Campo elettromagnetico. Presentazione sul tema: "Campo elettromagnetico" Presentazione sul tema Campi elettromagnetici

Piano di lezione

• 1. Sondaggio sull'argomento "Ottenere corrente alternata"
• 2. Campo elettromagnetico.
• 3. Onde elettromagnetiche.
• 4. Consolidamento.
• 5. Compiti a casa
• Fonti utilizzate
• www.College.ru
• Immagini da Internet.
• A.V. Perishkin. Fisica-9.

• Michael Faraday
• (1791-1867)
• Induzione elettromagnetica

• James Clark Maxwell
• (1831-1879)
• Campo elettromagnetico

• La corrente elettrica si verifica in presenza di un campo elettrico.
• E se togli il conduttore, il campo rimane?
• Che campo è questo?
• Elettrico, vortice.

• Qualsiasi cambiamento nel campo magnetico nel tempo dà origine a un campo elettrico alternato, e qualsiasi cambiamento nel campo elettrico nel tempo dà origine a un campo magnetico alternato.

• Heinrich Rudolf Hertz
• (1857-1894)
• Dimostrata sperimentalmente l'esistenza di E M V

• Aleksandr Stepanovič Popov (1859-1906)
• Utilizzato E M V per la comunicazione

• si tratta di un campo elettromagnetico che si propaga nello spazio con una velocità finita dipendente dalle proprietà del mezzo.
• La sorgente delle onde elettromagnetiche sono cariche elettriche in movimento accelerato.

• La comparsa di un'onda elettromagnetica è spiegata dal movimento accelerato di una particella carica

• Le oscillazioni delle cariche elettriche sono accompagnate da radiazioni elettromagnetiche aventi una frequenza pari alla frequenza delle oscillazioni di carica.

• - propagarsi non solo nella materia, ma anche nel vuoto; - propagarsi nel vuoto alla velocità della luce
• (C = 300.000 km/s); - queste sono onde trasversali; - queste sono onde viaggianti (trasferimento di energia).

• Tutto lo spazio intorno a noi è permeato di radiazioni elettromagnetiche. Il sole, i corpi che ci circondano e le antenne trasmittenti emettono onde elettromagnetiche che, a seconda della loro frequenza di oscillazione, hanno nomi diversi.
• Le onde radio sono onde elettromagnetiche (con una lunghezza d'onda compresa tra oltre 10.000 ma 0,005 m), utilizzate per trasmettere segnali (informazioni) a distanza senza fili.

• Nelle comunicazioni radio, le onde radio sono create da correnti ad alta frequenza che fluiscono in un'antenna. Le onde radio di diverse lunghezze d'onda viaggiano in modo diverso.

• La radiazione elettromagnetica con una lunghezza d'onda inferiore a 0,005 m ma superiore a 770 nm, cioè compresa tra la gamma delle onde radio e la gamma della luce visibile, è chiamata radiazione infrarossa (IR). La radiazione infrarossa viene emessa da qualsiasi corpo riscaldato. Le fonti di radiazione infrarossa sono stufe, radiatori per il riscaldamento dell'acqua e lampade elettriche a incandescenza. Con l'aiuto di dispositivi speciali, la radiazione infrarossa può essere convertita in luce visibile e si possono ottenere immagini di oggetti riscaldati nella completa oscurità. La radiazione infrarossa viene utilizzata per l'essiccazione di prodotti verniciati, pareti di edifici e legno.

• La luce visibile comprende radiazioni con una lunghezza d'onda compresa tra circa 770 nm e 380 nm, dalla luce rossa a quella viola. L'importanza di questa parte dello spettro delle radiazioni elettromagnetiche nella vita umana è estremamente ampia, poiché una persona riceve quasi tutte le informazioni sul mondo che lo circonda attraverso la visione. La luce è un prerequisito per lo sviluppo delle piante verdi e quindi una condizione necessaria per l'esistenza della vita sulla Terra.

