Elektromágneses mező. Előadás a témában: "Elektromágneses mező" Előadás az elektromágneses mezők témában

Tanterv

• 1. Felmérés a „Váltóáram beszerzése” témában
• 2. Elektromágneses tér.
• 3. Elektromágneses hullámok.
• 4. Konszolidáció.
• 5. Házi feladat
• Felhasznált források
• www.College.ru
• Képek az internetről.
• A. V. Peryskin. Fizika-9.

• Michael Faraday
• (1791-1867)
• Elektromágneses indukció

• James Clark Maxwell
• (1831-1879)
• Elektromágneses mező

• Az elektromos áram elektromos mező jelenlétében lép fel.
• És ha eltávolítja a vezetőt, akkor marad a mező?
• Milyen mező ez?
• Elektromos, örvénylő.

• A mágneses tér időbeli változása váltakozó elektromos mezőt, az elektromos tér időbeli változása pedig váltakozó mágneses teret eredményez.

• Heinrich Rudolf Hertz
• (1857-1894)
• Kísérletileg bizonyította az E M V létezését

• Alekszandr Sztyepanovics Popov (1859-1906)
• Kommunikációra használt E M V

• ez a térben a közeg tulajdonságaitól függően véges sebességgel terjedő elektromágneses tér.
• Az elektromágneses hullámok forrása a felgyorsult mozgó elektromos töltések.

• Az elektromágneses hullám megjelenését a töltött részecske felgyorsult mozgása magyarázza

• Az elektromos töltések rezgését elektromágneses sugárzás kíséri, amelynek frekvenciája megegyezik a töltéslengés frekvenciájával.

• - nemcsak anyagban, hanem vákuumban is terjedni; - vákuumban fénysebességgel terjednek
• (C = 300 000 km/s); - ezek keresztirányú hullámok; - ezek utazó hullámok (transzfer energia).

• A körülöttünk lévő minden teret áthatja az elektromágneses sugárzás. A nap, a minket körülvevő testek és az adóantennák elektromágneses hullámokat bocsátanak ki, amelyek rezgési frekvenciájuktól függően eltérő elnevezést kapnak.
• A rádióhullámok elektromágneses hullámok (10000-0,005m-nél nagyobb hullámhosszúságúak), amelyeket jelek (információk) vezeték nélküli távolságra történő továbbítására használnak.

• A rádiókommunikációban a rádióhullámokat az antennában folyó nagyfrekvenciás áramok hozzák létre. A különböző hullámhosszú rádióhullámok eltérően terjednek.

• A 0,005 m-nél kisebb, de 770 nm-nél nagyobb hullámhosszú, azaz a rádióhullám-tartomány és a látható fény tartománya között elhelyezkedő elektromágneses sugárzást infravörös sugárzásnak (IR) nevezzük. Infravörös sugárzást bármely felhevült test bocsát ki. Az infravörös sugárzás forrásai a kályhák, vízmelegítő radiátorok és elektromos izzólámpák. Speciális eszközök segítségével az infravörös sugárzás látható fénnyé alakítható, és a felhevült tárgyakról teljes sötétségben készíthetünk képeket. Az infravörös sugárzást festett termékek, épületfalak és fa szárítására használják.

• A látható fény körülbelül 770-380 nm hullámhosszú sugárzást foglal magában, a vöröstől az ibolya fényig. Az elektromágneses sugárzás spektrumának ezen részének jelentősége az emberi életben rendkívül nagy, mivel az ember szinte minden információt látás útján kap az őt körülvevő világról. A fény a zöld növények fejlődésének előfeltétele, ezért szükséges feltétele a földi élet létének.

• A szem számára láthatatlan, az ibolya fényénél rövidebb hullámhosszú elektromágneses sugárzást ultraibolya sugárzásnak (UV) nevezik, amely elpusztíthatja a kórokozó baktériumokat, ezért széles körben alkalmazzák az orvostudományban. Az ultraibolya sugárzás a napfény összetételében olyan biológiai folyamatokat idéz elő, amelyek az emberi bőr sötétedéséhez - barnuláshoz - vezetnek. A gázkisüléses lámpákat ultraibolya sugárzás forrásaként használják az orvostudományban. Az ilyen lámpák csövei kvarcból készülnek, átlátszóak az ultraibolya sugárzásnak; Ezért nevezik ezeket a lámpákat kvarclámpáknak.

