Pole elektromagnetyczne. Prezentacja na temat: „Pole elektromagnetyczne” Prezentacja na temat pól elektromagnetycznych

Plan lekcji

• 1. Ankieta na temat „Uzyskiwanie prądu przemiennego”
• 2. Pole elektromagnetyczne.
• 3. Fale elektromagnetyczne.
• 4. Konsolidacja.
• 5. Praca domowa
• Wykorzystane źródła
• www.College.ru
• Zdjęcia z Internetu.
• A.V. Peryszkina. Fizyka-9.

• Michael Faraday
• (1791-1867)
• Indukcja elektromagnetyczna

• Jamesa Clarka Maxwella
• (1831-1879)
• Pole elektromagnetyczne

• Prąd elektryczny występuje w obecności pola elektrycznego.
• A jeśli usuniesz przewodnik, czy pole pozostanie?
• Co to za pole?
• Elektryczny, wir.

• Każda zmiana pola magnetycznego w czasie powoduje powstanie zmiennego pola elektrycznego, a każda zmiana pola elektrycznego w czasie powoduje powstanie zmiennego pola magnetycznego.

• Heinricha Rudolfa Hertza
• (1857-1894)
• Udowodniono eksperymentalnie istnienie E M V

• Aleksander Stiepanowicz Popow (1859-1906)
• Używany E M V do komunikacji

• jest to pole elektromagnetyczne rozchodzące się w przestrzeni ze skończoną prędkością zależną od właściwości ośrodka.
• Źródłem fal elektromagnetycznych są poruszające się z przyspieszeniem ładunki elektryczne.

• Pojawienie się fali elektromagnetycznej tłumaczy się przyspieszonym ruchem naładowanej cząstki

• Oscylacjom ładunków elektrycznych towarzyszy promieniowanie elektromagnetyczne o częstotliwości równej częstotliwości oscylacji ładunków.

• - rozprzestrzeniają się nie tylko w materii, ale także w próżni; - rozprzestrzeniają się w próżni z prędkością światła
• (C = 300 000 km/s); - są to fale poprzeczne; - są to fale biegnące (przeniesienie energii).

• Cała przestrzeń wokół nas jest przesiąknięta promieniowaniem elektromagnetycznym. Słońce, otaczające nas ciała i anteny nadajników emitują fale elektromagnetyczne, które w zależności od częstotliwości oscylacji noszą różne nazwy.
• Fale radiowe to fale elektromagnetyczne (o długości fali od ponad 10000 m do 0,005 m), służące do przesyłania sygnałów (informacji) na odległość bez użycia przewodów.

• W komunikacji radiowej fale radiowe powstają w wyniku przepływu prądów o wysokiej częstotliwości przez antenę. Fale radiowe o różnych długościach rozchodzą się w różny sposób.

• Promieniowanie elektromagnetyczne o długości fali mniejszej niż 0,005 m, ale większej niż 770 nm, czyli znajdującej się pomiędzy zakresem fal radiowych a zakresem światła widzialnego, nazywane jest promieniowaniem podczerwonym (IR). Promieniowanie podczerwone jest emitowane przez każde nagrzane ciało. Źródłami promieniowania podczerwonego są piece, grzejniki wodne i żarówki elektryczne. Za pomocą specjalnych urządzeń promieniowanie podczerwone można przekształcić w światło widzialne, a obrazy nagrzanych obiektów można uzyskać w całkowitej ciemności. Promieniowanie podczerwone wykorzystywane jest do suszenia wyrobów malowanych, ścian budynków i drewna.

• Światło widzialne obejmuje promieniowanie o długości fali od około 770 nm do 380 nm, od światła czerwonego do fioletowego. Znaczenie tej części widma promieniowania elektromagnetycznego w życiu człowieka jest niezwykle duże, ponieważ człowiek otrzymuje prawie wszystkie informacje o otaczającym go świecie poprzez wzrok. Światło jest warunkiem rozwoju roślin zielonych i dlatego jest warunkiem koniecznym istnienia życia na Ziemi.