• Invisibili all'occhio, le radiazioni elettromagnetiche con una lunghezza d'onda inferiore a quella della luce viola sono chiamate radiazioni ultraviolette (UV). Le radiazioni ultraviolette possono uccidere i batteri patogeni, quindi sono ampiamente utilizzate in medicina. La radiazione ultravioletta nella composizione della luce solare provoca processi biologici che portano all'oscuramento della pelle umana: l'abbronzatura. Le lampade a scarica di gas vengono utilizzate come sorgenti di radiazioni ultraviolette in medicina. I tubi di tali lampade sono realizzati in quarzo, trasparente ai raggi ultravioletti; Ecco perché queste lampade sono chiamate lampade al quarzo.

• invisibile agli occhi. Passano senza assorbimento significativo attraverso strati significativi di materia opachi alla luce visibile. I raggi X vengono rilevati dalla loro capacità di provocare un certo bagliore in alcuni cristalli e di agire sulla pellicola fotografica. La capacità dei raggi X di penetrare spessi strati di materia viene utilizzata per diagnosticare malattie degli organi interni umani.

• Nella tecnologia, i raggi X vengono utilizzati per controllare la struttura interna di vari prodotti e saldature. I raggi X hanno forti effetti biologici e vengono utilizzati per trattare alcune malattie.

• La radiazione gamma è una radiazione elettromagnetica emessa dai nuclei eccitati e risultante dall'interazione di particelle elementari.

• SAI?
• Nelle discoteche vengono utilizzate lampade a raggi ultravioletti, sotto le quali il materiale leggero inizia a brillare. Questa radiazione è relativamente sicura per animali e piante. Le lampade UV utilizzate per l'abbronzatura artificiale e in medicina richiedono protezione per gli occhi, perché può causare una perdita temporanea della vista. Le lampade UV-battericide utilizzate per disinfettare i locali hanno un effetto cancerogeno sulla pelle e bruciano le foglie delle piante.
• Il corpo umano è anche una fonte di campi elettrici e magnetici. Ogni organo ha i propri campi elettromagnetici. Nel corso della vita, il campo di una persona cambia costantemente. Il dispositivo più avanzato per determinare i campi elettromagnetici umani è un encefalografo. Permette di misurare con precisione il campo in diversi punti intorno alla testa e, a partire da questi dati, ripristinare la distribuzione dell'attività elettrica nella corteccia cerebrale. Con l'aiuto di un encefalografo, i medici diagnosticano molte malattie.

• In quale caso appare un'onda EM nello spazio?
• 1. Una corrente continua scorre attraverso il conduttore.
• 2. una particella carica si muove in linea retta con velocità variabile.
• 3. Una particella carica si muove in modo uniforme e rettilineo.
• 4. Il magnete poggia su un supporto in acciaio.

• Le onde EM sono diverse dalle onde sonore
• 1. Nessuna riflessione delle onde dal confine di due mezzi.
• 2. Diffusione nel vuoto.
• 3. Periodo.
• 4. Lunghezza d'onda.

• Chi predisse l'esistenza delle onde elettromagnetiche?
• 1. H. Oersted
• 2. M. Faraday
• 3. J.C. Maxwell
• 4. G.Hertz

• Disporre la serie di onde in frequenza crescente:
• 1. ultravioletto.
• 2. Radiazione infrarossa
• 3. Raggi X.
• 4. Luce visibile.

• § 51, 52
• Rispondere alle domande.
• Componi 2-3 domande sul testo con una scelta di risposte.
• Impara le definizioni.

Diapositiva 1

Diapositiva 2

Diapositiva 3

Diapositiva 4

Diapositiva 5

Diapositiva 6

Diapositiva 7

Tipo di lezione: Una lezione sulla padronanza della conoscenza basata sulla conoscenza esistente (con elementi di generalizzazione e sistematizzazione).

Obiettivi della lezione:

educativo: ripetere e generalizzare le conoscenze degli studenti sui campi elettrici e magnetici; introdurre il concetto di campo elettromagnetico; formare negli studenti un'idea dei campi elettrico e magnetico come un unico insieme: un unico campo elettromagnetico.