• szemnek láthatatlan. Jelentős elnyelés nélkül haladnak át jelentős anyagrétegeken, amelyek a látható fény számára átlátszatlanok. A röntgensugarakat az alapján érzékelik, hogy bizonyos kristályokban bizonyos fényt keltenek, és a fényképészeti filmre hatnak. A röntgensugarak vastag anyagrétegekbe való behatolási képességét az emberi belső szervek betegségeinek diagnosztizálására használják.

• A technológiában a röntgensugárzást különféle termékek és hegesztési varratok belső szerkezetének ellenőrzésére használják. A röntgensugárzásnak erős biológiai hatása van, és bizonyos betegségek kezelésére használják.

• A gammasugárzás olyan elektromágneses sugárzás, amelyet gerjesztett atommagok bocsátanak ki, és az elemi részecskék kölcsönhatásából erednek.

• TUDOD?
• A diszkókban ultraibolya lámpákat használnak, amelyek alatt a fényanyag világítani kezd. Ez a sugárzás viszonylag biztonságos az állatok és a növények számára. A mesterséges barnításhoz és a gyógyászatban használt UV lámpák szemvédelmet igényelnek, mert átmeneti látásvesztést okozhat. A helyiségek fertőtlenítésére használt UV-baktericid lámpák rákkeltő hatást fejtenek ki a bőrre és égetik a növény leveleit.
• Az emberi test elektromos és mágneses mezők forrása is. Minden szervnek saját elektromágneses mezője van. Az élet során az ember mezője folyamatosan változik. Az emberi elektromágneses terek meghatározásának legfejlettebb eszköze az encephalográf. Lehetővé teszi a mező pontos mérését a fej különböző pontjain, és ezekből az adatokból visszaállíthatja az elektromos aktivitás eloszlását az agykéregben. Az encephalograph segítségével az orvosok számos betegséget diagnosztizálnak.

• Milyen esetben jelenik meg az EM hullám a térben?
• 1. Egyenáram folyik át a vezetőn.
• 2. egy töltött részecske változó sebességgel, egyenes vonalban mozog.
• 3. A töltött részecske egyenletesen és egyenesen mozog.
• 4. A mágnes egy acél állványon fekszik.

• Az EM hullámok különböznek a hanghullámoktól
• 1. Nincsenek hullámok visszaverődése két közeg határáról.
• 2. Diffúzió vákuumban.
• 3. Időszak.
• 4. Hullámhossz.

• Ki jósolta meg az elektromágneses hullámok létezését?
• 1. H. Oersted
• 2. M. Faraday
• 3. J.C. Maxwell
• 4. G. Hertz

• Rendezd a hullámok sorozatát növekvő frekvenciába:
• 1. ultraibolya.
• 2. Infravörös sugárzás
• 3. Röntgenfelvételek.
• 4. Látható fény.

• 51., 52. §
• Válaszolj a kérdésekre.
• Írjon 2-3 kérdést a szöveghez válaszok megválasztásával.
• Ismerje meg a definíciókat.

1. dia

2. dia

3. dia

4. dia

5. dia

6. dia

7. dia

Az óra típusa: Meglévő tudásra épülő tudás elsajátításának lecke (általánosító és rendszerezés elemekkel).

Az óra céljai:

nevelési: megismételni és általánosítani a tanulók elektromos és mágneses terekkel kapcsolatos ismereteit; bevezetni az elektromágneses tér fogalmát; hogy a tanulókban elképzelést alkosson az elektromos és mágneses mezőkről, mint egyetlen egészről - egyetlen elektromágneses mezőről.