• Niewidoczne dla oka promieniowanie elektromagnetyczne o długości fali krótszej niż światło fioletowe nazywane jest promieniowaniem ultrafioletowym (UV). Promieniowanie ultrafioletowe może zabijać bakterie chorobotwórcze, dlatego jest szeroko stosowane w medycynie. Promieniowanie ultrafioletowe wchodzące w skład światła słonecznego powoduje procesy biologiczne, które prowadzą do ciemnienia ludzkiej skóry – opalania. Lampy wyładowcze są wykorzystywane w medycynie jako źródła promieniowania ultrafioletowego. Rury takich lamp wykonane są z kwarcu, przezroczystego dla promieni ultrafioletowych; Dlatego te lampy nazywane są lampami kwarcowymi.

• niewidoczny dla oka. Przechodzą bez znaczącej absorpcji przez znaczne warstwy materii nieprzezroczyste dla światła widzialnego. Promienie rentgenowskie wykrywa się na podstawie ich zdolności do wywoływania określonego blasku w niektórych kryształach i oddziaływania na kliszę fotograficzną. Zdolność promieni rentgenowskich do przenikania grubych warstw materii wykorzystywana jest w diagnostyce chorób narządów wewnętrznych człowieka.

• W technologii promienie rentgenowskie służą do kontroli wewnętrznej struktury różnych produktów i spoin. Promienie rentgenowskie mają silne działanie biologiczne i są stosowane w leczeniu niektórych chorób.

• Promieniowanie gamma to promieniowanie elektromagnetyczne emitowane przez wzbudzone jądra i powstające w wyniku oddziaływania cząstek elementarnych.

• CZY WIESZ?
• W dyskotekach używają lamp ultrafioletowych, pod którymi lekki materiał zaczyna świecić. Promieniowanie to jest stosunkowo bezpieczne dla zwierząt i roślin. Lampy UV stosowane do sztucznego opalania oraz w medycynie wymagają ochrony oczu, ponieważ może spowodować tymczasową utratę wzroku. Lampy UV - bakteriobójcze stosowane do dezynfekcji pomieszczeń mają działanie rakotwórcze na skórę i powodują oparzenia liści roślin.
• Ciało ludzkie jest także źródłem pól elektrycznych i magnetycznych. Każdy organ ma swoje własne pola elektromagnetyczne. Przez całe życie pole człowieka stale się zmienia. Najbardziej zaawansowanym urządzeniem do określania pola elektromagnetycznego człowieka jest encefalograf. Pozwala dokładnie zmierzyć pole w różnych punktach wokół głowy i na podstawie tych danych przywrócić rozkład aktywności elektrycznej w korze mózgowej. Za pomocą encefalografu lekarze diagnozują wiele chorób.

• W jakim przypadku fala EM pojawia się w przestrzeni?
• 1. Przez przewodnik przepływa prąd stały.
• 2. naładowana cząstka porusza się po linii prostej ze zmienną prędkością.
• 3. Naładowana cząstka porusza się równomiernie i prostoliniowo.
• 4. Magnes leży na stalowym stojaku.

• Fale EM różnią się od fal dźwiękowych
• 1. Brak odbicia fal od granicy dwóch ośrodków.
• 2. Dyfuzja w próżni.
• 3. Okres.
• 4. Długość fali.

• Kto przewidział istnienie fal elektromagnetycznych?
• 1. H. Oersted
• 2. M. Faradaya
• 3. J.C. Maxwell
• 4. G. Hertz

• Ułóż rząd fal w rosnącej kolejności częstotliwości:
• 1. ultrafiolet.
• 2. Promieniowanie podczerwone
• 3. Promienie rentgenowskie.
• 4. Światło widzialne.

• § 51, 52
• Odpowiedz na pytania.
• Ułóż 2-3 pytania do tekstu z możliwością wyboru odpowiedzi.
• Naucz się definicji.

Slajd 1

Slajd 2

Slajd 3

Slajd 4

Slajd 5

Slajd 6

Slajd 7

Typ lekcji: Lekcja opanowywania wiedzy w oparciu o wiedzę istniejącą (z elementami uogólnienia i systematyzacji).

Cele Lekcji:

edukacyjny: powtarzać i uogólniać wiedzę uczniów na temat pól elektrycznych i magnetycznych; wprowadzić pojęcie pola elektromagnetycznego; ukształtować u uczniów wyobrażenie o polach elektrycznych i magnetycznych jako jednej całości - pojedynczym polu elektromagnetycznym.

