojov elektromagnetického žiarenia);

Biológia (účinok žiarenia na ľudské telo);

Astronómia (elektromagnetické žiarenie vesmíru).

1. Motivačná fáza -7 min.

Tlačová konferencia "Elektrina a magnetizmus"

Učiteľ: Moderný svet obklopujúci človeka je plný širokej škály technológií. Počítače a mobilné telefóny, televízory sa stali našimi najbližšími nenahraditeľnými pomocníkmi a dokonca nahrádzajú našu komunikáciu s priateľmi. Početné štúdie ukazujú, že naši asistenti nám zároveň berú to najcennejšie - zdravie. Často sa vaši rodičia čudujú, čo spôsobuje väčšie škody na mikrovlnnej rúre alebo mobilu?

Na túto otázku odpovieme neskôr.

Teraz - tlačová konferencia na tému "Elektrina a magnetizmus".

Študenti. Novinár: Známe už od staroveku, elektrina a magnetizmus až do začiatku 19. storočia boli považované za javy, ktoré spolu nesúviseli a boli študované v rôznych častiach fyziky.

Novinár: Navonok sa elektrina a magnetizmus prejavujú úplne odlišnými spôsobmi, no v skutočnosti spolu úzko súvisia a mnohí vedci túto súvislosť videli. Uveďte príklad analógií alebo všeobecných vlastností elektrických a magnetických javov.

Odborník - fyzik.

Napríklad príťažlivosť a odpudivosť. V elektrostatike opačných a podobných nábojov. V magnetizme opačných a podobných pólov.

novinár:

Vývoj fyzikálnych teórií vždy prebiehal na základe prekonávania rozporov medzi hypotézou, teóriou a experimentom.

Novinár: Začiatkom 19. storočia vydal francúzsky vedec Francois Arago knihu Hromy a blesky. Obsahuje táto kniha niektoré z najkurióznejších záznamov?

Tu je niekoľko úryvkov z knihy „Hromy a blesky“: „...V júni 1731 obchodník umiestnil do rohu svojej izby vo Wexfielde veľkú krabicu naplnenú nožmi, vidličkami a inými predmetmi vyrobenými zo železa a ocele... Blesk prenikol do domu, len cez roh, v ktorom stála krabica, rozbil ju a rozhádzal všetky veci, ktoré v nej boli. Všetky tie vidličky a nože... sa ukázali ako vysoko zmagnetizované...“)

Akú hypotézu by mohli fyzici predložiť analýzou úryvkov z tejto knihy?

Odborník – fyzik: Predmety boli zmagnetizované v dôsledku úderu blesku, vtedy sa vedelo, že blesk je elektrický prúd, ale teoreticky si vtedy vedci nevedeli vysvetliť, prečo sa tak stalo.

Snímka č. 10

Novinár: Experimenty s elektrickým prúdom prilákali vedcov z mnohých krajín.

Experiment je kritériom pravdivosti hypotézy!

Aké experimenty 19. storočia ukázali súvislosť medzi elektrickými a magnetickými javmi?

Odborník - fyzik. Demonštračný pokus - Oerstedov pokus.

V roku 1820 Oersted uskutočnil nasledujúci experiment (Oerstedov experiment, magnetická ihla sa otáča blízko vodiča s prúdom) V priestore okolo vodiča s prúdom je magnetické pole.

V prípade absencie vybavenia môže byť demonštračný zážitok nahradený DER

Novinár. Oersted experimentálne dokázal, že elektrické a magnetické javy sú vzájomne prepojené. Malo to teoretické opodstatnenie?

Odborník - fyzik.

Francúzsky fyzik Ampère v roku 1824 vykonal sériu experimentov a študoval vplyv magnetického poľa na vodiče s prúdom.

Demonštračný pokus - vplyv magnetického poľa na vodič s prúdom.

Ampère ako prvý spojil dva predtým oddelené javy – elektrinu a magnetizmus – s jednou teóriou elektromagnetizmu a navrhol ich považovať za výsledok jediného prírodného procesu.

Učiteľ: Vyskytol sa problém: Tejto teórii mnohí vedci neverili!?

Odborný fyzik. Demonštračný pokus - jav elektromagnetickej indukcie (cievka je v pokoji, magnet sa pohybuje).

V roku 1831 anglický fyzik M. Faraday objavil fenomén elektromagnetickej indukcie a zistil, že samotné magnetické pole je schopné generovať elektrický prúd.

Novinár. Problém: Vieme, že prúd môže nastať v prítomnosti elektrického poľa!

Odborník - fyzik. Hypotéza: Elektrické pole vzniká v dôsledku zmeny magnetického poľa. Ale v tom čase neexistoval žiadny dôkaz tejto hypotézy.