• sviluppando : attivazione dell'attività mentale (per confronto); sviluppo di abilità per confrontare, identificare modelli, generalizzare e pensare in modo logico.
• educativo : coltivare la capacità di superare le difficoltà, ascoltare gli avversari, difendere il proprio punto di vista, rispettare gli altri.

Forme di organizzazione delle attività educative: frontale, individuale.

Metodi di insegnamento: ricerca parziale ( conversazione euristica), programmazione didattica (vengono poste domande), metodo cluster, la lezione è accompagnata da una presentazione illustrativa

Mezzi di istruzione: proiettore, computer.

Tipi di controllo: controllo finale basato sui risultati dell'attività della lezione.

Piano di lezione

1.Organizzazione dell'inizio della lezione.

1. Aggiornamento e sintesi delle conoscenze
2. Imparare nuovo materiale.

4. Consolidamento di conoscenze, competenze e abilità. Metodo dei cluster

1. Compiti a casa.
2. Riflessione e classificazione.

Durante le lezioni

IO.Organizzazione dell'inizio della lezione.

Diapositiva 1 Argomento della lezione

Giustificazione del significato dell'argomento studiato Studiamo i fenomeni elettrici e magnetici da molto tempo. È giunto il momento di riassumere tutte le informazioni che abbiamo ricevuto, sistematizzarle il più possibile e considerare i vari fenomeni elettromagnetici dal punto di vista della loro unità e generalità.

Obiettivi espressivi e programma della lezione

II. Aggiornamento e sintesi delle conoscenze

Diapositiva 2 La relazione tra elettricità e magnetismo

Come venivano spiegati i campi magnetici ed elettrici fino all'inizio del XIX secolo? Tra loro si era instaurato un rapporto oppure erano percepiti come due fenomeni del tutto indipendenti?

Per favore ricorda quali fenomeni indicavano la relazione tra elettricità e magnetismo?

Quali scienziati hanno contribuito allo sviluppo della teoria della relazione tra elettricità e magnetismo?

Diapositiva 3 Ritratto di Oersted

Diapositiva 4 L'esperienza di Oersted

Spiegare l'essenza dell'esperimento di Oersted rappresentato nella figura?

Cosa è riuscito a stabilire Oersted?

Diapositiva 5 Ritratto di Ampère

Diapositiva 6 Legge di Ampere

Cosa è mostrato nell'immagine? (azione di un campo magnetico su un conduttore percorso da corrente)

Quali parametri determinano la forza che agisce su un conduttore percorso da corrente posto in un campo magnetico?

Come determinare la direzione di questa forza?

Formulare la legge di Ampere.

Come interagiscono due conduttori percorsi da corrente? (Fig. 2 nella diapositiva)

Ricordiamo quale ipotesi Ampere ha avanzato per spiegare le proprietà magnetiche dei corpi?

Diapositiva 7 Ritratto di Faraday

Diapositiva 8 Induzione elettromagnetica

Quale fenomeno Faraday è riuscito a osservare? Qual è l'essenza degli esperimenti da lui condotti? (spiegare in base allo schema riportato nella slide)

In quale altro modo si può osservare l'aspetto di una corrente indotta? (Fig. 2 nella diapositiva)

Quale conclusione trasse Faraday dai suoi esperimenti?

Formuliamo l'essenza del fenomeno dell'induzione elettromagnetica.

Diapositiva 9 Riassumendo e riassumendo

Quali conclusioni generali si possono trarre sulla base delle tre grandi scoperte del XIX secolo? Che relazione c'è tra elettricità e magnetismo?