• rozwijający się : aktywacja aktywności umysłowej (dla porównania); rozwój umiejętności porównywania, identyfikowania wzorców, uogólniania i logicznego myślenia.
• edukacyjny : pielęgnuj umiejętność pokonywania trudności, słuchaj przeciwników, broń swojego punktu widzenia, szanuj innych.

Formy organizacji zajęć edukacyjnych: frontalny, indywidualny.

Metody nauczania: wyszukiwanie częściowe ( rozmowa heurystyczna), nauczanie programowania (zadawanie pytań), metoda klastrów, lekcji towarzyszy prezentacja ilustracyjna

Środki edukacji: projektor, komputer.

Rodzaje kontroli: kontrola końcowa na podstawie wyników zajęć na lekcji.

Plan lekcji

1.Organizacja rozpoczęcia lekcji.

1. Aktualizacja i podsumowanie wiedzy
2. Nauka nowego materiału.

4. Konsolidacja wiedzy, umiejętności i zdolności. Metoda skupień

1. Praca domowa.
2. Refleksja i ocenianie.

Podczas zajęć

I.Organizacja rozpoczęcia lekcji.

Slajd 1 Temat lekcji

Uzasadnienie znaczenia badanego tematu Od dłuższego czasu badamy zjawiska elektryczne i magnetyczne. Nadszedł czas, aby podsumować wszystkie otrzymane informacje, maksymalnie je usystematyzować i rozważyć różne zjawiska elektromagnetyczne z punktu widzenia ich jedności i ogólności.

Wyrażanie celów i planu lekcji

II. Aktualizacja i podsumowanie wiedzy

Slajd 2 Związek pomiędzy elektrycznością i magnetyzmem

Jak wyjaśniano pola magnetyczne i elektryczne do początków XIX wieku? Czy nawiązała się między nimi relacja, czy też były one postrzegane jako dwa całkowicie niezależne zjawiska?

Proszę pamiętać, jakie zjawiska wskazywały na związek pomiędzy elektrycznością a magnetyzmem?

Którzy naukowcy przyczynili się do rozwoju teorii związku między elektrycznością a magnetyzmem?

Slajd 3 Portret Oersteda

Slajd 4 Doświadczenia Oersteda

Wyjaśnij istotę eksperymentu Oersteda przedstawionego na rysunku?

Co udało się ustalić Oerstedowi?

Slajd 5 Portret Ampera

Slajd 6 Prawo Ampera

Co pokazano na obrazku? (działanie pola magnetycznego na przewodnik z prądem)

Jakie parametry określają siłę działającą na przewodnik z prądem umieszczony w polu magnetycznym?

Jak wyznaczyć kierunek tej siły?

Sformułuj prawo Ampera.

Jak będą oddziaływać na siebie dwa przewodniki z prądem? (Ryc. 2 na slajdzie)

Przypomnijmy, jaką hipotezę wysunął Ampere, aby wyjaśnić właściwości magnetyczne ciał?

Slajd 7 Portret Faradaya

Slajd 8 Indukcja elektromagnetyczna

Jakie zjawisko Faradaya udało się zaobserwować? Jaka jest istota prowadzonych przez niego eksperymentów? (wyjaśnij na podstawie diagramu pokazanego na slajdzie)

W jaki inny sposób można zaobserwować pojawienie się prądu indukowanego? (Ryc. 2 na slajdzie)

Jakie wnioski wyciągnął Faradaya ze swoich eksperymentów?

Sformułujmy istotę zjawiska indukcji elektromagnetycznej.

Slajd 9 Podsumowanie i podsumowanie

Jakie ogólne wnioski można wyciągnąć na podstawie trzech wielkich odkryć XIX wieku? W jaki sposób elektryczność i magnetyzm są ze sobą powiązane?

I tak do połowy XIX w. było wiadomo:

1. Prąd elektryczny (ruchome ładunki) wytwarza wokół siebie pole magnetyczne.
2. Stałe pole magnetyczne ma wpływ orientacyjny na przewodnik z prądem (i odpowiednio na poruszające się ładunki)
3. Zmienne pole magnetyczne jest w stanie wytworzyć prąd elektryczny (tj. spowodować, że naładowane cząstki poruszają się w określonym kierunku przez pole elektryczne).

