Prezentarea câmpurilor electromagnetice. Prezentare pentru o lecție de fizică pe tema „Câmpul electromagnetic și undele electromagnetice. Măsuri de protecție EMP

Slide 1

Slide 2

Un câmp electromagnetic este o formă specială de materie prin care are loc interacțiunea între particulele încărcate electric

Slide 3

Slide 4

Un câmp electric este creat de sarcini. De exemplu, în toate experimentele școlare binecunoscute privind electrificarea ebonitei, este prezent un câmp electric. Un câmp magnetic este creat atunci când sarcinile electrice se deplasează printr-un conductor. Pentru a caracteriza magnitudinea câmpului electric se folosește conceptul de intensitate a câmpului electric, simbolul E, unitate de măsură V/m (Volts-per-meter). Mărimea câmpului magnetic este caracterizată de intensitatea câmpului magnetic H, unitate A/m (Amperi-per-metru). Când se măsoară frecvențe ultra joase și extrem de joase, este adesea folosit și conceptul de inducție magnetică B, unitatea T (Tesla), o milioneme dintr-un T corespunde la 1,25 A/m.

Slide 5

Prin definiție, un câmp electromagnetic este o formă specială de materie prin care interacțiunea are loc între particulele încărcate electric. Motivele fizice ale existenței unui câmp electromagnetic sunt legate de faptul că un câmp electric variabil în timp E generează un câmp magnetic H, iar un H în schimbare generează un câmp electric vortex: ambele componente E și H, în continuă schimbare, excită fiecare alte. EMF-ul particulelor încărcate staționare sau în mișcare uniformă este indisolubil legat de aceste particule. Odată cu mișcarea accelerată a particulelor încărcate, EMF „se desprinde” de ele și există independent sub formă de unde electromagnetice, fără a dispărea atunci când sursa este îndepărtată (de exemplu, undele radio nu dispar chiar și în absența curentului în antena care le-a emis). Undele electromagnetice sunt caracterizate prin lungimea de undă, simbolul - l (lambda). O sursă care generează radiații și, în esență, creează oscilații electromagnetice, este caracterizată de o frecvență, desemnată f.

Slide 6

Slide 7

Principalele surse de CEM Dintre principalele surse de CEM putem enumera: Transport electric (tramvaie, troleibuze, trenuri,...) Linii electrice (iluminat oras, de inalta tensiune,...) Cablaje electrice (in interiorul cladirilor, telecomunicatii,. ..) Aparate electrocasnice Stații de televiziune și radio (antene de emisie) Comunicații prin satelit și celulare (antene de transmisie) Radaruri Calculatoare personale

Tip de lecție: O lecție de stăpânire a cunoștințelor bazate pe cunoștințele existente (cu elemente de generalizare și sistematizare).

Obiectivele lecției:

educational: repetarea și generalizarea cunoștințelor elevilor despre câmpurile electrice și magnetice; introducerea conceptului de câmp electromagnetic; pentru a forma la elevi o idee despre câmpurile electrice și magnetice ca un singur întreg - un singur câmp electromagnetic.

• în curs de dezvoltare : activarea activității mentale (prin comparație); dezvoltarea abilităților de a compara, de a identifica tipare, de a generaliza și de a gândi logic.
• educational : cultivați capacitatea de a depăși dificultățile, ascultați adversarii, apărați-vă punctul de vedere, respectați-i pe ceilalți.

Forme de organizare a activităților educaționale: frontal, individual.

Metode de predare: căutare parțială ( conversație euristică), programarea predării (se pun întrebări), metoda clusterului, lecția este însoțită de o prezentare ilustrativă

Mijloace de educatie: proiector, PC.

Tipuri de control: controlul final pe baza rezultatelor activității din lecție.

Planul lecției

1.Organizarea începutului de lecție.

1. Actualizarea și rezumarea cunoștințelor
2. Învățarea de materiale noi.

4. Consolidarea cunoștințelor, aptitudinilor și abilităților. Metoda clusterului

1. Teme pentru acasă.
2. Reflecție și notare.

În timpul orelor

eu.Organizarea începutului lecției.