Quindi, entro la metà del 19 ° secolo. si sapeva:

1. La corrente elettrica (cariche in movimento) genera un campo magnetico attorno a sé.
2. Un campo magnetico costante ha un effetto di orientamento su un conduttore percorso da corrente (e rispettivamente sulle cariche in movimento)
3. Un campo magnetico alternato è in grado di generare una corrente elettrica (cioè, facendo sì che le particelle cariche si muovano in una direzione diretta attraverso un campo elettrico)

E uno scozzese si chiese (Utilizzare domande guida per cercare di portare gli studenti alla stessa idea):

se un campo magnetico alternato genera un campo elettrico, allora in natura non esiste un processo inverso - Il campo elettrico non genera a sua volta un campo magnetico??

III. Imparare nuovo materiale.(accompagnato da domande guida, conversazione euristica)

Diapositiva 10 Ritratto di Maxwell

Diapositiva 11 L'ipotesi di Maxwell

Cosa si può presumere in base a quanto sopra? Cosa accadrà quando avremo un campo magnetico variabile (un'ipotesi fatta da Maxwell)

Ipotesi di Maxwell: Ogni volta che un campo elettrico cambia nel tempo, produce un campo magnetico.

L'ipotesi deve essere confermata dall'esperimento.

Come si ottiene un campo elettrico alternato?

Figura 1. Campo elettrico di un condensatore.

Quando si carica un condensatore, nello spazio tra le piastre esiste un campo elettrico variabile .

Pensiamo a come potrebbe apparire un campo magnetico generato da un campo elettrico alternato? (per questo possiamo ricordare e tracciare un'analogia con il campo magnetico generato da un conduttore percorso da corrente)

Figura 2. Un campo elettrico variabile genera un campo magnetico a vortice

Un campo elettrico variabile crea lo stesso campo magnetico come se ci fosse una corrente elettrica tra le armature di un condensatore.

Diapositiva 12 Direzione del vettore di induzione magnetica B:

Le linee di induzione magnetica del campo magnetico generato coprono le linee di intensità del campo elettrico.

Quando l'intensità del campo elettrico aumenta, la direzione del vettore di induzione magnetica forma una vite destra con la direzione del vettore E. Quando diminuisce, forma una vite sinistra ( disegno esplicativo) .

Quando il campo magnetico cambia, l'immagine è simile ( disegno esplicativo) .

Quale conclusione suggerisce questo?

Diapositiva 13 Derivazione di Maxwell

I campi non esistono separatamente, indipendentemente l'uno dall'altro.

È impossibile creare un campo magnetico alternato senza creare contemporaneamente un campo elettrico nello spazio. E viceversa,

Non esiste un campo elettrico alternato senza campo magnetico.

I campi elettrici e magnetici sono una manifestazione di un tutto unico - CAMPO ELETTROMAGNETICO.

Non meno importante è il fatto che può solo esistere un campo elettrico senza campo magnetico, e viceversa rispetto a determinati quadri di riferimento.

Pertanto, una carica a riposo crea solo un campo elettrico. Ma la carica è ferma solo rispetto a un certo sistema di riferimento, e rispetto a un altro si muoverà e, quindi, creerà un campo magnetico.

Diapositiva 14 Definizione di campo elettromagnetico

Campo elettromagnetico- una forma speciale di materia attraverso la quale avviene l'interazione tra particelle caricate elettricamente.

Un campo elettromagnetico nel vuoto è caratterizzato dal vettore di intensità del campo elettrico E e dall'induzione magnetica B, che determinano le forze che agiscono dal campo sulle particelle cariche stazionarie e in movimento.

Diapositiva 15 Conclusione

Nel 1864 J. Maxwell crea teoria del campo elettromagnetico, secondo il quale i campi elettrici e magnetici esistono come componenti interconnessi di un unico tutto: il campo elettromagnetico.

Questa teoria con separare punto di vista ha spiegato i risultati di tutti gli studi precedenti nel campo dell'elettrodinamica

IV. Consolidamento di conoscenze, competenze e abilità. Metodo dei cluster

Frase chiave “Campo elettromagnetico”

V. Compiti a casa: § 17

VI. Riflessione e classificazione.

Scala delle onde elettromagnetiche

Fonti di campi elettromagnetici

Fonti dell'EMR

f=3 300 Hz (frequenze industriali)

linee elettriche ad alta tensione, sistemi di cablaggio elettrico, sottostazioni di trasformazione, quadri elettrici.

dispositivi di protezione e automazione, trasporti ferroviari e urbani (metropolitana, filobus, tram, macchine per ufficio), ecc.

f=60 kHz 300 GHz (frequenze radio)

elementi ad alta frequenza di impianti (induttori, trasformatori, condensatori),

tubi catodici, stazioni radar, personal computer, telefoni cellulari, installazioni mediche, ecc.