I pewien Szkot zastanawiał się (Użyj pytań wiodących, aby przekonać uczniów do tego samego pomysłu):

jeśli zmienne pole magnetyczne wytwarza pole elektryczne, to czy w przyrodzie nie zachodzi proces odwrotny - Czy pole elektryczne nie wytwarza z kolei pola magnetycznego??

III. Nauka nowego materiału.(wraz z pytaniami wiodącymi, rozmową heurystyczną)

Slajd 10 Portret Maxwella

Slajd 11 Hipoteza Maxwella

Co można założyć na podstawie powyższego? Co się stanie, gdy będziemy mieli zmienne pole magnetyczne (hipoteza wysunięta przez Maxwella)

Hipoteza Maxwella: Ilekroć pole elektryczne zmienia się w czasie, wytwarza pole magnetyczne.

Hipotezę należy potwierdzić eksperymentem.

Jak uzyskać zmienne pole elektryczne?

Rysunek 1. Pole elektryczne kondensatora.

Podczas ładowania kondensatora w przestrzeni pomiędzy płytami istnieje zmienne pole elektryczne .

Zastanówmy się, jak mogłoby wyglądać pole magnetyczne generowane przez zmienne pole elektryczne? (w tym celu możemy przypomnieć sobie i narysować analogię z polem magnetycznym generowanym przez przewodnik z prądem)

Rysunek 2. Zmieniające się pole elektryczne generuje wirowe pole magnetyczne

Zmieniające się pole elektryczne wytwarza takie samo pole magnetyczne, jak gdyby między okładkami kondensatora płynął prąd elektryczny.

Slajd 12 Kierunek wektora indukcji magnetycznej B:

Linie indukcji magnetycznej generowanego pola magnetycznego pokrywają się z liniami natężenia pola elektrycznego.

Gdy natężenie pola elektrycznego wzrasta, kierunek wektora indukcji magnetycznej tworzy prawą śrubę z kierunkiem wektora E. Gdy maleje, tworzy lewą śrubę ( rysunek objaśniający) .

Gdy zmienia się pole magnetyczne, obraz jest podobny ( rysunek objaśniający) .

Jaki nasuwa się z tego wniosek?

Slajd 13 Wyprowadzenie Maxwella

Pola nie istnieją osobno, niezależnie od siebie.

Niemożliwe jest wytworzenie zmiennego pola magnetycznego bez jednoczesnego wytworzenia pola elektrycznego w przestrzeni. I wzajemnie,

Zmienne pole elektryczne nie istnieje bez pola magnetycznego.

Pola elektryczne i magnetyczne są przejawem jednej całości - POLE ELEKTROMAGNETYCZNE.

Nie mniej ważny jest fakt, że pole elektryczne bez pola magnetycznego i odwrotnie może tylko istnieć w odniesieniu do pewnych układów odniesienia.

Zatem ładunek w spoczynku wytwarza jedynie pole elektryczne. Ale ładunek pozostaje w spoczynku tylko względem pewnego układu odniesienia i względem innego będzie się poruszał, tworząc w ten sposób pole magnetyczne.

Slajd 14 Definicja pola elektromagnetycznego

Pole elektromagnetyczne- szczególna forma materii, poprzez którą zachodzi interakcja pomiędzy cząstkami naładowanymi elektrycznie.

Pole elektromagnetyczne w próżni charakteryzuje się wektorem natężenia pola elektrycznego E i indukcją magnetyczną B, które określają siły działające od pola na nieruchome i poruszające się naładowane cząstki.

Slajd 15 Wniosek

W 1864 J. Maxwell tworzy teoria pola elektromagnetycznego, zgodnie z którym pola elektryczne i magnetyczne istnieją jako wzajemnie powiązane elementy jednej całości - pola elektromagnetycznego.

Ta teoria z pojedynczy punktu widzenia wyjaśnił wyniki wszystkich dotychczasowych badań z zakresu elektrodynamiki

IV. Konsolidacja wiedzy, umiejętności i zdolności. Metoda skupień

Fraza kluczowa „Pole elektromagnetyczne”

V. Praca domowa: § 17

VI. Refleksja i ocenianie.

Skala fal elektromagnetycznych

Źródła pola elektromagnetycznego

Źródła EMR

f=3 300 Hz (częstotliwości przemysłowe)

linie wysokiego napięcia, instalacje elektryczne, podstacje transformatorowe, rozdzielnice.

urządzenia zabezpieczające i automatykę, transport kolejowy i miejski (metro, trolejbus, tramwaj, urządzenia biurowe) itp.

f=60 kHz 300 GHz (częstotliwości radiowe)

elementy instalacji wysokoczęstotliwościowych (dławiki, transformatory, kondensatory),

lampy elektronopromieniowe, stacje radarowe, komputery osobiste, telefony komórkowe, instalacje medyczne itp.