• fejlesztés : a mentális tevékenység aktiválása (összehasonlításképpen); az összehasonlításhoz, a minták azonosításához, az általánosításhoz és a logikus gondolkodáshoz szükséges készségek fejlesztése.
• nevelési : fejleszti a nehézségek leküzdésének képességét, meghallgatja az ellenfeleit, megvédi álláspontját, tisztel másokat.

Az oktatási tevékenység szervezésének formái: frontális, egyéni.

Tanítási módok: részleges keresés ( heurisztikus beszélgetés), programozás tanítása (kérdések vannak feltéve), klaszter módszer, az órát szemléltető előadás kíséri

Az oktatás eszközei: projektor, PC.

Az ellenőrzés típusai: végső ellenőrzés az órán végzett tevékenység eredményei alapján.

Tanterv

1.Az óra kezdetének megszervezése.

1. Az ismeretek aktualizálása, összegzése
2. Új anyagok tanulása.

4. Az ismeretek, készségek és képességek megszilárdítása. Klaszter módszer

1. Házi feladat.
2. Reflexió és osztályozás.

Az órák alatt

ÉN.Az óra kezdetének megszervezése.

1. dia Óra témája

A vizsgált téma jelentőségének indoklása Elég régóta foglalkozunk elektromos és mágneses jelenségekkel. Elérkezett az idő, hogy a kapott információkat összegezzük, lehetőség szerint rendszerezzük, és a különböző elektromágneses jelenségeket egységük és általánosságuk szempontjából vizsgáljuk meg.

Célok és óraterv megfogalmazása

II. Az ismeretek aktualizálása, összegzése

2. dia Az elektromosság és a mágnesesség kapcsolata

Hogyan magyarázták a mágneses és elektromos mezőket egészen a 19. század elejéig? Kialakult közöttük kapcsolat, vagy két teljesen független jelenségként fogták fel őket?

Kérem, emlékezzen, milyen jelenségek jelezték az elektromosság és a mágnesesség kapcsolatát?

Mely tudósok járultak hozzá az elektromosság és a mágnesesség kapcsolatának elméletének kidolgozásához?

3. dia Oersted portréja

4. dia Oersted tapasztalata

Magyarázza el az ábrán ábrázolt Oersted kísérletének lényegét?

Mit sikerült Oerstednek megállapítania?

5. dia Ampere portréja

6. dia Ampere törvénye

Mi látható a képen? (mágneses mező hatása egy áramvezető vezetőre)

Milyen paraméterek határozzák meg a mágneses térbe helyezett áramvezetőre ható erőt?

Hogyan határozható meg ennek az erőnek az iránya?

Fogalmazd meg az Ampere-törvényt!

Hogyan fog kölcsönhatásba lépni két áramvezető vezeték? (2. ábra a dián)

Emlékezzünk arra, hogy Ampere milyen hipotézist terjesztett elő a testek mágneses tulajdonságainak magyarázatára?

7. dia Faraday portréja

8. dia Elektromágneses indukció

Milyen jelenséget figyelhetett meg Faraday? Mi az általa végzett kísérletek lényege? (magyarázza a dián látható diagram alapján)

Milyen más módon figyelhető meg az indukált áram megjelenése? (2. ábra a dián)

Milyen következtetést vont le Faraday kísérleteiből?

Fogalmazzuk meg az elektromágneses indukció jelenségének lényegét.

9. dia Összegzés és összegzés

Milyen általános következtetéseket lehet levonni a 19. század három nagy felfedezése alapján? Hogyan függ össze az elektromosság és a mágnesesség?

Tehát a 19. század közepére. ismert volt:

1. Az elektromos áram (mozgó töltések) mágneses teret hoz létre maga körül.
2. Az állandó mágneses tér orientáló hatással van az áramot vezető vezetőre (és mozgó töltésekre)
3. A váltakozó mágneses tér képes elektromos áramot generálni (azaz elektromos téren keresztül a töltött részecskék irányított irányba mozogni)

És egy skót azon tűnődött,Használjon rávezető kérdéseket, hogy megpróbálja rávezetni a tanulókat ugyanarra a gondolatra):

ha egy váltakozó mágneses tér elektromos teret hoz létre, akkor nincs-e inverz folyamat a természetben? Az elektromos tér viszont nem generál mágneses teret??

