Электромагнитные поля презентация. Презентация к уроку физики на тему «Электромагнитное поле и электромагнитные волны. Меры защиты от ЭМИ

Cлайд 1

Cлайд 2

Электромагнитное поле- это особая форма материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между электрически заряженными частицами

Cлайд 3

Cлайд 4

Электрическое поле создается зарядами. Например, во всем известных школьных опытах по электризации эбонита, присутствует как раз электрическое поле. Магнитное поле создается при движении электрических зарядов по проводнику. Для характеристики величины электрического поля используется понятие напряженность электрического поля, обозначение Е, единица измерения В/м (Вольт-на-метр). Величина магнитного поля характеризуется напряженностью магнитного поля Н, единица А/м (Ампер-на-метр). При измерении сверхнизких и крайне низких частот часто также используется понятие магнитная индукция В, единица Тл(Тесла), одна миллионная часть Тл соответствует 1,25 А/м.

Cлайд 5

По определению, электромагнитное поле - это особая форма материи, посредством которой осуществляется воздействие между электрическими заряженными частицами. Физические причины существования электромагнитного поля связаны с тем, что изменяющееся во времени электрическое поле Е порождает магнитное поле Н, а изменяющееся Н - вихревое электрическое поле: оба компонента Е и Н, непрерывно изменяясь, возбуждают друг друга. ЭМП неподвижных или равномерно движущихся заряженных частиц неразрывно связано с этими частицами. При ускоренном движении заряженных частиц, ЭМП "отрывается" от них и существует независимо в форме электромагнитных волн, не исчезая с устранением источника (например, радиоволны не исчезают и при отсутствии тока в излучившей их антенне). Электромагнитные волны характеризуются длиной волны, обозначение - l (лямбда). Источник, генерирующий излучение, а по сути создающий электромагнитные колебания, характеризуются частотой, обозначение - f.

Cлайд 6

Cлайд 7

Основные источники ЭМП Среди основных источников ЭМИ можно перечислить: Электротранспорт (трамваи, троллейбусы, поезда,…) Линии электропередач (городского освещения, высоковольтные,…) Электропроводка (внутри зданий, телекоммуникации,…) Бытовые электроприборы Теле- и радиостанции (транслирующие антенны) Спутниковая и сотовая связь (транслирующие антенны) Радары Персональные компьютеры

Тип урока: Урок усвоения знаний на основе имеющихся (с элементами обобщения и систематизации).

Цели урока:

обучающие: повторить и обобщить знания обучающихся об электрических и магнитных полях; познакомить с понятием электромагнитное поле; сформировать у обучающихся представление об электрическом и магнитном полях как о едином целом – едином электромагнитном поле.

• развивающие : активизация мыслительной деятельности (способом сопоставления); развитие умений сравнивать, выявлять закономерности, обобщать, логически мыслить.
• воспитательные : воспитывать умение преодолевать трудности, выслушивать оппонентов, отстаивать свою точку зрения, уважать окружающих.

Формы организации учебной деятельности: фронтальная, индивидуальная.

Методы обучения: частично-поисковый (эвристическая беседа), программирование обучения (ставятся вопросы), метод кластеров, урок сопровождается иллюстративной презентацией

Средства обучения: проектор, ПК.

Виды контроля: итоговый контроль по результатам активности на уроке.

План урока

1.Организация начала урока.

1. Актуализация и обобщение знаний
2. Изучение нового материала.

4. Закрепление знаний, умений, навыков. Метод кластеров

1. Домашнее задание.
2. Рефлексия и выставление оценок.

Х о д у р о к а

I. Организация начала урока.

Слайд 1 Тема урока

Обоснование значения изучаемой темы Мы достаточно долго изучали электрические и магнитные явления. Настало время обобщить всю полученную нами информацию, максимально ее систематизировать и рассмотреть различные электромагнитные явления, с точки зрения их единства и общности.

Озвучивание целей и плана занятия

II . Актуализация и обобщение знаний

Слайд 2 Взаимосвязь электричества и магнетизма

Как вплоть до начала IXX в объяснялись магнитные и электрические поля? Была ли установлена взаимосвязь между ними или они воспринимались как два совершенно независимых друг от друга явления?

Вспомните, пожалуйста, какие явления указали на взаимосвязь электричества и магнетизма?

Какие ученые сделали свой вклад в развитие теории взаимосвязи электричества и магнетизма?