Novinár: Do polovice 19. storočia sa nahromadilo veľa informácií o elektrických a magnetických javoch?

Tieto informácie si vyžadovali systematizáciu a informácie v jedinej teórii, kto vytvoril túto teóriu?

Odborný fyzik. Takúto teóriu vytvoril vynikajúci anglický fyzik James Maxwell. Maxwellova teória vyriešila množstvo základných problémov elektromagnetickej teórie. Jeho hlavné ustanovenia boli uverejnené v roku 1864 v diele „Dynamická teória elektromagnetického poľa“

Učiteľ: Chlapci, čo sa budeme na hodine učiť, sformulujte tému hodiny.

Žiaci formulujú tému vyučovacej hodiny.

Učiteľ: Zapíšte si tému hodiny do pracovného listu-osnovy, s ktorou budeme dnes počas hodiny pracovať.

Pracovný list – zhrnutie hodiny žiaka 9. ročníka………………………………………………………………………

Téma lekcie: ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………….

1) Striedajúce sa elektrické a magnetické polia, ktoré sa navzájom generujú, tvoria jediné………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………

2) Zdroje elektromagnetického poľa -……………………….………………………… náboje,

pohybuje sa s …………………………………………………………

3) Elektromagnetická vlna ………………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

………………………………………………………………………………………..................

4) Elektromagnetické vlny sa šíria nielen v hmote, ale aj v …………………………………..

5) Typ vlny – …………………………………………………

6) Rýchlosť elektromagnetických vĺn vo vákuu je označená latinským písmenom c:

s ≈………………………………………………………

Rýchlosť elektromagnetických vĺn v hmote ………………….ako vo vákuu…………

7) Vlnová dĺžka λ=…………………………………………………

Čo by ste sa chceli na lekcii naučiť, aké ciele si stanovíte.

Žiaci formulujú ciele hodiny.

Učiteľ: Dnes sa v lekcii naučíme, čo je to elektromagnetické pole, rozšírime si vedomosti o elektrickom poli, zoznámime sa s procesom vzniku elektromagnetickej vlny a niektorými vlastnosťami elektromagnetických vĺn,

2. Aktualizácia základných vedomostí-3min.

Frontálny prieskum

1. Čo je magnetické pole?

2. Čo vytvára magnetické pole?

3. Ako sa označuje vektor magnetickej indukcie? Aké sú jednotky merania magnetickej indukcie.

4. Čo je elektrické pole. Kde existuje elektrické pole?

5. Aký je jav elektromagnetickej indukcie?

6. Čo je to vlna? Aké sú typy vĺn? Čo je to priečna vlna?

7. Napíšte vzorec na výpočet vlnovej dĺžky?

3. Operačno-kognitívne štádium-25 min

1) Zavedenie pojmu elektromagnetické pole

Podľa Maxwellovej teórie nemôžu striedavé elektrické a magnetické polia existovať oddelene: meniace sa magnetické pole generuje striedavé elektrické pole a meniace sa elektrické pole generuje striedavé magnetické pole. Tieto navzájom generujúce striedavé elektrické a magnetické polia tvoria jediné elektromagnetické pole.

Práca s učebnicou - čítanie definície strana 180

Učebnicová definícia: Akákoľvek zmena v priebehu času v magnetickom poli má za následok striedavé elektrické pole a akákoľvek zmena v priebehu času v elektrickom poli generuje striedavé magnetické pole.

ELEKTROMAGNETICKÉ POLE

Tieto navzájom generujúce striedavé elektrické a magnetické polia tvoria jediné elektromagnetické pole.

Práca s osnovou plánu (študenti dopĺňajú osnovu v procese štúdia nového materiálu).

1) Striedajúce sa elektrické a magnetické polia, ktoré sa navzájom generujú, tvoria jediné ………………… (elektromagnetické pole)

2) Zdroje elektromagnetického poľa -……(elektrické) náboje pohybujúce sa s…………………(zrýchlenie)

Zdroj elektromagnetického poľa. Učebnica strana 180

Zdroje elektromagnetického poľa môžu byť:

Elektrický náboj, ktorý sa pohybuje so zrýchlením, napríklad osciluje (elektrické pole, ktoré vytvárajú, sa periodicky mení)

(na rozdiel od náboja pohybujúceho sa konštantnou rýchlosťou, napr. pri konštantnom prúde vo vodiči tu vzniká konštantné magnetické pole).

kvalitná úloha.

Aké pole vzniká okolo elektrónu, ak:

1) elektrón je v pokoji;

2) pohybuje sa konštantnou rýchlosťou;

3) pohybuje sa zrýchlením?