III. Új anyagok tanulása.(vezető kérdések, heurisztikus beszélgetés kíséretében)

10. dia Maxwell portréja

11. dia Maxwell hipotézise

Mit lehet feltételezni a fentiek alapján? Mi fog történni, ha megváltozik a mágneses mező (Maxwell hipotézise)

Maxwell hipotézise: Amikor egy elektromos tér idővel változik, mágneses teret hoz létre.

A hipotézist kísérlettel kell megerősíteni.

Hogyan lehet váltakozó elektromos teret előállítani?

1. ábra Kondenzátor elektromos tere.

A kondenzátor feltöltésekor a lemezek közötti térben változó elektromos mező van .

Gondoljuk végig, hogyan nézhet ki a váltakozó elektromos tér által keltett mágneses tér? (ehhez felidézhetünk és analógiát vonhatunk le egy áramvezető által keltett mágneses térrel)

2. ábra Változó elektromos tér örvény mágneses teret hoz létre

A változó elektromos tér ugyanazt a mágneses teret hozza létre, mintha egy kondenzátor lemezei között elektromos áram lenne.

12. dia A B mágneses indukciós vektor iránya:

A generált mágneses tér mágneses indukciójának vonalai lefedik az elektromos térerősség vonalait.

Amikor az elektromos térerősség növekszik, a mágneses indukciós vektor iránya jobb oldali csavart képez az E vektor irányával. Ha csökken, akkor bal oldali csavart ( magyarázó rajz) .

Amikor a mágneses tér megváltozik, a kép hasonló ( magyarázó rajz) .

Milyen következtetést sugall ez?

13. dia Maxwell levezetése

A mezők külön-külön, egymástól függetlenül nem léteznek.

Lehetetlen váltakozó mágneses mező létrehozása anélkül, hogy egyidejűleg ne hoznánk létre elektromos mezőt a térben. És fordítva,

Váltakozó elektromos tér nem létezik mágneses tér nélkül.

Az elektromos és mágneses mezők egyetlen egész megnyilvánulása - ELEKTROMÁGNESES MEZŐ.

Nem kevésbé fontos az a tény, hogy elektromos tér mágneses tér nélkül, és fordítva, csak létezhet bizonyos vonatkoztatási rendszerekkel kapcsolatban.

Így a nyugalmi töltés csak elektromos mezőt hoz létre. De a töltés csak egy bizonyos vonatkoztatási rendszerhez képest nyugalomban van, egy másikhoz képest pedig elmozdul, és ezért mágneses teret hoz létre.

14. dia Az elektromágneses tér definíciója

Elektromágneses mező- az anyag speciális formája, amelyen keresztül az elektromosan töltött részecskék közötti kölcsönhatás lép fel.

A vákuumban kialakuló elektromágneses teret az E elektromos térerősség-vektor és a B mágneses indukció jellemzi, amelyek meghatározzák a térből álló és mozgó töltött részecskékre ható erőket.

15. dia Következtetés

1864-ben J. Maxwell megalkotja elektromágneses tér elmélet, amely szerint az elektromos és mágneses mezők egyetlen egész - az elektromágneses tér - egymással összefüggő összetevőiként léteznek.

Ez az elmélet a egyetlen nézőpontja magyarázta az összes korábbi elektrodinamikai vizsgálat eredményét

IV. Az ismeretek, készségek és képességek megszilárdítása. Klaszter módszer

Kulcsszó: „Elektromágneses mező”

V. Házi feladat: § 17

VI. Reflexió és osztályozás.

Elektromágneses hullám skála

EMF források

EMR források

f=3 300 Hz (ipari frekvenciák)

nagyfeszültségű vezetékek, elektromos vezetékrendszerek, transzformátor alállomások, kapcsolóberendezések.

védelmi és automatizálási eszközök, vasúti és városi közlekedés (metró, trolibusz, villamos, irodai berendezések) stb.

f=60 kHz 300 GHz (rádiófrekvenciák)

berendezések nagyfrekvenciás elemei (induktorok, transzformátorok, kondenzátorok),

katódsugárcsövek, radarállomások, személyi számítógépek, mobiltelefonok, orvosi berendezések stb.

