Конспект урока "Электромагнитная волна. Свойства электромагнитных волн"

ОГАОУ СПО

«Белгородский машиностроительный техникум»

Методическая разработка урока по физике

по теме

Преподаватель физики

Азаров Сергей Николаевич

Белгород

Методическая разработка урока по физике по теме

«Свойства электромагнитных волн, распространение их и применение»

Тема урока : Свойства электромагнитных волн. Распространение и применение электромагнитных волн.Цель урока : повторить механические волны и их характеристики; понятие электромагнитной волны; их свойства, распространение и применение. Показать роль эксперимента в торжестве теории. Расширить кругозор учащихся.Оборудование урока :

На столе комплект приборов для изучения свойств электромагнитных волн, громкоговоритель, выпрямитель универсальный ВУП, усилитель низкой частоты, провода. Модель плоскополяризованной волны Таблица №1 “Классификация радиоволн и область их применения”. Плакат «Распространение радиоволн». Доклады учащихся. У каждого учащегося листок с заданием (самостоятельная работа) Постановка задачи. На уроке мы изучим свойства электромагних волн на примере радиоволн (от мм до долей сотен км). Особенностью их распространения и применения. Услышите интересные сообщения ваших одноклассников о их применении. На столе пред вами листочки с заданиями, которые по ходу урока вами будут заполнены.Этапы урока :

Актуализация опорных знаний (фронтальная беседа) У электромагнитной волны нет горбов (впадин), в ней вектор напряженности электрического поля Е и магнитной индукции В изменяются по синусоидальному закону, взаимно перпендикулярны друг другу и направлению распространения волны. Демонстрируется модель электромагнитной волны, выполненная из цветной бумаги на спице. (При вращении ее создается впечатление, что вектора Е и В изменяются во всевозможных направлениях, перпендикулярных направлению ее движения) (рис. 65, стр.70 Физика-11, Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев)

II. Изучение нового материала . Разрабатывая теорию электромагнитного поля, Д.Максвелл в 60-х годах IXX века теоретически обосновал возможность существования электромагнитных волн (на основе составленных им дифференцированных уравнений) и даже вычислил скорость их распространения. Она совпала со скоростью света v=с=3*10 8 м/с. Это дало Максвеллу основание сделать заключение: свет – это один из видов электромагнитных волн.Выводы Максвелла были признаны далеко не всеми физиками – современниками Максвелла. Требовалось экспериментальное подтверждение существования электромагнитных волн. Теория без практики мертва!Такой эксперимент был выполнен в 1888 году немецким физиком Г.Герцем. Опыты Герца блестяще подтвердили теорию Максвелла. Но немецкий физик не видел перспективы их применения. А.С.Попов, русский физик, сумел найти им практическое применение, т.е. дал им путевку в жизнь. Была осуществлена безпроволочная связь с помощью электромагнитных волн.Для получения электромагнитной волны необходимо создать колебания заряда высокой частоты. Это возможно осуществить в открытом колебательном контуре. Интенсивность излучения электромагнитной волны пропорциональна 4-й степени частоты. Низкочастотные колебания (звуковые) антенна не излучает.Эксперимент: Современные технические устройства позволяют получить электромагнитные волны и изучить их свойства. Лучше использовать волны сантиметрового диапазона (=3см). Километровые волны излучаются специальным генератором сверхвысокой частоты (СВЧ). Генератор с помощью рупорной антенны излучает электромагнитные волны. Электромагнитная волна достигая приемника преобразуются в электрические колебания и усиливаются усилителем и подаются на громкоговоритель. Электромагнитные волны излучаются рупорной антенной в направлении от рупора. Приемная антенна в виде такого же рупора принимает волны, которые распространяются вдоль ее оси (общий вид установки изображен на рис.81).Демонстрируются свойства электромагнитных волн : 1) Прохождение и поглощение волн (картон, стекло, дерево, пластмасса и т.д.); 2).Отражение от металлической пластинки; 3)Изменение направления на границе диэлектрика (преломление); 4) Поперечность электромагнитных волн доказывается поляризацией с помощью металлических стержней; 5).Интерференция и дифракция электромагнитных волн.Учащиеся после демонстрации записывают свойства электромагнитных волн и составляют опорный конспект (задание А).Задание А .Свойства электромагнитных волн:

Отражаются от проводников. Проходят через диэлектрики. Преломляются на границе диэлектрика. Интерферируют (используется пластинка из алюминия) Являются поперечными. Таким образом, опыты доказали существование электромагнитных волн и помогли изучить их свойства.Классификация электромагнитных волн – (радиоволн).Обращается внимание учащихся на таблицу №1, на которой радиоволны распределены по видам, длинам, частотам и указана область применения их. После изучения учащиеся выполняют Задание “В”:

Какие электромагнитные волны называют радиоволнами? Какие радиоволны используются в: А) радиовещанииБ) телевиденииВ) космической связиТаблица 1. Классификация радиоволн. Распространение радиоволн. Как распространяется радиоволна – вопрос не второстепенный. На практике от решения этого вопроса зависит качество при приеме.На распространение радиоволн влияют следующие факторы:

Физические и геометрические свойства поверхности Земли; Наличие ионосферы, т.е. ионизированного газа на высоте 100 – 300 км; Искусственные сооружения или объекты (дома, самолеты и т.п.)Ионизация воздуха вызвана электромагнитным излучением Солнца и потоками заряженных частиц, излучаемых им. Проводящая ионосфера отражает радиоволны 10м. Но способность ионосферы отражать и поглощать радиоволны существенно меняется в зависимости от времени суток и времени года.На плакате «Распространение радиоволн» изображены наиболее типичные варианты распространения радиоволн разного диапазона около поверхности Земли. При прохождении радиоволн наблюдаются и интерференция, и дифракция (огибание выпуклой поверхности Земли)Применение радиоволн. Краткие сообщения учащихся:

Радио как средство связи. Становление белгородского радио. История сотовой связи. Спутниковая связь. Микроволновая терапия. Спутниковая система ГЛОНАС. Выполнение учащимися Задания “С”.Определить, на какой длине работают местные радиостанции:Вариант 1. Частоты станций. 4. Европа + = 103,6 МГц 5..Дорожное радио = 103,1 МГц 6 Радио Мир Белогорья = 100,9 МГцВарианты указаны на ваших листках.Закрепление :

Почему зимой и ночью радиоприем лучше, чем летом и днем? Почему радиоприемники плохо работают, когда машина проезжает под эстакадой или мостом? Почему башни телецентра строят высокими? Почему при работе на коротких волнах возникают зоны “молчания”? Почему нельзя осуществить радиосвязь между подводными лодками, находящимися на некоторой глубине в океане? Задание на дом: §§ 54,55

Конспект 32. Электромагнитные волны (ЭМВ).

3. Электромагнитные волны

Определение. Электромагнитное поле – форма материи, которая является системой переменного электрического и магнитного полей, взаимно порождающих друг друга.
Определение. Электромагнитная волна (ЭМВ) – электромагнитное поле, которое распространяется в пространстве с течением времени.
Примеры излучателей электромагнитных волн: колебательный контур (основной элемент радиопередатчика/приемника), солнце, лампочка, рентген-аппарат и др.
Замечание. Генрих Герц экспериментально подтвердил существование ЭМВ, используя для приема и передачи ЭМВ колебательные контуры, настроенные в резонанс (вибратор Герца).

Основные свойства ЭМВ:
1) Скорость распространения ЭМВ в вакууме – это скорость света ;
2) ЭМВ – это поперечная волна, векторы напряженности , магнитной индукции и скорости распространения взаимно перпендикулярны;

3) Если ЭМВ излучается колебательным контуром, то ее период и частота совпадают с частотой колебаний контура;
4) Как и для всех волн, длина ЭМВ рассчитывается по формуле .
Шкала электромагнитных волн :

Название диапазона	Описание	Использование в технике
Низкочастотное излучение	Источники излучения, как правило, приборы переменного тока	Нет областей массового применения
Радиоволны	Излучаются различными радиопередатчиками: мобильные телефоны, радиолокаторы, теле- и радиостанции и т.п. Длинные радиоволны при распространении могут огибать земную поверхность, короткие отражаются от ионосферы Земли, ультракороткие проходят сквозь ионосферу	Используются для передачи информации: телевидение, радио, интернет, мобильная связь и пр.
Инфракрасное излучение	Источниками являются все тела, и интенсивность излучения тем выше, чем больше температура тела. Практически во всем спектре является носителем теплового излучения	Приборы ночного видения, тепловизоры, инфракрасные обогреватели, низкоскоростные каналы связи
Видимый свет	Излучаются осветительными приборами, звездами и пр. Диапазон длин волн λ∈(380 нм; 700 нм). К восприятию этого излучения чувствительны глаза человека. Различные частоты (длины волн) воспринимаются человеком как различные цвета – от красного до фиолетового	Фото- и видеозаписывающая техника, микроскопы, бинокли, телескопы и т.п.
Ультрафиолетовое излучение	Основные источники: Солнце, ультрафиолетовые лампы. Воздействует на кожу человека так, что в умеренных дозах способствует выработке пигмента меланина и потемнению кожи, а при большой интенсивности приводит к ожогам. Способствует выработке в коже человека витамина группы D.	Обеззараживание воды и воздуха, аппараты проверки подлинности ценных бумаг, солярии
Рентгеновское излучение	Основными источниками являются рентгеновские трубки, в которых происходит быстрое торможение заряженных частиц. Рентгеновское излучение способно проникать сквозь вещество. Является вредоносным для живых организмов при излишнем облучении	Рентгенография, флюорография, досмотр вещей в аэропортах и т.п.
γ – излучение	Как правило, является одним из продуктов ядерных реакций. Это одно из самых высокоэнергетических и проникающих излучений. Является вредоносным и опасным для живых организмов	Дефектоскопия изделий, лучевая терапия, стерилизация, консервирование пищевых продуктов

Определение. Радиолокация – обнаружение и определение места нахождения различных объектов с помощью радиоволн. Она базируется, прежде всего, на свойствах отражения радиоволн.
Замечание. Для радиолокации используется прибор, который обычно называют радаром, его основные элементы – это передатчик и приемник.