Okolo elektrického náboja vždy existuje elektrické pole, v akomkoľvek referenčnom rámci existuje magnetické pole v tom, ku ktorému sa elektrické náboje pohybujú,

Elektromagnetické pole - v referenčnom rámci, vzhľadom na ktoré sa elektrické náboje pohybujú so zrýchlením.

2) Vysvetlenie mechanizmu vzniku indukčného prúdu, napr. v prípade, keď je vodič v pokoji. (Riešenie problému formulovaného v motivačnej fáze počas tlačovej konferencie)

1) Striedavé magnetické pole vytvára striedavé elektrické pole (vír), pod vplyvom ktorého sa dajú do pohybu voľné náboje.

2) Elektrické pole existuje nezávisle od vodiča.

Problém: Je elektrické pole vytvorené striedavým magnetickým poľom iné ako pole stacionárneho náboja?

3) Zachovanie konceptu napätia, popis siločiar elektrického poľa elektrostatického a vírového, zvýraznenie rozdielov. (Riešenie problému formulovaného v motivačnej fáze počas tlačovej konferencie)

Zavedenie pojmu napätia a siločiar elektrostatického poľa.

Čo môžete povedať o elektrostatických siločiarach?

Aký je rozdiel medzi elektrostatickým poľom a vírivým elektrickým poľom?

Vírové pole nie je spojené s nábojom, siločiary sú uzavreté. Elektrostatický - spojený s nábojom, vír - je generovaný striedavým magnetickým poľom a nie je spojený s nábojom. Všeobecné - elektrické pole.

4) Zavedenie pojmu elektromagnetická vlna. Charakteristické vlastnosti elektromagnetických vĺn.

Podľa Maxwellovej teórie striedavé magnetické pole generuje striedavé elektrické pole, ktoré zase generuje magnetické pole, v dôsledku čoho sa elektromagnetické pole šíri v priestore vo forme vlny.

Dodržte 3 definície, najprv 2), potom si žiaci prečítajú definíciu v učebnici na strane 182, zapíšte si definíciu do zhrnutia, o ktorej si myslíte, že je ľahšie zapamätateľná alebo ktorá sa vám páči.

3) Elektromagnetická vlna ………………….

1) je systém vzájomného vytvárania a šírenia striedavých (vírových) elektrických a magnetických polí v priestore.

2) ide o elektromagnetické pole šíriace sa v priestore s konečnou rýchlosťou v závislosti od vlastností média.

3) Porucha elektromagnetického poľa šíriaceho sa v priestore sa nazýva elektromagnetická vlna.

Vlastnosti elektromagnetických vĺn.

Ako sa líšia elektromagnetické vlny od mechanických vĺn? Pozrite si stranu 181 v učebnici a doplňte zhrnutie odseku 4.

4) Elektromagnetické vlny sa šíria nielen v hmote, ale aj v ...... (vákuum)

Ak sa mechanické vlnenie šíri, tak sa vibrácie prenášajú z častice na časticu.

Čo kmitá v elektromagnetickej vlne? Ako vo vákuu?

Aké fyzikálne veličiny sa v ňom periodicky menia?

Postupom času sa intenzita a magnetická indukcia menia!

Ako sú navzájom orientované vektory E a B v elektromagnetickej vlne?

Je elektromagnetická vlna pozdĺžna alebo priečna?

5) typ vlny……… (priečna)

Animácia elektromagnetických vĺn

Rýchlosť elektromagnetických vĺn vo vákuu. Stránka 181 - nájdite číselnú hodnotu rýchlosti elektromagnetických vĺn.

6) Rýchlosť elektromagnetických vĺn vo vákuu sa označuje latinským písmenom c: c ≈ 300 000 km/s=3*108 m/s;

Čo možno povedať o rýchlosti elektromagnetických vĺn v hmote?

Rýchlosť elektromagnetických vĺn v hmote ……(menej) ako vo vákuu.

Za čas, ktorý sa rovná perióde oscilácie, sa vlna posunula pozdĺž osi o vzdialenosť rovnajúcu sa vlnovej dĺžke.

Pre elektromagnetické vlny platia rovnaké vzťahy medzi vlnovou dĺžkou, rýchlosťou, periódou a frekvenciou ako pre mechanické vlny. Rýchlosť je označená písmenom s.

7) vlnová dĺžka λ= c*T= с/ ν.

Zopakujme a preverme si informácie o elektromagnetických vlnách. Žiaci porovnávajú poznámky na pracovných listoch a na snímke.

Učiteľ: Akákoľvek teória fyziky sa musí zhodovať s experimentom.

Správa študenta. Experimentálny objav elektromagnetických vĺn.

V roku 1888 nemecký fyzik Heinrich Hertz experimentálne získal a zaregistroval elektromagnetické vlny.