Elektromágneses mező

E B H

B – karakterisztikus impedancia

vezetőképes közeg, Ohm (vákuumhoz és levegőhöz = 377 Ohm)

E – EF intenzitás, V/m N – MF intenzitás, A/m

Energiaáram-sűrűség (PED) – Az elektromágneses hullámok által 1 s alatt átvitt átlagos energia 1 m-es területen 2 , a hullámmozgásra merőlegesen, W/m 2 .

q P 2 E 2 E H

4 r 377

P – generátor teljesítmény, W r – távolság a generátortól,

Elektromágneses hullámképző zónák

I. közel (indukciós zóna)

Az EMF hatása az emberi testre

Hőhatás

EMF expozíció

Az EMF-expozíció mértékét befolyásoló fő tényezők:

1. frekvenciatartomány f, Hz (vagy λ, m).

2. hatás intenzitása E, H, q;

3. expozíció időtartama, h;

4. a besugárzás természete és módja;

5. a besugárzott felület mérete;

6. kísérő tényezők jelenléte (megnövekedett környezeti hőmérséklet, röntgensugárzás jelenléte stb.);

7. test jellemzői

Biológiai

hatás

EMP védelmi intézkedések

Az EMF paraméterek normalizálása

Főbb szabályozási dokumentumok:

GOST 12.1.002-84 SSBT. Ipari frekvenciájú elektromos mezők. Megengedett feszültségszintek és a munkahelyi ellenőrzés követelményei.

SanPiN 2.2.4.1191-03 EMF ipari körülmények között.

GOST 12.1.006-84* SSBT. Rádiófrekvenciák elektromágneses mezői. Megengedett szintek a munkahelyeken és az ellenőrzés követelményei.

Az EMF szabványosítása

1. ipari frekvencia f = 3–300 Hz

(GOST 12.1.002-84 és SanPiN 2.2.4.1191-03)

tényleges tartózkodási idő: = (E)

Az ED-ben maradás feszültség alatt:

≤5 kV/m megengedett egész munkanapon.

5kV/m

50 E 2

20kV/m

25 kV/m feletti feszültségnél védőfelszerelés nélkül tartózkodni tilos

Az EMF szabványosítása

2. rádiófrekvencia tartomány f = 60 kHz–300 MHz (HF és UHF)

(GOST 12.1.006-84* és SanPiN 2.2.4.1191-03)

elektromos és mágneses térerősség:

EN E, EN N, – az energiaterhelés legnagyobb megengedett értékei a szerint

a tér elektromos és mágneses összetevőit [(V/m)2 ·h] és [(A/m)2 ·h] táblázatban adjuk meg a frekvenciától függően.

3. rádiófrekvencia tartomány f = 300 MHz – 300 GHz (mikrohullám)

megengedett energiaáram-sűrűség

q HU q

külön-

ENq – az energiaterhelés legnagyobb megengedett értéke a PES szerint [(W/m)2 h] ENq =2 (W/m)2 h

A műszak alatti expozíciós időtől függetlenül a q értéke nem haladhatja meg a 10 W/m2-t

Szervezeti védelmi intézkedések

képzés és gyakorlat az EMF-forrásokkal való munkához;

18 év alatti személyek és várandós nők EMF-forrásokkal való munkavégzésének megtiltása;

orvosi vizsgálatok (munkavállalás előtti és időszakos)

berendezések szabályozott karbantartása (időszakos ellenőrzések, berendezések javítási ütemterve);

szabályozott munkarend (az érintett területen töltött idő korlátozása - idővédelem);

add hozzá. szabadság, csökkentett munkaidő