Slide 1 Subiectul lecției

Justificarea semnificației temei studiate Studiem fenomenele electrice și magnetice de destul de mult timp. A sosit momentul să rezumăm toate informațiile pe care le-am primit, să le sistematizăm cât mai mult și să luăm în considerare diversele fenomene electromagnetice din punctul de vedere al unității și generalității lor.

Exprimarea obiectivelor și a planului de lecție

II. Actualizarea și rezumarea cunoștințelor

Slide 2 Relația dintre electricitate și magnetism

Cum s-au explicat câmpurile magnetice și electrice până la începutul secolului al XIX-lea? S-a stabilit o relație între ei sau au fost percepute ca două fenomene complet independente?

Vă rog să vă amintiți ce fenomene au indicat relația dintre electricitate și magnetism?

Ce oameni de știință au contribuit la dezvoltarea teoriei relației dintre electricitate și magnetism?

Slide 3 Portretul lui Oersted

Slide 4 Experiența lui Oersted

Explicați esența experimentului lui Oersted descris în figură?

Ce a reușit să stabilească Oersted?

Slide 5 Portretul lui Ampere

Slide 6 legea lui Ampere

Ce se arată în imagine? (acțiunea unui câmp magnetic asupra unui conductor care transportă curent)

Ce parametri determină forța care acționează asupra unui conductor purtător de curent plasat într-un câmp magnetic?

Cum se determină direcția acestei forțe?

Formulați legea lui Ampere.

Cum vor interacționa doi conductori purtători de curent? (Fig. 2 pe diapozitiv)

Să ne amintim ce ipoteză a propus Ampere pentru a explica proprietățile magnetice ale corpurilor?

Slide 7 Portretul lui Faraday

Slide 8 Inductie electromagnetica

Ce fenomen a putut observa Faraday? Care este esența experimentelor pe care le-a efectuat? (explicați pe baza diagramei prezentate pe diapozitiv)

În ce alt mod se poate observa apariția unui curent indus? (Fig. 2 pe diapozitiv)

Ce concluzie a tras Faraday din experimentele sale?

Să formulăm esența fenomenului de inducție electromagnetică.

Slide 9 Rezumat și rezumat

Ce concluzii generale se pot trage pe baza celor trei mari descoperiri ale secolului al XIX-lea? Cum sunt legate electricitatea și magnetismul?

Deci, la mijlocul secolului al XIX-lea. se stia:

1. Curentul electric (încărcări în mișcare) generează un câmp magnetic în jurul său.
2. Un câmp magnetic constant are un efect de orientare asupra unui conductor care poartă curent (și, respectiv, a sarcinilor în mișcare)
3. Un câmp magnetic alternativ este capabil să genereze un curent electric (adică, determinând particulele încărcate să se miște într-o direcție direcționată printr-un câmp electric)

Și un scoțian s-a întrebat (Folosiți întrebări principale pentru a încerca să-i aduceți pe elevi la aceeași idee):

dacă un câmp magnetic alternativ generează un câmp electric, atunci nu există un proces invers în natură - Câmpul electric, la rândul său, nu generează un câmp magnetic??

III. Învățarea de materiale noi.(însoțit de întrebări principale, conversație euristică)

Slide 10 Portretul lui Maxwell

Slide 11 Ipoteza lui Maxwell

Ce se poate presupune pe baza celor de mai sus? Ce se va întâmpla când vom avea un câmp magnetic în schimbare (o ipoteză făcută de Maxwell)

Ipoteza lui Maxwell: Ori de câte ori un câmp electric se modifică în timp, el produce un câmp magnetic.

Ipoteza trebuie confirmată prin experiment.

Cum se poate obține un câmp electric alternativ?

Figura 1. Câmpul electric al unui condensator.

La încărcarea unui condensator, există un câmp electric în schimbare în spațiul dintre plăci .

Să ne gândim cum ar putea arăta un câmp magnetic generat de un câmp electric alternativ? (pentru aceasta putem aminti și face o analogie cu câmpul magnetic generat de un conductor cu curent)

Figura 2. Un câmp electric în schimbare generează un câmp magnetic vortex

Un câmp electric în schimbare creează același câmp magnetic ca și cum ar fi un curent electric între plăcile unui condensator.