Слайд 3 Портрет Эрстеда

Слайд 4 Опыт Эрстеда

Объясните суть опыта Эрстеда, изображенного на рисунке?

Что удалось установить Эрстеду?

Слайд 5 Портрет Ампера

Слайд 6 Закон Ампера

Что изображено на рисунке? (действие магнитного поля на проводник с током)

От каких параметров зависит сила, действующая на проводник с током, помещенный в магнитное поле?

Как определить направление этой силы?

Сформулируйте закон Ампера.

Как будут взаимодействовать два проводника с током? (рис. 2 на слайде)

Давайте вспомним, какую гипотезу выдвинул Ампер, чтоб объяснить магнитные свойства тел?

Слайд 7 Портрет Фарадей

Слайд 8 Электромагнитная индукция

Какое явление удалось наблюдать Фарадею? В чем суть опытов, проведенных им? (объяснить с опорой на схему, изображенной на слайде)

Каким еще способом можно наблюдать появление индуцированного тока? (рис. 2 на слайде)

Какой вывод сделал Фарадей, проведя свои эксперименты?

Давайте сформулируем суть явления электромагнитной индукции.

Слайд 9 Обобщение и подведение итогов

Какие можно сделать обобщающие выводы исходя из трех великих открытий IXX в? Как связаны электричество и магнетизм?

Итак, к середине XIX в. было известно:

1. Электрический ток (движущиеся заряды) порождает вокруг себя магнитное поле.
2. Постоянное магнитное поле оказывает ориентирующее действие на проводник с током (и движущиеся заряды, соответственно)
3. Переменное магнитное поле способно порождать электрический ток (т.е. приводить заряженные частицы в направленное движение по средствам электрического поля)

И один шотландец задался вопросом (наводящими вопросами попытаться вывести обучающихся на туже мысль) :

если переменное магнитное поле порождает электрическое поле, то не существует ли в природе обратного процесса – не порождает ли электрическое поле, в свою очередь, магнитное ?

III . Изучение нового материала. (сопровождается наводящими вопросами, эвристическая беседа)

Слайд 10 Портрет Максвелла

Слайд 11 Гипотеза Максвелла

Что можно предположить исходя из вышесказанного? Что будет иметь место, когда у нас есть изменяющееся магнитное поле?(выводится гипотеза, сделанная Максвеллом)

Гипотеза Максвелла: во всех случаях, когда электрическое поле изменяется со временем, оно порождает магнитное поле.

Гипотезу необходимо подтвердить опытом.

Каким образом можно получить переменное электрическое поле?

Рис 1. Электрическое поле конденсатора.

При зарядке конденсатора в пространстве между обкладками существует изменяющееся электрическое поле.

Давайте подумаем, как может выглядеть магнитное поле, порожденное переменным электрическим? (для этого можно вспомнить и провести аналогию с магнитным полем, порожденным проводником с током)

Рис 2. Изменяющееся электрическое поле порождает вихревое магнитное поле

Изменяющееся электрическое поле создает такое же магнитное поле, как если бы между обкладками конденсатора существовал электрический ток.

Слайд 12 Направление вектора магнитной индукции В:

Линии магнитной индукции порожденного магнитного поля охватывают линии напряженности электрического поля.

При возрастании напряженности электрического поля направление вектора магнитной индукции образует правый винт с направлением вектора Е. При убывании – левый (поясняющий рисунок ) .

При изменении магнитного поля картина аналогична (поясняющий рисунок ) .

Какой вывод напрашивается?

Слайд 13 Вывод Максвелла

Поля не существуют обособленно, независимо друг от друга.

Нельзя создать переменное магнитное поле без того, чтобы одновременно в пространстве не возникло и электрическое поле. И наоборот,

Переменное электрическое поле не существует без магнитного.

Электрические и магнитные поля – проявление единого целого – ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ .

Не менее важно то обстоятельство, что электрическое поле без магнитного, и наоборот, могут существовать лишь по отношению к определенным системам отсчета .

Так, покоящийся заряд создает только электрическое поле. Но ведь заряд покоится лишь относительно определенной системы отсчета, а относительно другой он будет двигаться и, следовательно, создавать магнитное поле.

Слайд 14 Определение электромагнитного поля

Электромагнитное поле – особая форма материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между электрически заряженными частицами.

Электромагнитное поле в вакууме характеризуется вектором напряжённости электрического поля Е и магнитной индукцией В, которые определяют силы, действующие со стороны поля на неподвижные и движущиеся заряженные частицы.

Слайд 15 Заключение

В 1864 г. Дж. Максвелл создаёт теорию электромагнитного поля , согласно которой электрическое и магнитное поля существуют как взаимосвязанные составляющие единого целого - электромагнитного поля.

Эта теория с единой точки зрения объясняла результаты всех предшествующих исследований в области электродинамики

IV . Закрепление знаний, умений, навыков. Метод кластеров

Ключевое словосочетание «Электромагнитное поле»

V . Домашнее задание: § 17

VI . Рефлексия и выставление оценок.

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ

Цели урока: Дать понятие электромагнитного поля, объяснить свойства электромагнитного поля

Ход урока Фронтальный опрос Решение задач 3. Историческая справка 4. Понятие электромагнитного поля 5. Закрепление материала 6. Домашние задание

1.Фронтальный опрос 1) Какой ток называется переменным? Ответ: переменным током называется электрический ток, периодически меняющийся со временем по модулю и направлению.

2) Чему равна стандартная частота переменного тока в Росси? ν = 50 Гц

3) Где используется переменный ток? Ответ: переменный электрический ток используют в основном электромеханические индукционные генераторы, т.е. в которых механическая энергия преобразуется в электрическую.

2. Решение задач 1)Ротор двухполюсной машины переменного тока делает 120 оборотов в минуту. Определите период колебания тока.

Дано: Решение: N= 120 Т= t/N t =1мин Т=60с/120 об =0,5с Т-? Ответ: Т=0,5 с.

2) По графику определите амплитуду, период и частоту колебаний

Ответ: X m = 0,1м Т = 1 с ν = 1 Гц

3. Историческая справка История магнита насчитывает свыше двух с половиной тысяч лет. В VI веке до н.э. древнекитайские ученые обнаружили минерал, способный притягивать к себе железные предметы.

В древние времена свойства магнита пытались объяснить приписыванием ему «живой души». Магнит, по представлением древних людей, «устремлялся к железу по той же причине, что и собака к куску мяса»

Теперь мы знаем: Вокруг любого магнита существует магнитное поле.

В 1808 году к причалу одного из французских портов едва добрался своим ходом полуразрушенный молнией корабль. На его борт поднялась комиссия, в состав которой входил Франсуа Арго, блестящий ученый, ставший в 23 года академиком. Арго обратил внимание, что стрелки всех компасов были перемагничены в результате удара молнии. Но Арго не сумел сделать вывод о связи электричества и магнетизма.

Ганс Христиан Эрстед 15 февраля 1820 года установил: магнитная стрелка, расположенная вблизи проводника, при пропускании тока поворачивается на некоторый угол. При размыкании цепи стрелка возвращается в исходное положение.

ЭРСТЕД Ганс Христиан

Опыт Эрстеда позволил сделать вывод о существовании магнитного поля в пространстве, окружающем проводник с электротоком.

1820 год Ампер предположил, что магнитные свойства постоянных магнитов обусловлены множеством круговых токов, циркулирующих внутри молекул этих тел.

Опыты Эрстеда и Ампера, доказавшие связь электричества и магнетизма, вызвали у молодого Фарадея глубокий интерес к электромагнетизму. Не удивительно, что уже в 1821г. Фарадей записывает в своем дневнике в качестве задачи: «Превратить магнетизм в электричество»

1831 год Майкл Фарадей Открывает явление электромагнитной индукции. В чем заключается явление электромагнитной индукции?

При всяком изменении магнитного потока, пронизывающего контур замкнутого проводника, в этом проводнике возникает индукционный ток.

Индукционный ток – это ток который возникает в переменном магнитном поле, пронизывающем замкнутый контур проводника, создавая в нем электрическое поле, под действием которого и возникает ток.

Фарадей доказал, что переменное магнитное поле, пронизывающее замкнутый контур проводника, создавало в нем электрическое поле, под действием которого и возникал индукционный ток.

В 1831 г. в Англии родился Джеймс Кларк Максвелл, который в 1865 г., вводит в физику понятие электромагнитного поля.

Теоретически он доказал. Всякое изменение со временем магнитного поля приводит к возникновению переменного электрического поля, а всякое изменение со временем электрического поля порождает переменное магнитное поле

Эти порождающие друг друга переменные электрическое и магнитное поля образуют единое электромагнитное поле. Источниками электромагнитного поля служат ускоренно движущиеся электрические заряды

Действительно, электрическое и магнитное поля возникают вокруг электрических зарядов, причем электрическое поле существует в любой системе отсчета, а магнитное – в той, относительно которой заряды движутся.

Вокруг зарядов, движущихся с постоянной скоростью, создается постоянное магнитное поле (например, вокруг проводника с протекающем по нему постоянным током).

Но если электрические заряды движутся с ускорением или колеблются, то создаваемое ими электрическое поле периодически меняется. Переменное электрическое поле создает в пространстве переменное магнитное поле, которое в свою очередь, порождает переменное электрическое и т.д.

Нельзя создать переменное магнитное поле без того, чтобы одновременно в пространстве не возникало и электрическое поле. И наоборот, переменное электрическое поле не может существовать без магнитного.

Переменное электрическое поле называется вихревым, поскольку его силовые линии замкнуты подобно линиям индукции магнитного поля.

Электростатическое поле (т.е. постоянное поле которое не изменяется со временем), которое существует вокруг неподвижных заряженных тел. Силовые линии электростатического поля начинаются на положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных.

На каком рисунке изображено вихревое и электростатическое поля?

Электростатическое поле Вихревое электрическое поле

Созданная Максвеллом теория, позволившая предсказать существование электромагнитного поля за 22 года до того, как оно было обнаружено экспериментально, считается величайшим из научных открытий, роль которого в развитии науки и техники трудно переоценить.

5. Закрепление материала Свойства электромагнитного поля

Свойства электромагнитного поля Магнитное поле порождается только движущимися зарядами, в частности электрическим током; Источниками электромагнитного поля служат ускоренно движущиеся электрические заряды; Магнитное поле обнаруживается по действию на магнитную стрелку.

Домашние задание §51. ответить на вопросы 1-4

Слайд 2

Теория электромагнитного поля

Согласно теории Максвелла, переменные электрические и магнитные поля не могут существовать по отдельности: изменяющееся магнитное поле порождает электрическое поле, а изменяющееся электрическое поле порождает магнитное.

Слайд 3

Верно ли утверждение, что в данной точке пространства существует только электрическое или только магнитное поле?

Покоящийся заряд создает электрическое поле. Но ведь заряд покоится лишь относительно определенной системы отсчета. Относительно других он может двигаться и, следовательно, создавать магнитное поле. Лежащий на столе магнит создает только магнитное поле. Но движущийся относительно него наблюдатель обнаружит и электрическое поле

Слайд 4

Утверждение, что в данной точке пространства существует только электрическое или только магнитное поле бессмысленно, если не указать, по отношению к какой системе отсчетаэти поля рассматриваются.

Вывод: электрические и магнитные поля – проявление единого целого: электромагнитного поля. Источником электромагнитного поля служат ускоренно движущиеся электрические заряды.

Слайд 5

Что такоеэлектромагнитная волна?

Какова природа электромагнитной волны?

Слайд 6

Электромагнитными волнаминазывают распространение в пространстве с течением времени возмущений электромагнитного поля.

Существование электромагнитных волн было предсказано Дж. Максвеллом, а доказать их существование удалось лишь Генриху Герцу в 1888 году.

Слайд 7

Причины возникновения электромагнитных волн

Представим себе проводник, по которому течет электрический ток. Если ток постоянен, то существующее вокруг проводника магнитное поле также будет постоянным. При изменении силы тока магнитное поле изменится: при увеличении тока это поле станет сильнее, при уменьшении слабее.Возникнетвозмущение электромагнитного поля. Что будет дальше?

Слайд 8

Переменное магнитное поле создаст изменяющееся электрическое поле. Это электрическое поле породит переменное магнитное. То, в свою очередь, снова электрическое и т.д. Возмущение электромагнитного поля начнет распространяться от своего источника (проводника с переменным током), захватывая все большие и большие области пространства. Это и означает, что в пространстве вокруг проводника появятся электромагнитные волны.

Слайд 9

Свойства электромагнитных волн:

электромагнитные волны являются поперечными; электромагнитные волны способны распространяться не только в различных средах, но и в вакууме. Скорость электромагнитных волн в вакууме обозначается латинской буквой с: с ≈ 300 000 км/с. Скорость электромагнитных волн в веществе vвсегда меньше, чем в вакууме: v‹с

Слайд 10

Электромагнитные волны разделены по длинам волн (и, соответственно по частотам) на шесть диапазонов:

Радиоволны Инфракрасное излучение (тепловое) Видимое излучение (свет) Ультрафиолетовое излучение Рентгеновские лучи γ - излучение

Посмотреть все слайды