Pole elektromagnetyczne

EB H

B – impedancja charakterystyczna

ośrodek przewodzący, Ohm (dla próżni i powietrza = 377 Ohm)

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

Gęstość strumienia energii (PED) – średnia energia przenoszona przez fale elektromagnetyczne w ciągu 1 s przez powierzchnię 1 m 2 , prostopadle do ruchu fali, W/m 2 .

q P 2 mi 2 E H

4r 377

P – moc generatora, W r – odległość od generatora,

Strefy powstawania fal elektromagnetycznych

I. blisko (strefa indukcji)

Wpływ pola elektromagnetycznego na organizm człowieka

Wpływ termiczny

Ekspozycja na pole elektromagnetyczne

Główne czynniki wpływające na stopień narażenia na pole elektromagnetyczne:

1. zakres częstotliwości f, Hz (lub λ, m).

2. intensywność uderzenia E, H, q;

3. czas trwania ekspozycji, h;

4. charakter i sposób napromieniania;

5. wielkość napromienianej powierzchni;

6. obecność czynników towarzyszących (podwyższona temperatura otoczenia, obecność promieniowania rentgenowskiego itp.);

7. cechy ciała

Biologiczny

uderzenie

Środki ochrony EMP

Normalizacja parametrów pola elektromagnetycznego

Główne dokumenty regulacyjne:

GOST 12.1.002-84 SSBT. Pola elektryczne o częstotliwości przemysłowej. Dopuszczalne poziomy napięć i wymagania dotyczące kontroli na stanowiskach pracy.

SanPiN 2.2.4.1191-03 Pole elektromagnetyczne w warunkach przemysłowych.

GOST 12.1.006-84* SSBT. Pola elektromagnetyczne częstotliwości radiowych. Dopuszczalne poziomy na stanowiskach pracy i wymagania dotyczące monitorowania.

Standaryzacja pola elektromagnetycznego

1. częstotliwość przemysłowa f = 3–300 Hz

(GOST 12.1.002-84 i SanPiN 2.2.4.1191-03)

rzeczywisty czas pobytu: = (E)

Pozostanie na SOR podczas napięcia:

Dopuszczalne jest ≤5 kV/m przez cały dzień pracy.

5kV/m

50E 2

20kV/m

Przy napięciu >25 kV/m przebywanie bez środków ochronnych jest niedopuszczalne

Standaryzacja pola elektromagnetycznego

2. zakres częstotliwości radiowych f = 60 kHz–300 MHz (HF i UHF)

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

natężenie pola elektrycznego i magnetycznego:

EN E, EN N, – maksymalne dopuszczalne wartości obciążenia energetycznego wg

składowe elektryczne i magnetyczne pola, [(V/m)2 ·h] i [(A/m)2 ·h] podano w tabeli w zależności od częstotliwości.

3. zakres częstotliwości radiowych f = 300 MHz–300 GHz (kuchenka mikrofalowa)

dopuszczalna gęstość strumienia energii

q PL q

dodatkowy

ENq – maksymalna dopuszczalna wartość obciążenia energetycznego wg PES [(W/m)2 h] ENq =2 (W/m)2 h

Niezależnie od czasu ekspozycji w ciągu zmiany roboczej wartość q nie powinna przekraczać 10 W/m2

Organizacyjne środki ochrony

szkolenia i staże do pracy ze źródłami pól elektromagnetycznych;

niedopuszczanie osób poniżej 18. roku życia oraz kobiet w ciąży do pracy przy źródłach pola elektromagnetycznego;

badania lekarskie (wstępne przy zatrudnieniu i okresowe)

regulowaną konserwację instalacji (przeglądy okresowe, harmonogram napraw urządzeń);

regulowany tryb pracy (ograniczenie czasu przebywania w dotkniętym obszarze – ochrona czasu);

dodać. urlopy, skrócone godziny pracy