Slide 12 Direcția vectorului de inducție magnetică B:

Liniile de inducție magnetică ale câmpului magnetic generat acoperă liniile de intensitate a câmpului electric.

Când intensitatea câmpului electric crește, direcția vectorului de inducție magnetică formează un șurub drept cu direcția vectorului E. Când acesta scade, formează un șurub stâng ( desen explicativ) .

Când câmpul magnetic se modifică, imaginea este similară ( desen explicativ) .

Ce concluzie sugerează aceasta?

Slide 13 Derivarea lui Maxwell

Câmpurile nu există separat, independent unul de celălalt.

Este imposibil să creezi un câmp magnetic alternativ fără a crea simultan un câmp electric în spațiu. Si invers,

Un câmp electric alternativ nu există fără un câmp magnetic.

Câmpurile electrice și magnetice sunt o manifestare a unui singur întreg - CÂMP ELECTROMAGNETIC.

Nu mai puțin important este faptul că un câmp electric fără câmp magnetic și invers, nu poate exista decât în raport cu anumite cadre de referinţă.

Astfel, o sarcină în repaus creează doar un câmp electric. Dar sarcina este în repaus doar în raport cu un anumit sistem de referință, iar față de altul se va mișca și, prin urmare, va crea un câmp magnetic.

Slide 14 Definiţia electromagnetic field

Câmp electromagnetic– o formă specială de materie prin care are loc interacțiunea dintre particulele încărcate electric.

Un câmp electromagnetic în vid este caracterizat de vectorul intensității câmpului electric E și inducția magnetică B, care determină forțele care acționează din câmp asupra particulelor încărcate staționare și în mișcare.

Slide 15 Concluzie

În 1864 J. Maxwell creează teoria câmpului electromagnetic, conform căreia câmpurile electrice și magnetice există ca componente interconectate ale unui singur întreg - câmpul electromagnetic.

Această teorie cu singur punct de vedere a explicat rezultatele tuturor studiilor anterioare în domeniul electrodinamicii

IV. Consolidarea cunoștințelor, aptitudinilor și abilităților. Metoda clusterului

Expresia cheie „Câmp electromagnetic”

V. Teme pentru acasă: § 17

VI. Reflecție și notare.

Pentru a utiliza previzualizările prezentării, creați un cont Google și conectați-vă la el: https://accounts.google.com

Subtitrări din diapozitive:

CÂMP ELECTROMAGNETIC

Obiectivele lecției: Prezentați conceptul de câmp electromagnetic, explicați proprietățile câmpului electromagnetic

Progresul lecției Sondaj frontal Rezolvarea problemelor 3. Context istoric 4. Conceptul de câmp electromagnetic 5. Întărirea materialului 6. Teme pentru acasă

1. Lectură frontală 1) Ce curent se numește alternativ? Răspuns: curentul alternativ este un curent electric care se modifică periodic în timp în mărime și direcție.

2) Care este frecvența standard a curentului alternativ în Rusia? ν = 50 Hz

3) Unde se folosește curentul alternativ? Răspuns: curentul electric alternativ este utilizat în principal de generatoarele electromecanice cu inducție, adică. în care energia mecanică este transformată în energie electrică.

2. Rezolvarea problemelor 1) Rotorul unei mașini de curent alternativ cu doi poli face 120 de rotații pe minut. Determinați perioada de oscilație a curentului.

Dat: Rezolvare: N= 120 T= t/N t =1min T=60s/120 rev =0,5s T-? Răspuns: T=0,5 s.

2) Cu ajutorul graficului, determinați amplitudinea, perioada și frecvența oscilațiilor

Răspuns: X m = 0,1 m T = 1 s ν = 1 Hz

3. Context istoric Istoria magnetului datează de peste două mii și jumătate de ani. În secolul al VI-lea î.Hr. Vechii oameni de știință chinezi au descoperit un mineral capabil să atragă obiecte de fier.