– расстояние до объекта в радиолокации, м
Где t – время прохождения сигнала до цели и обратно, с
c – скорость света, м/с
Замечание. Принцип радиолокации аналогичен принципу эхолокации (см. конспект №30).
Ограничения в дальности обнаружения целей и в односторонней передаче сигнала:
1) Максимальная дальность обнаружения цели зависит от интервала времени между двумя последовательными импульсами радиолокатора ():
– максимальное расстояние радиолокации, м
2) Минимальная дальность обнаружения цели зависит от продолжительности импульса радиолокатора ():
– минимальное расстояние радиолокации, м
3) Дальность передачи сигнала ограничена формой Земли;
4) Дальность передачи сигнала ограничена мощностью радиопередатчика и чувствительностью принимающей антенны:
– минимальная мощность сигнала, который может принимать антенна (чувствительность), Вт
Где – мощность передатчика, Вт
S – площадь поверхности принимающей антенны, м²
R – расстояние от передатчика до антенны, м
Замечание. В 1-3 пунктах при определении дальности распространения сигнала не учитывается, что мощность передающей антенны и чувствительность принимающей ограничены.

Тема урока: Свойства электромагнитных волн. Распространение и применение электромагнитных волн.

Цель урока : повторить механические волны и их характеристики; понятие электромагнитной волны; их свойства, распространение и применение. Показать роль эксперимента в торжестве теории. Расширить кругозор учащихся.

Продолжить активизацию самостоятельной работы детей на уроке.

На доске плакат, на котором указываются этапы работы класса: “Вспоминай – смотри – делай выводы – поделись интересными идеями”.

Оборудование урока :

На столе комплект приборов для изучения свойств электромагнитных волн, громкоговоритель, выпрямитель универсальный ВУП, усилитель низкой частоты, провода.
Модель плоскополяризованной волны
Таблица №1 “Классификация радиоволн и область их применения”.
Таблица №2 “Распространение радиоволн”
Мультимедийное оборудование для демонстрации презентации, подготовленной учащимися..
У каждого учащегося листок с заданием (самостоятельная работа )
Портреты ученых (Д.Максвелл, Г.Герц, А.С.Попов)

Постановка задачи.

На уроке мы изучим свойства электромагних волн на примере радиоволн (от мм до долей сотен км). Особенностью их распространения и применения. Услышите интересные сообщения ваших одноклассников о их применении. На столе пред вами листочки с заданиями, которые по ходу урока вами будут заполнены.

Этапы урока :

Актуализация опорных знаний (фронтальная беседа)

Что такое волна?
Виды волн по направлению изменения физических величин и по их природе.
Характеристики волны: – длина волны (расстояние между соседними горбами (впадинами)); – частота колебаний; v – конечная скорость распространения.
Связь между ними.
Что такое электромагнитная волна?
Что общего между механическими и электромагнитными волнами (переносят энергию и имеют конечную скорость).

У электромагнитной волны нет горбов (впадин), в ней вектор напряженности электрического поля Е и магнитной индукции В изменяются по синусоидальному закону, взаимно перпендикулярны друг другу и направлению распространения волны. Демонстрируется модель электромагнитной волны, выполненная из цветной бумаги на спице. (При вращении ее создается впечатление, что вектора Е и В изменяются во всевозможных направлениях, перпендикулярных направлению ее движения). (рис. 65, стр.70 Физика-11, Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев)

II. Изучение нового материала .

Разрабатывая теорию электромагнитного поля Д.Максвелл в 60-х годах IXX века теоретически обосновал возможность существования электромагнитных волн (на основе составленных им дифференцированных уравнений) и даже вычислил скорость их распространения. Она совпала со скоростью света v=с=3*10 8 м/с. Это дало Максвеллу основание сделать заключение: свет – это один из видов электромагнитных волн.

Выводы Максвелла были признаны далеко не всеми физиками – современниками Максвелла. Требовалось экспериментальное подтверждение существования электромагнитных волн. Теория без практики мертва!

Такой эксперимент был выполнен в 1888 году немецким физиком Г.Герцем. Опыты Герца блестяще подтвердили теорию Максвелла. Но немецкий физик не видел перспективы их применения. А.С.Попов, русский физик, сумел найти им практическое применение, т.е. дал им путевку в жизнь. Была осуществлена безпроволочная связь с помощью электромагнитных волн.

Для получения электромагнитной волны необходимо создать колебания заряда высокой частоты. Это возможно осуществить в открытом колебательном контуре. Интенсивность излучения электромагнитной волны пропорциональна 4-й степени частоты. Низкочастотные колебания (звуковые) антенна не излучает.

Эксперимент: Современные технические устройства позволяют получить электромагнитные волны и изучить их свойства. Лучше использовать волны сантиметрового диапазона (=3см). Километровые волны излучаются специальным генератором сверхвысокой частоты (СВЧ). Генератор с помощью рупорной антенны излучает электромагнитные волны. Электромагнитная волна достигая приемника преобразуются в электрические колебания и усиливаются усилителем и подаются на громкоговоритель. Электромагнитные волны излучаются рупорной антенной в направлении от рупора. Приемная антенна в виде такого же рупора принимает волны, которые распространяются вдоль ее оси.(общий вид установки изображен на рис.81)

Демонстрируются свойства электромагнитных волн :

Прохождение и поглощение волн (картон, стекло, дерево, пластмасса и т.д.);
Отражение от металлической пластинки;
Изменение направления на границе диэлектрика (преломление);
Поперечность электромагнитных волн, доказывается поляризацией с помощью металлических стержней;
Интерференция;

Учащиеся после демонстрации самостоятельно записывают свойства электромагнитных волн (задание А).