V dôsledku Hertzových experimentov boli objavené všetky vlastnosti elektromagnetických vĺn, ktoré teoreticky predpovedal Maxwell!

5) Štúdium škály elektromagnetického žiarenia.

Elektromagnetické vlny sú rozdelené podľa vlnovej dĺžky (a teda podľa frekvencie) do šiestich rozsahov: hranice rozsahov sú veľmi ľubovoľné.

Elektromagnetická vlnová stupnica

nízkofrekvenčné žiarenie.

1. Rádiové vlny

2. Infračervené žiarenie (tepelné)

3. Viditeľné žiarenie (svetlo)

4.UV žiarenie

5.Röntgenové lúče

6.γ - žiarenie

Učiteľ: Aké informácie možno získať skúmaním rozsahu elektromagnetických vĺn.

Žiaci: Z nákresov môžete určiť, ktoré telesá sú zdrojom vlnenia alebo kde sa uplatňujú elektromagnetické vlny.

Záver Žijeme vo svete elektromagnetických vĺn.

Aké telesá sú zdrojom vĺn.

Ako sa zmení vlnová dĺžka a frekvencia, ak prejdete na stupnici od rádiových vĺn po gama žiarenie?

Prečo si myslíte, že sa ako príklady v tejto tabuľke používajú vesmírne objekty.

Žiaci.Astronomické objekty (hviezdy a pod.) vyžarujú elektromagnetické vlny.

Výskum a porovnávanie informácií na stupniciach elektromagnetických vĺn.

Porovnať 2 váhy na snímke? V čom je rozdiel? Aké žiarenie nie je na druhej stupnici?

Prečo na druhom nie sú žiadne nízkofrekvenčné oscilácie?

Študentská správa.

Maxwell: na vytvorenie intenzívnej elektromagnetickej vlny, ktorú by mohlo zariadenie zaregistrovať v určitej vzdialenosti od zdroja, je potrebné, aby oscilácie vektorov intenzity a magnetickej indukcie prebiehali s dostatočne vysokou frekvenciou (rádovo 100 000 kmitov na druhý alebo viac). Frekvencia prúdu používaného v priemysle a každodennom živote je 50 Hz.

Uveďte príklady telies vyžarujúcich nízkofrekvenčné žiarenie.

Študentská správa.

Vplyv nízkofrekvenčného elektromagnetického žiarenia na ľudský organizmus.

Elektromagnetické žiarenie s frekvenciou 50 Hz, ktoré je vytvárané vodičmi striedavého prúdu, pri dlhšej expozícii spôsobuje

únava,

bolesti hlavy,

Podráždenosť,

rýchla únava,

Oslabenie pamäti

Porucha spánku…

Učiteľ: Venujeme pozornosť tomu, že pamäť sa zhoršuje, ak dlho pracujeme s počítačom alebo pozeráme televíziu, čo nám bráni v dobrom učení. Porovnajme prípustné normy vyžarovania elektromagnetického žiarenia domácich spotrebičov, elektrických vozidiel atď. Ktoré elektrické spotrebiče škodia ľudskému zdraviu viac? Čo je nebezpečnejšie mikrovlnná rúra alebo mobilný telefón? Závisí výkon od výkonu zariadenia?

Študentská správa. Pravidlá, ktoré vám pomôžu udržať si zdravie.

1) Vzdialenosť medzi elektrickými spotrebičmi by mala byť aspoň 1,5-2 m.(Aby sa nezvýšil účinok elektromagnetického žiarenia v domácnostiach)

Vaše postele by mali byť v rovnakej vzdialenosti od televízora alebo počítača.

2) držte sa čo najďalej od zdrojov elektromagnetických polí a na čo najkratší čas.

3) Vypnite všetky nefunkčné spotrebiče zo zásuviek.

4) Zapnite súčasne čo najmenej spotrebičov.

Poďme preskúmať ďalšie 2 stupnice elektromagnetických vĺn.

Aké žiarenie je prítomné na druhej stupnici?

Žiaci: Na druhej stupnici je mikrovlnné žiarenie, ale na prvej stupnici nie je žiadne.

Hoci je frekvenčný rozsah teoretický, označujú mikrovlny rádiové vlny alebo infračervené žiarenie na stupnici #1?

Žiaci: Mikrovlnné žiarenie - rádiové vlny.

Kde sa používajú mikrovlnné vlny?

Študentská správa.

Mikrovlnné žiarenie sa nazýva mikrovlnné žiarenie, pretože má najvyššiu frekvenciu v rádiovom rozsahu. Tento frekvenčný rozsah zodpovedá vlnovým dĺžkam od 30 cm do 1 mm; preto sa nazýva aj rozsah decimetrových a centimetrových vĺn.