În cele mai vechi timpuri, ei au încercat să explice proprietățile unui magnet atribuindu-i un „suflet viu”. Magnetul, conform ideilor oamenilor din vechime, „s-a repezit spre fier din același motiv ca un câine spre o bucată de carne”

Acum știm: există un câmp magnetic în jurul oricărui magnet.

În 1808, o navă dărăpănată de fulger abia a ajuns pe debarcaderul unuia dintre porturile franceze cu putere proprie. O comisie a urcat la bord, care a inclus François Argot, un om de știință strălucit care a devenit academician la vârsta de 23 de ani. Argo a observat că acele tuturor busolelor au fost remagnetizate ca urmare a unui fulger. Dar Argo nu a reușit să tragă o concluzie despre legătura dintre electricitate și magnetism.

Hans Christian Oersted a stabilit la 15 februarie 1820: un ac magnetic situat în apropierea unui conductor se rotește printr-un anumit unghi la trecerea curentului. Când circuitul este deschis, săgeata revine la poziția inițială.

ERSTED Hans Christian

Experimentul lui Oersted i-a permis să concluzioneze că există un câmp magnetic în spațiul care înconjoară un conductor cu curent electric.

1820 Ampere a sugerat că proprietățile magnetice ale magneților permanenți se datorează numeroșilor curenți circulari care circulă în interiorul moleculelor acestor corpuri.

Experimentele lui Oersted și Ampere, care au demonstrat legătura dintre electricitate și magnetism, au trezit un interes profund pentru electromagnetism la tânărul Faraday. Nu este de mirare că deja în 1821. Faraday scrie în jurnalul său ca sarcină: „Transformați magnetismul în electricitate”

1831 Michael Faraday descoperă fenomenul inducției electromagnetice. Care este fenomenul inducției electromagnetice?

Odată cu orice modificare a fluxului magnetic care pătrunde în circuitul unui conductor închis, în acest conductor apare un curent indus.

Curentul de inducție este un curent care apare într-un câmp magnetic alternativ care pătrunde într-un circuit închis al unui conductor, creând în acesta un câmp electric, sub influența căruia ia naștere un curent.

Faraday a demonstrat că un câmp magnetic alternativ care pătrunde într-un circuit închis al unui conductor a creat un câmp electric în acesta, sub influența căruia a apărut un curent indus.

În 1831, James Clarke Maxwell s-a născut în Anglia, iar în 1865 a introdus conceptul de câmp electromagnetic în fizică.

Teoretic, a dovedit-o. Orice modificare a câmpului magnetic în timp dă naștere unui câmp electric alternativ, iar orice modificare a câmpului electric în timp dă naștere unui câmp magnetic alternativ.

Aceste câmpuri electrice și magnetice alternative care se generează reciproc formează un singur câmp electromagnetic. Sursele câmpului electromagnetic sunt sarcini electrice în mișcare accelerată.

Într-adevăr, câmpurile electrice și magnetice apar în jurul sarcinilor electrice, iar câmpul electric există în orice sistem de referință, iar câmpul magnetic există în cel relativ la care se mișcă sarcinile.

Un câmp magnetic constant este creat în jurul sarcinilor care se mișcă cu o viteză constantă (de exemplu, în jurul unui conductor prin care circulă un curent continuu).

Dar dacă sarcinile electrice se mișcă cu accelerație sau oscilează, atunci câmpul electric pe care îl creează se schimbă periodic. Un câmp electric alternativ creează un câmp magnetic alternativ în spațiu, care, la rândul său, generează un câmp electric alternativ etc.

Este imposibil să creezi un câmp magnetic alternativ fără a crea simultan un câmp electric în spațiu. În schimb, un câmp electric alternativ nu poate exista fără un câmp magnetic.

Un câmp electric alternativ se numește câmp de vortex, deoarece liniile sale de forță sunt închise ca liniile de inducție ale unui câmp magnetic.

Un câmp electrostatic (adică un câmp constant care nu se modifică în timp) care există în jurul corpurilor încărcate staționare. Liniile de câmp electrostatic încep la sarcini pozitive și se termină la sarcini negative.