Campo elettromagnetico

E B H

B – impedenza caratteristica

mezzo conduttore, Ohm (per vuoto e aria = 377 Ohm)

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

Densità del flusso energetico (PED) – energia media trasferita dalle onde elettromagnetiche in 1 s attraverso un'area di 1 m 2 , perpendicolare al movimento dell'onda, W/m 2 .

qP2E2EH

4r 377

P – potenza del generatore, W r – distanza dal generatore,

Zone di formazione delle onde elettromagnetiche

I. vicino (zona di induzione)

Impatto dei campi elettromagnetici sul corpo umano

Impatto termico

Esposizione ai campi elettromagnetici

I principali fattori che influenzano il grado di esposizione ai campi elettromagnetici:

1. gamma di frequenza f, Hz (o λ, m).

2. intensità dell'impatto E, H, q;

3. durata dell'esposizione, h;

4. natura e modalità di irradiazione;

5. dimensione della superficie irradiata;

6. la presenza di fattori di accompagnamento (aumento della temperatura ambiente, presenza di radiazioni a raggi X, ecc.);

7. caratteristiche del corpo

Biologico

impatto

Misure di protezione EMP

Normalizzazione dei parametri EMF

Principali documenti normativi:

GOST 12.1.002-84 SSBT. Campi elettrici di frequenza industriale. Livelli di tensione consentiti e requisiti di controllo sui luoghi di lavoro.

SanPiN 2.2.4.1191-03 Campi elettromagnetici in condizioni industriali.

GOST 12.1.006-84*SSBT. Campi elettromagnetici delle radiofrequenze. Livelli consentiti nei luoghi di lavoro e requisiti per il monitoraggio.

Standardizzazione dei campi elettromagnetici

1. frequenza industriale f = 3–300 Hz

(GOST 12.1.002-84 e SanPiN 2.2.4.1191-03)

tempo di permanenza effettivo: = (E)

Restare al pronto soccorso durante la tensione:

≤5 kV/m sono consentiti durante tutta la giornata lavorativa.

5 kV/min

50E2

20kV/m

Con tensione >25 kV/m non è consentita la permanenza senza l'uso dei dispositivi di protezione

Standardizzazione dei campi elettromagnetici

2. gamma di radiofrequenze f = 60 kHz–300 MHz (HF e UHF)

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

intensità del campo elettrico e magnetico:

EN E, EN N, – valori massimi ammissibili del carico energetico secondo

le componenti elettriche e magnetiche del campo, [(V/m)2 ·h] e [(A/m)2 ·h] sono specificate in una tabella in funzione della frequenza.

3. gamma di radiofrequenze f = 300 MHz–300 GHz (microonde)

densità di flusso energetico ammissibile

q IT q

extra

ENq – valore massimo ammissibile del carico energetico secondo PES [(W/m)2 h] ENq =2 (W/m)2 h

Indipendentemente dal tempo di esposizione durante un turno di lavoro, il valore di q non deve superare i 10 W/m2

Misure di tutela organizzativa

formazione e stage per lavorare con fonti di campi elettromagnetici;

non consentire ai minori di 18 anni e alle donne incinte di lavorare con fonti di campi elettromagnetici;

visite mediche (preliminari all'ingresso al lavoro e periodiche)

manutenzione regolamentata degli impianti (ispezioni periodiche, programma di riparazione delle apparecchiature);

regime di lavoro regolamentato (limitazione del tempo trascorso nell'area interessata - tutela del tempo);

aggiungere. ferie, orario di lavoro ridotto