Mikrovlnné žiarenie zohráva veľkú úlohu v živote moderného človeka, pretože nemôžeme odmietnuť také výdobytky vedy, ako sú mobilné komunikácie, satelitná televízia, mikrovlnné rúry alebo mikrovlnné rúry, radar, ktorého princíp činnosti je založený na použití mikrovĺn. .

Riešenie problémovej otázky položenej na začiatku hodiny.

Čo majú spoločné mikrovlnky a mobilné telefóny?

Študenti. Princíp činnosti je založený na použití mikrovlnných rádiových vĺn.

Učiteľ: Zaujímavé informácie o vynáleze mikrovlnnej rúry nájdete na internete – domáca úloha.

Učiteľ: Žijeme v „more“ elektromagnetických vĺn, ktoré vyžaruje slnko (celé spektrum elektromagnetických vĺn) a iné vesmírne objekty – hviezdy, galaxie, kvazary, musíme si uvedomiť, že každé elektromagnetické žiarenie môže priniesť úžitok aj škodu. Štúdium mierok elektromagnetických vĺn nám ukazuje, aký veľký význam majú elektromagnetické vlny v živote človeka.

6) Nácvik samostatnej práce - práca vo dvojici s učebnicou str. 183-184 a na základe životných skúseností. 5 testových otázok je povinných pre každého, úloha 6 je výpočtová.

1. Proces fotosyntézy prebieha pod pôsobením

B) viditeľné žiarenie-svetlo

2. Ľudská pokožka sa pri pôsobení opaľuje

A) ultrafialové žiarenie

B) viditeľné žiarenie-svetlo

3. V medicíne pri fluorografickom vyšetrení

A) ultrafialové svetlo

B) Röntgenové žiarenie

4. Na použitie v televíznej komunikácii

A) rádiové vlny

B) Röntgenové žiarenie

5. Aby sa nepopálila sietnica slnečným žiarením, ľudia používajú sklenené „slnečné okuliare“, pretože sklo pohlcuje značnú časť

A) ultrafialové žiarenie

B) viditeľné žiarenie-svetlo

6. Na akej frekvencii vysielajú lode núdzový signál SOS, ak by podľa medzinárodnej dohody mala byť dĺžka rádiových vĺn 600 m? Rýchlosť šírenia rádiových vĺn vo vzduchu sa rovná rýchlosti elektromagnetických vĺn vo vákuu 3 * 108 m / s

4) Reflexívno-hodnotiaca fáza. Výsledok hodiny.-4,5 min

1) Kontrola samostatnej práce so sebahodnotením Ak sú splnené všetky testové úlohy - označte "4", ak sa žiakom podarilo úlohu splniť - "5"

Dané: λ = 600 m, s = 3*108 m/s
Riešenie: ν \u003d c / λ \u003d 3 * 10^8 \ 600 \u003d 0,005 * 10^8 \u003d 0,5 * 10^6 Hz == 5 * 10^5 Hz

Odpoveď: 500 000 Hz = 500 kHz = 0,5 MHz

2) Zhrnutie a hodnotenie a sebahodnotenie žiakov.

Čo je elektromagnetické pole?

Čo je to elektromagnetické vlnenie?

Čo teraz viete o elektromagnetických vlnách?

Aký význam má preberaná látka vo vašom živote?

Čo sa vám na lekcii najviac páčilo?

5. Domáca úloha-0,5 min P. 52,53 cvičenie. 43, býv. 44 ods. 1

História vynálezu mikrovlnného internetu.

Scenár hodiny s využitím moderných pedagogických technológií.

Téma lekcie

"Elektromagnetické vlny"

Ciele lekcie:

vzdelávacie : Študovať elektromagnetické vlny, históriu ich objavovania, charakteristiky a vlastnosti.

Vzdelávacie : rozvíjať schopnosť pozorovať, porovnávať, analyzovať

pestovanie : formovanie vedeckého a praktického záujmu a svetonázoru

Plán lekcie:

Opakovanie

Oboznámenie sa s históriou objavu elektromagnetických vĺn:

Grafické a matematické znázornenie elektromagnetickej vlny

graf elektromagnetických vĺn
Rovnice elektromagnetických vĺn
Charakteristika elektromagnetickej vlny: rýchlosť šírenia, frekvencia, perióda, amplitúda

Experimentálne potvrdenie existencie elektromagnetických vĺn.