Care figură arată câmpurile vortex și electrostatice?

Câmp electrostatic Câmp electric vortex

Teoria creată de Maxwell, care a făcut posibilă prezicerea existenței câmpului electromagnetic cu 22 de ani înainte de a fi descoperit experimental, este considerată cea mai mare dintre descoperirile științifice, al cărei rol în dezvoltarea științei și tehnologiei cu greu poate fi supraestimat.

5. Fixarea materialului Proprietăţile câmpului electromagnetic

Proprietățile câmpului electromagnetic Câmpul magnetic este generat numai de sarcinile în mișcare, în special de curentul electric; Sursele câmpului electromagnetic sunt sarcini electrice în mișcare accelerată; Un câmp magnetic este detectat prin acțiunea sa asupra unui ac magnetic.

Tema pentru acasă §51. răspunde la întrebările 1-4

Slide 2

Teoria câmpului electromagnetic

Conform teoriei lui Maxwell, câmpurile electrice și magnetice alternative nu pot exista separat: un câmp magnetic în schimbare generează un câmp electric, iar un câmp electric în schimbare generează un câmp magnetic.

Slide 3

Este adevărat că într-un anumit punct al spațiului există doar un câmp electric sau doar un câmp magnetic?

O sarcină în repaus creează un câmp electric. Dar sarcina este în repaus doar în raport cu un anumit cadru de referință. Se poate mișca în raport cu ceilalți și, prin urmare, poate crea un câmp magnetic. Un magnet situat pe o masă creează doar un câmp magnetic. Dar un observator care se mișcă în raport cu el va detecta și un câmp electric

Slide 4

Afirmația că într-un anumit punct al spațiului există doar un câmp electric sau doar un câmp magnetic este lipsită de sens dacă nu indicați în raport cu ce cadru de referință sunt luate în considerare aceste câmpuri.

Concluzie: câmpurile electrice și magnetice sunt o manifestare a unui singur întreg: câmpul electromagnetic. Sursa câmpului electromagnetic este sarcinile electrice în mișcare accelerate.

Slide 5

Ce este o undă electromagnetică?

Care este natura unei unde electromagnetice?

Slide 6

Undele electromagnetice sunt propagarea perturbațiilor câmpului electromagnetic în spațiu în timp.

Existența undelor electromagnetice a fost prezisă de J. Maxwell și doar Heinrich Hertz a reușit să le demonstreze existența în 1888.

Slide 7

Cauzele undelor electromagnetice

Să ne imaginăm un conductor prin care trece curentul electric. Dacă curentul este constant, atunci câmpul magnetic existent în jurul conductorului va fi și el constant. Când puterea curentului se schimbă, câmpul magnetic se va schimba: când curentul crește, acest câmp va deveni mai puternic, iar când curentul scade, nu va exista nicio perturbare a câmpului electromagnetic. Ce se va întâmpla în continuare?

Slide 8

Un câmp magnetic variabil va crea un câmp electric variabil. Acest câmp electric va genera un câmp magnetic alternativ. Asta, la rândul său, este din nou electrică etc. Perturbarea câmpului electromagnetic va începe să se răspândească de la sursa sa (conductor cu curent alternativ), acoperind zone din ce în ce mai mari din spațiu. Aceasta înseamnă că unde electromagnetice vor apărea în spațiul din jurul conductorului.

Slide 9

Proprietățile undelor electromagnetice:

undele electromagnetice sunt transversale; Undele electromagnetice se pot propaga nu numai în diverse medii, ci și în vid. Viteza undelor electromagnetice în vid se notează cu litera latină c: c ≈ 300.000 km/s. Viteza undelor electromagnetice în materia v este întotdeauna mai mică decât în ​​vid: v‹с

Slide 10

Undele electromagnetice sunt împărțite după lungimea de undă (și, în consecință, după frecvență) în șase intervale:

Unde radio Radiații infraroșii (termice) Radiații vizibile (lumină) Radiații ultraviolete Raze X γ - radiații

Vizualizați toate diapozitivele