Задание А .

Свойства электромагнитных волн:

Отражаются от… (проводников); (рис.82)
Проходят через… (диэлектрики);
Преломляются на границе… (диэлектрика); (рис.83)
Интерферируют - …;
Являются… (поперечными);

Таким образом, опыты доказали существование электромагнитных волн и помогли изучить их свойства.

Классификация электромагнитных волн – (радиоволн).

Обращается внимание учащихся на таблицу №1, на которой радиоволны распределены по видам, длинам, частотам и указана область применения их. После изучения они выполняют задание “В”:

Какие электромагнитные волны называют радиоволнами?
Какие радиоволны используются в:

А) радиовещании

Б) телевидении

В) космической связи

Таблица 1. Классификация радиоволн.

	,м	,МГц	Область применения
Сверх длинные	10 5 – 10 4	310 -3 – 310 -2	Радиотелеграфная связь, передача метеосводки и сигналов точного времени, связь с подводной лодкой.
Длинные волны	10 4 – 10 3	310 -2 – 310 -1	Радиовещания, радиотелеграфная связь и радиотелефонная связь, радиовещание.
Средние волны	10 3 – 10 2	3*10 -1 - 3	тоже
Короткие волны КВ	10 2 - 10	3 - 30	Радиовещание, радиотелеграфная связь, связь с космическими спутниками, радиолюбительская связь и др.
Ультракороткие волны УКВ	10 – 0,001	30 – 3*10 5	Радиовещание, телевидение, радиолюбительская, космическая и др.

Распространение радиоволн.

Как распространяется радиоволна – вопрос не второстепенный. На практике от решения этого вопроса зависит качество при приеме.

На распространение радиоволн влияют следующие факторы:

Физические и геометрические свойства поверхности Земли;
Наличие ионосферы, т.е. ионизированного газа на высоте 100 – 300 км;

Искусственные сооружения или объекты (дома, самолеты и т.п.)

Ионизация воздуха вызвана электромагнитным излучением Солнца и потоками заряженных частиц, излучаемых им. Проводящая ионосфера отражает радиоволны 10м. Но способность ионосферы отражать и поглощать радиоволны существенно меняется в зависимости от времени суток и времени года.

На таблице №2 (см. стр. 85 учебника) изображены наиболее типичные варианты распространения радиоволн разного диапазона около поверхности Земли. При прохождении радиоволн наблюдаются и интерференция, и дифракция (огибание выпуклой поверхности Земли)

Применение радиоволн.

Краткие сообщения учащихся с демонстрацией самостоятельно подготовленной презентации .

Радио, как средство связи
История сотовой связи
Спутниковая связь
Микроволновая терапия
Радиотелеметрия (стр.258-259, Н.М.Ливенцев, Курс физики для медицинских ВУЗов) – Печенкина Лариса.

Изучение нового материала окончено. Прошу выполнить задание “С”.

Определить на какой длине работают местные радиостанции: Самостоятельная работа

Вариант1. Частоты станций.

Радио РИМ = 101,7 МГц
Микс мастер = 102,5 МГц
НТВ = 99,8 МГц
СТВ = 105,7 МГц
Радио центр = 103,6 МГц
Виктория = 103,1 МГц

Варианты указаны на ваших листках.

Закрепление :

Почему зимой и ночью радиоприем лучше, чем летом и днем?
Почему радиоприемники плохо работают, когда машина проезжает под эстакадой или мостом?
Почему башни телецентра строят высокими?
Почему при работе на коротких волнах возникают зоны “молчания”?
Почему нельзя осуществить радиосвязь между подводными лодками, находящимися на некоторой глубине в океане?

Задание на дом: §§ 35,36,37, повторить §§ 28-30.

Конспект урока физики в 11 классе

Тема: «Электромагнитные волны»

Учитель: Бакурадзе Л.А.

Урок: 20

Дата: 14.11.2014

Цели урока:

Учебная: познакомить учащихся с особенностями распространения электромагнитных волн; историей изучения свойств этих волн;

Воспитательная: ознакомить учащихся с биографией Генриха Герца;

Развивающая: способствовать развитию интереса к предмету.

Демонстрации: слайды, видеоролик.

ПЛАН УРОКА

Оргмомент (1 мин.)

Повторение (5 мин.)

Изучение нового материала (20 мин.)

Закрепление (10 мин.)

Домашнее задание (2 мин.)

Итоги урока (2 мин.)

ХОД УРОКА

Оргмомент

(СЛАЙД № 1) . Сегодня познакомимся с особенностями распространения электромагнитных волн, отметим этапы создания теории электромагнитного поля и экспериментального подтверждения этой теории, остановимся на некоторых биографических данных.

Повторение

Для осуществления целей урока нам необходимо повторить некоторые вопросы:

Что такое волна, в частности механическая волна? (Распространение колебаний частиц вещества в пространстве)

Какие величины характеризуют волну? (длина волны, скорость волны, период колебаний и частота колебаний)

Какая математическая связь между длиной волны и периодом колебаний? (длина волны равна произведению скорости волны и периода колебаний)

(СЛАЙД № 2)

Изучение нового материала

Электромагнитная волна во многом схожа с механической волной, но есть и различия. Основное отличие состоит в том, что для распространения этой волны не нужна среда. Электромагнитная волна – результат распространения переменного электрического поля и переменного магнитного полей в пространстве, т.е. электромагнитного поля.

Электромагнитное поле создается ускоренно движущимися заряженными частицами. Его наличие относительно. Это особый вид материи, является совокупностью переменных электрического и магнитного полей.

Электромагнитная волна – распространение электромагнитного поля в пространстве.

(СЛАЙД № 3) (СЛАЙД № 3) (СЛАЙД № 3)

Схема распространения электромагнитной волны представлена на рисунке. Необходимо запомнить, что вектора напряженности электрического поля, магнитной индукции и скорости распространения волны взаимно перпендикулярны.

Этапы создания теории электромагнитной волны и ее практического подтверждения.

Майкл Фарадей (1831 г.)

(СЛАЙД № 4) Он претворил свой девиз в жизнь. Превратил магнетизм в электричество:

(СЛАЙД № 4)

Максвелл Джеймс Клерк (1864 г.)

(СЛАЙД № 5) Ученый-теоретик вывел уравнения, которые носят его имя.

(СЛАЙД № 5) Из этих уравнений следует, что переменное магнитное поле создает

(СЛАЙД № 5) вихревое электрическое поле,

(СЛАЙД № 5) а оно создает переменное магнитное поле. Кроме того, в его уравнениях была постоянная величина

(СЛАЙД № 5) – это скорость света в вакууме. Т.Е. из этой теории следовало, что электромагнитная волна распространяется в пространстве со скоростью света в вакууме. Поистине гениальная работа была оценена многими учеными того времени, а А. Эйнштейн говорил, что самым увлекательным во время его учения была теория Максвелла.

Генрих Герц (1887 г.)

(СЛАЙД № 6) . Генрих Герц родился болезненным ребенком, но стал очень сообразительным учеником. Ему нравились все предметы, которые изучал. Будущий ученый любил писать стихи, работать на токарном станке. После окончания гимназии Герц поступил в высшее техническое училище, но не пожелал быть узким специалистом и поступил в Берлинский университет, чтобы стать ученым. После поступления в университет Генрих Герц стремиться заниматься в физической лаборатории, но для этого необходимо было заниматься решением конкурсных задач. И он взялся за решение следующей задачи: обладает ли электрический ток кинетической энергией? Эта работа была рассчитана на 9 месяцев, но будущий ученый решил ее через три месяца. Правда, отрицательный результат, с современной точки зрения неверен. Точность измерения необходимо было увеличить в тысячи раз, что тогда не представлялось возможным.

Еще будучи студентом, Герц защитил докторскую диссертацию на «отлично» и получил звание доктора. Ему было 22 года. Ученый успешно занялся теоретическими исследованиями. Изучая теорию Максвелла, он показал высокие экспериментальные навыки, создал прибор, который называется сегодня антенной и с помощью передающей и приемной антенн осуществил создание и прием электромагнитной волны

(СЛАЙД № 6 ) и изучил все свойства этих волн.

(СЛАЙД № 6) Он понял, что скорость распространения этих волн конечна и равна (СЛАЙД № 6) скорости распространения света в вакууме. После изучения свойств электромагнитных волн он доказал, что они аналогичны свойствам света.

К сожалению, эта робота окончательно подорвала здоровье ученого. Сначала отказали глаза, затем заболели уши, зубы и нос. Вскоре он скончался.

Генрих Герц завершил огромный труд, начатый Фарадеем. Максвелл преобразовал представления Фарадея в математические формулы, а Герц превратил математические образы в видимые и слышимые электромагнитные волны.

Слушая радио, просматривая телевизионные передачи, мы должны помнить (СЛАЙД № 7) об этом человеке.

Не случайно единица частоты колебаний названа в честь Герца, и совсем не случайно первыми словами, переданными русским (СЛАЙД № 8) физиком А.С. Поповым с помощью беспроводной связи, были «Генрих Герц», зашифрованные азбукой Морзе.

Попов совершенствовал приемную и передающую антенну и вначале была осуществлена связь на расстоянии 250 м, затем на 600 м. И в 1899 году ученый установил радиосвязь на расстоянии 20 км, а в 1901 – на 150 км. В 1900 году радиосвязь помогла провести спасательные работы в Финском заливе. В 1901 году итальянский инженер Г. Маркони осуществил радиосвязь через Атлантический океан.

Закрепление

Ответьте на вопросы:

(СЛАЙД № 9)

Что такое электромагнитная волна?

(СЛАЙД № 9)

Кто создал теорию электромагнитной волны?

(СЛАЙД № 9)

Кто изучил свойства электромагнитных волн?

Заполните таблицу ответов в тетради, помечая номер вопроса.

(СЛАЙД № 10)

Решим задачу.

(СЛАЙД № 11)

Домашнее задание

(СЛАЙД № 12) Необходимо подготовить сообщения о различных видах электромагнитного излучения, перечислив их особенности и рассказать об их применении в жизни человека. Сообщение по длительности должно составлять пять минут. Темы сообщений:

Волны звуковой частоты

Радиоволны

СВЧ излучение

Инфракрасное излучение

Видимый свет

Ультрафиолетовое излучение

Рентгеновское излучение

Гамма излучение

Подведение итогов.

Спасибо за внимание и за работу!!!

Просмотр содержимого презентации
«+11 кл.Тема урока. Электромагнинтые волны. 20»

ФИЗИКА 11 класс ПРЕЗЕНТАЦИЯ УРОКА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ

Бакурадзе Л. А.

Электромагнитная волна – переменное электромагнитное поле, распространяющееся в пространстве

Излучение электромагнитных волн возникает при ускоренном движении электрических зарядов

Девиз:

«Превратить магнетизм в электричество»!!!

1831 г.

Открыл явление электромагнитной индукции

~ магнитное поле ~ электрический ток

Создал теорию электромагнитного поля (1864 г.)

~ магнитное поле

~ электрическое поле

~ электрическое поле

~ магнитное поле

Vв = с = сonst = 3∙10 8 м/с

Экспериментально обнаружил существование электромагнитных волн (1887 г.)

Изучил свойства электромагнитных волн
Определил скорость электромагнитной волны
Доказал, что свет – частный случай электромагнитной волны

Почему лампочка в приемной антенне изменяет свой накал при внесении металлического стержня?

Почему этого не происходит при замене металлического стержня на стеклянный?

Осуществил радиотелеграфную связь в Санкт-Петербурге (1895 г.)

Связь на расстояние

150 км (1901 г.)

Г. Маркони осуществил радиосвязь через Атлантический океан (1901 г.)

1. Что такое электромагнитная волна?

2. Кто создал теорию электромагнитной волны?

3. Кто изучил свойства электромагнитных волн?

Обратно пропорционально

Как зависит длина волны от частоты колебания?

Что произойдет с длиной волны, если период колебания частиц увеличится в 2 раза?

Увеличится в 2 раза

Как изменится частота колебания излучения при переходе волны в более плотную среду?

Не изменится

Что является причиной излучения электромагнитной волны?

Где используются электромагнитные волны?

Заряженные ч-цы, движущиеся с ускорением

Решите задачу

Краснодарский телецентр передает две несущие волны: несущая волна изображения с частотой излучения 93,2 Гц и несущая волна звука 94,2 Гц. Определить длины волн, соответствующие данным частотам излучения.

Подготовить сообщения о применении волн разной частоты и их особенностях (продолжительность сообщения 5 мин.)

Волны звуковой частоты
Радиоволны
СВЧ излучение
Инфракрасное излучение
Видимый свет
Ультрафиолетовое излучение
Рентгеновское излучение
Гамма излучение

Конспект урока по физике 11 класс.

Тема урока: Электромагнитные волны и их свойства.

Цель урока : повторить механические волны и их характеристики; понятие электромагнитной волны; их свойства, распространение и применение. Показать роль эксперимента в торжестве теории. Расширить кругозор учащихся.

План урока:

Повторение

Ознакомление с историей открытия электромагнитных волн:

Закон Фарадея (проведение опыта)

Гипотеза Максвелла(проведение опыта)

Графическое и математическое представление электромагнитной волны

График электромагнитной волны
Уравнения электромагнитной волны
Характеристики электромагнитной волны: скорость распространения, частота, период, амплитуда

Экспериментальное подтверждение существования электромагнитных волн.

Закрытый колебательный контур
Открытый колебательный контур. Опыты Герца

Свойства электромагнитных волн

Актуализация знаний

Рефлексия

Получение домашнего задания

Оборудование:

Компьютер

Интерактивная доска

Проектор

Катушка индуктивности

Гальванометр

Программно-аппаратный цифровой измерительный комплекс лабораторного оборудования «Научные развлечения»
Персональные готовые карточки с графическим представлением электромагнитной волны, основными формулами и домашним заданием (Приложение 1)
Видеоматериал из электронного приложения к комплекту Физика 11 класс

ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ УЧИТЕЛЯ	Информационная карта	ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ УЧЕНИКА
Мотивационный этап –Введение в тему урока
Дорогие ребята! Сегодня мы с вами приступим к изучению последнего раздела в большой теме «Колебания и волны» к электромагнитным волнам. Мы узнаем историю их открытия, познакомимся с учеными, приложившим к этому свои руки. Узнаем как смогли впервые получить электромагнитную волну. Изучим уравнения, график и свойства электромагнитных волн. Для начала, давайте вспомним, что такое волна и какие виды волн вы знаете?		Волна- это колебания, распространяющиеся во времени. Волны бывают механические и электромагнитные.
Механические волны – разнообразны, они распространяются в твердых, жидких, газообразных средах, можем ли мы их засечь с помощью наших органов чувств? Приведите примеры.		Да, в твердых средах – это могут быть землетрясения, колебания струн музыкальных инструментов. В жидкости- волны на море, в газах - это распространения звуков.
С электромагнитными волнами не все так просто. Мы с вами находимся в классе и совершенно не чувствуем и не осознаем какое количество электромагнитных волн пронизывает наше пространство. Может кто-то из вас уже может привести примеры волн, которые здесь присутствуют?		Радиоволны Телевизионные волны Излучения мобильных телефонов и оргтехники
К электромагнитным излучениям относятся и радиоволны и свет от Солнца и рентген и радиация и многое другое. Если бы мы визуализировали бы их, то за таким огромным количеством электромагнитных волн не смогли бы увидеть друг друга. Они служат главным носителем информации в современной жизни и в то же время являются мощным отрицательным фактором, воздействующим на наше здоровье.
Организация деятельности учащихся по созданию определения электромагнитной волны
Сегодня мы с вами пройдем по следам великих ученых физиков, открывших и сгенерировавших электромагнитные волны, узнаем, какими уравнениями они описываются, исследуем их свойства и характеристики. Записываем тему урока «Электромагнитные волны»
Мы с вами знаем, что в 1831г. Английский физик Майкл Фарадей экспериментально открыл явление электромагнитной индукции.В чем оно проявляется? Давайте повторим один из его опытов.Какова формула закона?	Учащимся проводится опыт Фарадея	Изменяющееся во времени магнитное поле приводит к появлению ЭДС индукции и индукционного тока в замкнутом контуре.
Да, в замкнутом контуре появляется индукционный ток, который мы регистрируем с помощью гальванометра
Таким образом, Фарадей опытным путем показал, что между магнетизмом и электричеством существует прямая динамическая связь. При этом, не получивший систематического образования и слабо владевший математическими методами Фарадей не мог подтвердить свои опыты теорией и математическим аппаратом. В этом ему помог другой выдающийся английский физик Джеймс Максвелл (1831-1879)
Максвелл дал несколько иную трактовку закону электромагнитной индукции: « Всякое изменение магнитного поля порождает в окружающем пространстве вихревое электрическое поле, силовые линии которого замкнуты» Итак, даже если проводник не замкнут, изменение магнитного поля вызывает в окружающем пространстве индукционное электрическое поле, которое является вихревым. Каковы свойства вихревого поля?		Свойства вихревого поля: Его линии напряженности замкнуты Не имеет источников
Также нужно добавить, что работа сил поля по перемещению пробного заряда по замкнутому пути равна не нулю, а ЭДС индукции Кроме того Максвелл выдвигает гипотезу о существовании обратного процесса. Как вы думаете, какую?		«Изменяющееся во времени электрическое поле порождает в окружающем пространстве магнитное поле»
А как мы можем получить изменяющееся во времени электрическое поле?		Изменяющимся во времени током
Что представляет из себя ток?		Ток- упорядоченно движущиеся заряженные частицы, в металлах- электроны
Тогда как они должны двигаться, чтобы ток был переменным?		С ускорением
Правильно, именно ускоренные движущиеся заряды вызывают переменное электрическое поле. Теперь попробуем зафиксировать изменение магнитного поля с помощью цифрового датчика, поднося его к проводам с переменным током	Ученик проводит эксперимент по наблюдению изменений магнитного поля	На экране компьютера мы наблюдаем, что при поднесении датчика к источнику переменных токов и его фиксации происходит непрерывное колебание магнитного поля, а значит перпендикулярно ему возникает переменное электрическое поле
Таким образом, возникает непрерывная взаимосвязанная последовательность: изменяющееся электрическое поле порождаем переменное магнитное, которое своим явлением снова порождает изменяющееся электрическое поле и т.д. Однажды начавшийся в некоторой точке процесс изменения электромагнитного поля будет далее непрерывно захватывать все новые и новые области окружающего пространства. Распространяющееся переменное электромагнитное поле и есть электромагнитная волна.
Итак, гипотеза Максвелла была лишь теоретическим предположением, не имеющим экспериментального подтверждения, однако на ее основе ему удалось вывести систему уравнений, описывающую взаимные превращения магнитного и электрического полей и даже определить их некоторые свойства.	Ребятам раздаются персональные карточки с графиком и формулами
Выкладки Максвелла:
Организация деятельности учащихся на определение скорости электромагнитных волн и других характеристик

		ξ-диэлектрическая проницаемость вещества, мы считали емкость конденсатора, 𝛍- магнитная проницаемость вещества – характеризуем магнитные свойства веществ, показывает будет вещество парамагнетиком, диамагнетиком или ферромагнетиком
Давайте рассчитаем скорость электромагнитной волны в вакууме, тогда ξ = 𝛍=1		Ребята рассчитывают скорость , после чего проверяем все на проекторе
Длина, частота, циклическая частота и период колебаний волны вычисляются по знакомым нам из механики и электродинамике формулам, напомните мне их пожалуйста.		Ребята записывают на доске формулы λ=υТ, , , проверяем их правильность на слайде
Максвелл также теоретически вывел формулу энергии электромагнитной волны, причем . W эм ~ 𝛚 4 Значит, чтобы легче зафиксировать волну, необходимо, чтобы она была высокой частоты.
Теория Максвелла вызвала резонанс в физическом обществе, но экспериментально он не успел подтвердить свою теорию, тогда эстафету подхватил германский физик Генрих Герц (1857- 1894). Удивительно, но Герц хотел опровергнуть теорию Максвелла, для этого он придумал простое и гениальное решение по получению электромагнитных волн.
Давайте вспомним, где мы уже наблюдали взаимное превращение электрической и магнитной энергий?		В колебательном контуре.
В закрытом колебательном контуре, из чего он состоит?		Это цепь, состоящая из конденсатора и катушки, в которой происходят взаимные электромагнитные колебания
Все верно, только колебания происходили «внутри» цепи и главной задачей ученых стало генерирование этих колебаний в пространство и, естественно, их регистрация. Мы уже сказали, что энергия волны прямо пропорциональна четвертой степени частоты . W эм ~ν 4 .Значит, чтобы легче зафиксировать волну, необходимо, чтобы она была высокой частоты. Какой формулой определяется частота в колебательном контуре?		Частота колебаний в закрытом контуре
Что мы можем сделать, чтобы увеличить частоту?		Уменьшить емкость и индуктивность, а значит уменьшить количество витков в катушке и увеличить расстояние меду пластинами конденсатора.
Тогда Герц постепенно «распрямил» колебательный контур, превратив его в стержень, названный им "вибратором". Вибратор состоял из двух проводящих сфер диаметром 10-30 см, укрепленных на концах проволочного разрезанного посредине стержня. Концы половин стержня в месте разреза оканчивались небольшими полированными шариками, образуя искровой промежуток в несколько миллиметров. Сферы подсоединялись ко вторичной обмотке катушки Румкорфа, являвшейся источником высокого напряжения.
Индуктор Румкорфа создавал на концах своей вторичной обмотки очень высокое, порядка десятков киловольт, напряжение, заряжающее сферы зарядами противоположных знаков. В определенный момент напряжение между шарами было больше напряжения пробоя и в искровом промежутке вибратора возникалаэлектрическая искра , происходило излучение электромагнитных волн.
Давайте вспомним явление грозы. Молния – это та же искра. Как появляется молния?	Рисунок на доске:	Если между землей и небом возникает большая разность потенциалов, происходит «замыкание» цепи – возникает молния, ток проводится через воздух, несмотря на то, что он диэлектрик, напряжение снимается.
Таким образом, Герцу удалось сгенерировать э-м волну. Но надо еще её зарегистрировать, для этой цели в качестве детектора, или приемника, Герц использовал кольцо (иногда прямоугольник) с разрывом - искровым промежутком, который можно было регулировать. Переменное электромагнитное поле возбуждало в детекторе переменный ток, если частоты вибратора и приемника совпадали, происходил резонанс и в приемнике также возникала искра, которую визуально можно былозафиксировать.
Своими опытами Герц доказал: 1)существование электромагнитных волн; 2)волны хорошо отражаются от проводников; 3)определил скорость волн в воздухе (она примерно равна скорости в вакууме). Проведем опыт по отражению электромагнитных волн	Показывается опыт по отражению электромагнитных волн: телефон ученика убирается в полностью металлический сосуд и друзья пытаются ему дозвониться. Сигнал не проходит	Ребята отвечают на вопрос опыта, почему нет сигнала сотовой связи.
Теперь давайте посмотрим видеофрагмент по свойствам электромагнитных волн и запишем их. Отражение э-м волн: волны хорошо отражаются от металлического листа, причем угол падения равен углу отражения Поглощение волн: э-м волны частично поглощаются при переходе через диэлектрик Преломление волн: э-м волны меняют свое направление при переходе из воздуха в диэлектрик Интерференция волн: сложение волн от когерентных источников (подробнее изучим в оптике) Дифракция волн – отгибание волнами препятствий	Показывается видеофрагмент « Свойства электромагнитных волн»
Сегодня мы с вами узнали историю электромагнитных волн от теории до эксперимента. Итак, ответьте на вопросы: Кто открыл закон о возникновении электрического поля при изменении магнитного? В чем заключалась гипотеза Максвелла о порождении изменяющего магнитного поля? Что такое электромагнитная волна? На каких векторах она построена? Что произойдет с длиной волны, если частоту колебания заряженных частиц увеличить в 2 раза? Какие свойства электромагнитных волн вы запомнили?		Ответы ребят: Фарадей – экспериментально открыл закон ЭДС и Максвелл расширил это понятие в теории Изменяющееся во времени электрическое поле порождает в окружающем пространстве магнитное поле Распространяющееся в пространстве электромагнитное поле Напряженность, магнитная индукция, скорость Уменьшится в 2 раза Отражение, преломление, интерференция, дифракция, поглощение
Рефлексия Электромагнитные волны имеют различное применение в зависимости от своей частоты или длины волны. Они несут человечеству пользу и вред, поэтому к следующему уроку подготовьте сообщения или презентации на следующие темы: Как я использую электромагнитные волны Электромагнитное излучение в космосе Источники электромагнитного излучения у меня дома, их влияние на здоровье Воздействие электромагнитного излучения от сотового телефона на физиологию человека Электромагнитное оружие А также решите к следующему занятию задачи: Частота вещания радиостанции «Маяк» в Московском регионе составляет 67,22Мгц. На какой длине волны работает эта радиостанция. Сила тока в открытом колебательном контуре изменяется по закону i =0.5 cos 410* 5 π t . Найдите длину излучаемой волны.	Задачи на карточках.
Спасибо за внимание!