Uzavretý oscilačný obvod
Otvorený oscilačný obvod. Hertzove experimenty

Vlastnosti elektromagnetických vĺn

Aktualizácia znalostí

Dostávanie domácich úloh

Vybavenie:

Počítač

interaktívna tabuľa

Projektor

Induktor

Galvanometer

Magnet

Hardvérový a softvérový digitálny merací komplexlaboratórne vybavenie "Vedecká zábava"

Osobné hotové kartičky s grafickým znázornením elektromagnetickej vlny, základnými vzorcami a domácou úlohou (Príloha 1)

Video materiál z elektronickej prihlášky do súpravy Fyzika pre 11. ročník ( UMK Myakishev G. I., Bukhovtsev B.B.)

UČITEĽSKÁ ČINNOSŤ

Informačná karta

ŠTUDENTSKÉ AKTIVITY

Motivačná etapa - Úvod do témy vyučovacej hodiny

Vážení chlapci! Dnes začneme študovať poslednú časť veľkej témy „Kmitanie a vlny“ k elektromagnetickým vlnám.

Dozvieme sa históriu ich objavu, zoznámime sa s vedcami, ktorí k tomu priložili ruky. Poďme zistiť, ako sa nám prvýkrát podarilo získať elektromagnetickú vlnu. Poďme študovať rovnice, graf a vlastnosti elektromagnetických vĺn.

Na začiatok si pripomeňme, čo je vlna a aké druhy vĺn poznáte?

Vlna je kmitanie, ktoré sa šíri v čase. Vlny sú mechanické a elektromagnetické.

Mechanické vlny sú rôznorodé, šíria sa v pevnom, kvapalnom, plynnom prostredí, vieme ich zaznamenať zmyslami? Uveďte príklady.

Áno, v pevných médiách – môžu to byť zemetrasenia, vibrácie strún hudobných nástrojov. V kvapalinách - vlny na mori, v plynoch - sú to šírenie zvukov.

S elektromagnetickými vlnami nie je všetko také jednoduché. Vy a ja sme v triede a vôbec necítime a neuvedomujeme si, koľko elektromagnetických vĺn preniká naším priestorom. Možno už niektorí z vás môžu uviesť príklady vĺn, ktoré sú tu prítomné?

rádiové vlny

televízne vlny

- Wi- fi

Svetlo

Emisie z mobilných telefónov a kancelárskych zariadení

Elektromagnetické žiarenie zahŕňa rádiové vlny a svetlo zo Slnka, röntgenové lúče a žiarenie a oveľa viac. Ak by sme si ich vizualizovali, tak za takým obrovským množstvom elektromagnetických vĺn by sme sa navzájom nevideli. Slúžia ako hlavný nosič informácií v modernom živote a zároveň sú silným negatívnym faktorom ovplyvňujúcim naše zdravie.

Organizácia aktivít žiakov na vytvorenie definície elektromagnetického vlnenia

Dnes sa vydáme po stopách veľkých fyzikov, ktorí objavili a generovali elektromagnetické vlny, zistíme, akými rovnicami sú popísané a preskúmame ich vlastnosti a charakteristiky. Zapisujeme si tému lekcie „Elektromagnetické vlny“

Všetci vieme, že v roku 1831 Anglický fyzik Michael Faraday experimentálne objavil fenomén elektromagnetickej indukcie. Ako sa to prejavuje?

Zopakujme si jeden z jeho experimentov. Aký je vzorec zákona?

Študenti experimentujú s Faradayom

Časovo premenlivé magnetické pole vedie k vzniku indukčného emf a indukčného prúdu v uzavretom okruhu.

Áno, v uzavretom okruhu sa objavuje indukčný prúd, ktorý registrujeme galvanometrom

Faraday teda empiricky ukázal, že medzi magnetizmom a elektrinou existuje priamy dynamický vzťah. Faraday, ktorý nezískal systematické vzdelanie a málo ovládal matematické metódy, zároveň nemohol potvrdiť svoje experimenty s teóriou a matematickým aparátom. Pomohol mu v tom ďalší vynikajúci anglický fyzik James Maxwell (1831-1879).

Maxwell podal trochu iný výklad zákona elektromagnetickej indukcie: „Každá zmena magnetického poľa generuje v okolitom priestore vírivé elektrické pole, ktorého siločiary sú uzavreté“

Takže aj keď vodič nie je uzavretý, zmena magnetického poľa spôsobí v okolitom priestore indukčné elektrické pole, čo je vír. Aké sú vlastnosti vírového poľa?

Vlastnosti vírového poľa:

Jeho línie napätia sú uzavreté

Nemá žiadne zdroje

Musíte tiež dodať, že práca poľných síl na pohyb testovacieho náboja po uzavretej dráhe sa nerovná nule, ale indukčnému EMF

Okrem toho Maxwell predkladá hypotézu o existencii opačného procesu. Co si myslis?

"Časovo premenné elektrické pole generuje magnetické pole v okolitom priestore"

A ako môžeme získať časovo premenlivé elektrické pole?

Časovo premenný prúd

čo je aktuálne?

Prúd - usporiadane sa pohybujúce nabité častice, v kovoch - elektróny

Ako by sa potom mali pohybovať, aby bol prúd striedavý?

So zrýchlením

Presne tak, ide o zrýchlené pohybujúce sa náboje, ktoré spôsobujú striedavé elektrické pole. Teraz sa pokúsme opraviť zmenu magnetického poľa pomocou digitálneho snímača a priviesť ju k vodičom striedavým prúdom

Študent vykonáva experiment na pozorovanie zmien v magnetickom poli

Na obrazovke počítača pozorujeme, že keď je snímač privedený k zdroju striedavých prúdov a je upevnený, dochádza k neustálej oscilácii magnetického poľa, čo znamená, že kolmo naň vzniká striedavé elektrické pole.

Vzniká tak súvislý prepojený sled: meniace sa elektrické pole generuje striedavé magnetické pole, ktoré svojím javom opäť generuje meniace sa elektrické pole atď.

Po spustení v určitom bode bude proces zmeny elektromagnetického poľa pokračovať v nepretržitom zachytávaní stále nových a nových oblastí okolitého priestoru. Šíriace sa striedavé elektromagnetické pole je elektromagnetické vlnenie.

Maxwellova hypotéza bola teda iba teoretickým predpokladom, ktorý nemal experimentálne potvrdenie, no na jeho základe sa mu podarilo odvodiť sústavu rovníc popisujúcich vzájomné premeny magnetických a elektrických polí a dokonca určiť niektoré ich vlastnosti.

Deti dostanú osobné kartičky s rozvrhom a vzorcami.

Maxwellove výpočty:

Organizácia aktivít žiakov na určenie rýchlosti elektromagnetických vĺn a iných charakteristík

ξ-dielektrická konštanta látky, uvažovali sme o kapacite kondenzátora,- magnetická permeabilita látky - charakterizujeme magnetické vlastnosti látok, ukazuje, či látka bude paramagnetická, diamagnetická alebo feromagnetická

Vypočítajme rýchlosť elektromagnetickej vlny vo vákuu, potom ξ = =1

Chlapci počítajú rýchlosť , po ktorom všetko skontrolujeme na projektore

Dĺžka, frekvencia, cyklická frekvencia a perióda kmitov vĺn sa vypočítavajú podľa nám známych vzorcov z mechaniky a elektrodynamiky, prosím, pripomeňte mi ich.

Chlapci napíšu na tabuľu vzorce λ = υТ, , , skontrolujte ich správnosť na snímke

Maxwell tiež teoreticky odvodil vzorec pre energiu elektromagnetickej vlny, a . W Em ~ 4 To znamená, že pre ľahšie fixovanie vlny je potrebné, aby bola vysokofrekvenčná.

Maxwellova teória vyvolala vo fyzickej spoločnosti rezonanciu, no nestihol svoju teóriu experimentálne potvrdiť, potom sa štafety chopil nemecký fyzik Heinrich Hertz (1857-1894). Prekvapivo chcel Hertz vyvrátiť Maxwellovu teóriu, preto prišiel s jednoduchým a dômyselným riešením na získanie elektromagnetických vĺn.

Spomeňme si, kde sme už vzájomnú premenu elektrických a magnetických energií pozorovali?

v oscilačnom obvode.

AT ZATVORENÉ oscilačný obvod, z čoho pozostáva?

Ide o obvod pozostávajúci z kondenzátora a cievky, v ktorom dochádza k vzájomným elektromagnetickým osciláciám.

Je to tak, len vibrácie sa vyskytovali „v rámci“ okruhu a hlavnou úlohou vedcov bolo tieto vibrácie generovať do priestoru a samozrejme registrovať.

To sme už povedalienergia vĺn je priamo úmerná štvrtej mocnine frekvencie . W Em~V 4 . To znamená, že pre ľahšie fixovanie vlny je potrebné, aby bola vysokofrekvenčná. Aký vzorec určuje frekvenciu v oscilačnom obvode?

Frekvencia kmitov v uzavretom okruhu

Čo môžeme urobiť pre zvýšenie frekvencie?

Znížte kapacitu a indukčnosť, čo znamená zníženie počtu závitov v cievke a zväčšenie vzdialenosti medzi doskami kondenzátora.

Potom Hertz postupne "narovnal" oscilačný obvod a zmenil ho na tyč, ktorú nazval "vibrátor".

Vibrátor pozostával z dvoch vodivých gúľ s priemerom 10–30 cm, upevnených na koncoch drôteného drôtu vyrezaného v strede. Konce polovíc prúta v mieste rezu končili malými leštenými guličkami, tvoriacimi niekoľkomilimetrové iskrisko.

Gule boli napojené na sekundárne vinutie Ruhmkorffovej cievky, ktorá bola zdrojom vysokého napätia.

Ruhmkorffov induktor vytvoril na koncoch svojho sekundárneho vinutia veľmi vysoké napätie, rádovo desiatky kilovoltov, ktoré nabilo gule nábojmi s opačným znamienkom. V určitom momente bolo napätie medzi guľôčkami väčšie ako prierazné napätie a v iskrišti vibrátora,elektrická iskra emitované elektromagnetické vlny.

Spomeňme si na fenomén búrok. Blesk je tá istá iskra. Ako sa objavuje blesk?

Kreslenie na doske:

Ak je medzi zemou a oblohou veľký potenciálny rozdiel, okruh sa „uzatvorí“ – dôjde k blesku, prúd je vedený vzduchom, napriek tomu, že ide o dielektrikum, napätie sa odstráni.

Hertzovi sa teda podarilo vygenerovať em vlnu. Ale musíme to ešte zaregistrovať, na tento účel ako detektor, alebo prijímač Hertz použil krúžok (niekedy obdĺžnik) s medzerou - iskriskom, ktoré sa dalo upraviť. Striedavé elektromagnetické pole vybudilo v detektore striedavý prúd, ak sa frekvencie vibrátora a prijímača zhodovali, došlo k rezonancii a v prijímači sa objavila aj iskra, ktorú bolo možné vizuálne fixovať.

Hertz dokázal svojimi experimentmi:

1) existencia elektromagnetických vĺn;

2) vlny sa dobre odrážajú od vodičov;

3) určil rýchlosť vĺn vo vzduchu (približne sa rovná rýchlosti vo vákuu).

Urobme pokus o odraze elektromagnetických vĺn

Ukazuje sa experiment s odrážaním elektromagnetických vĺn: telefón študenta je vložený do úplne kovovej nádoby a priatelia sa k nemu pokúšajú dostať.

Signál neprejde

Chlapci odpovedajú na otázku skúseností, prečo neexistuje mobilný signál.

Teraz si pozrime videoklip o vlastnostiach elektromagnetických vĺn a zaznamenajme ich.

Odraz em vĺn: vlny sa dobre odrážajú od plechu a uhol dopadu sa rovná uhlu odrazu

Absorpcia vĺn: um vlny sú čiastočne absorbované pri prechode cez dielektrikum

Lom vĺn: EM vlny menia svoj smer zo vzduchu na dielektrikum

Vlnová interferencia: pridanie vĺn z koherentných zdrojov (podrobnejšie budeme študovať v optike)

Vlnová difrakcia - vlnové ohýbanie prekážok

Je zobrazený fragment videa „Vlastnosti elektromagnetických vĺn“.

Dnes sme sa naučili históriu elektromagnetických vĺn od teórie po experiment. Takže odpovedzte na otázky:

Kto objavil zákon o výskyte elektrického poľa pri zmene magnetického poľa?

Aká bola Maxwellova hypotéza o vytváraní meniaceho sa magnetického poľa?

Čo je to elektromagnetické vlnenie?

Na akých vektoroch je postavená?

Čo sa stane s vlnovou dĺžkou, ak sa frekvencia kmitov nabitých častíc zdvojnásobí?

Aké vlastnosti elektromagnetických vĺn si pamätáte?

Chlapci odpovedajú:

Faraday - experimentálne objavil zákon EMF a Maxwell tento koncept teoreticky rozšíril

Časovo premenné elektrické pole vytvára magnetické pole v okolitom priestore

Šírenie priestoromelektromagnetické lúka

Napätie, magnetická indukcia, rýchlosť

Znížiť 2-krát

Odraz, lom, interferencia, difrakcia, absorpcia

Elektromagnetické vlny majú rôzne využitie v závislosti od ich frekvencie alebo vlnovej dĺžky. Prinášajú ľudstvu úžitok a škodu, preto si na ďalšiu hodinu pripravte správy alebo prezentácie na nasledujúce témy:

Ako môžem použiť elektromagnetické vlny

Elektromagnetické žiarenie vo vesmíre

Zdroje elektromagnetického žiarenia u mňa doma, ich vplyv na zdravie

Vplyv elektromagnetického žiarenia z mobilného telefónu na ľudskú fyziológiu

Elektromagnetické zbrane

A tiež vyriešte nasledujúce úlohy pre ďalšiu lekciu:

i =0.5 cos 4*10 5 π t

Úlohy na kartách.

Ďakujem za tvoju pozornosť!

Dodatok 1

Elektromagnetická vlna: