Câmp electromagnetic. Prezentare pe tema: „Câmp electromagnetic” Prezentare pe tema câmpuri electromagnetice

Planul lecției

• 1. Sondaj pe tema „Obținerea curentului alternativ”
• 2. Câmp electromagnetic.
• 3. Unde electromagnetice.
• 4. Consolidarea.
• 5. Tema pentru acasă
• Surse folosite
• www.College.ru
• Imagini de pe internet.
• A.V. Peryshkin. Fizica-9.

• Michael Faraday
• (1791-1867)
• Inductie electromagnetica

• James Clark Maxwell
• (1831-1879)
• Câmp electromagnetic

• Curentul electric apare în prezența unui câmp electric.
• Și dacă scoți conductorul, câmpul va rămâne?
• Ce domeniu este acesta?
• Electric, vortex.

• Orice modificare a câmpului magnetic în timp dă naștere unui câmp electric alternativ, iar orice modificare a câmpului electric în timp dă naștere unui câmp magnetic alternativ.

• Heinrich Rudolf Hertz
• (1857-1894)
• S-a dovedit experimental existența lui E M V

• Alexander Stepanovici Popov (1859-1906)
• Folosit E M V pentru comunicare

• acesta este un câmp electromagnetic care se propagă în spațiu cu o viteză finită în funcție de proprietățile mediului.
• Sursa undelor electromagnetice sunt sarcini electrice în mișcare accelerate.

• Apariția unei unde electromagnetice se explică prin mișcarea accelerată a unei particule încărcate

• Oscilațiile sarcinilor electrice sunt însoțite de radiații electromagnetice având o frecvență egală cu frecvența oscilațiilor sarcinii.

• - se propagă nu numai în materie, ci și în vid; - se propagă în vid cu viteza luminii
• (C = 300.000 km/s); - acestea sunt unde transversale; - acestea sunt unde calatorii (transfer energie).

• Tot spațiul din jurul nostru este pătruns de radiații electromagnetice. Soarele, corpurile din jurul nostru și antenele emițătoare emit unde electromagnetice, care, în funcție de frecvența lor de oscilație, poartă denumiri diferite.
• Undele radio sunt unde electromagnetice (cu o lungime de undă de la mai mult de 10000 m până la 0,005 m), utilizate pentru a transmite semnale (informații) pe o distanță fără fire.

• În comunicațiile radio, undele radio sunt create de curenții de înaltă frecvență care curg într-o antenă. Undele radio de diferite lungimi de undă călătoresc diferit.

• Radiația electromagnetică cu o lungime de undă mai mică de 0,005 m dar mai mare de 770 nm, adică situată între domeniul undelor radio și domeniul luminii vizibile, se numește radiație infraroșie (IR). Radiația infraroșie este emisă de orice corp încălzit. Sursele de radiație infraroșie sunt sobele, radiatoarele de încălzire a apei și lămpile electrice cu incandescență. Folosind dispozitive speciale, radiațiile infraroșii pot fi convertite în lumină vizibilă, iar imaginile obiectelor încălzite pot fi obținute în întuneric complet. Radiația infraroșie este utilizată pentru uscarea produselor vopsite, a pereților de construcție și a lemnului.

• Lumina vizibilă include radiații cu o lungime de undă de aproximativ 770 nm până la 380 nm, de la lumina roșie la violetă. Semnificația acestei părți a spectrului radiațiilor electromagnetice în viața umană este extrem de mare, deoarece o persoană primește aproape toate informațiile despre lumea din jurul său prin viziune. Lumina este o condiție prealabilă pentru dezvoltarea plantelor verzi și, prin urmare, o condiție necesară pentru existența vieții pe Pământ.

• Invizibilă pentru ochi, radiația electromagnetică cu o lungime de undă mai scurtă decât cea a luminii violete se numește radiație ultravioletă (UV).Radiația ultravioletă poate ucide bacteriile patogene, deci este utilizată pe scară largă în medicină. Radiațiile ultraviolete din compoziția luminii solare provoacă procese biologice care duc la întunecarea pielii umane - bronzare. Lămpile cu descărcare în gaz sunt folosite ca surse de radiații ultraviolete în medicină. Tuburile unor astfel de lămpi sunt fabricate din cuarț, transparente la razele ultraviolete; De aceea, aceste lămpi se numesc lămpi de cuarț.

• invizibil pentru ochi. Ele trec fără o absorbție semnificativă prin straturi semnificative de materie care sunt opace la lumina vizibilă. Razele X sunt detectate prin capacitatea lor de a provoca o anumită strălucire în anumite cristale și de a acționa asupra filmului fotografic. Capacitatea razelor X de a pătrunde în straturi groase de materie este utilizată pentru a diagnostica boli ale organelor interne umane.

• În tehnologie, razele X sunt folosite pentru a controla structura internă a diferitelor produse și suduri. Razele X au efecte biologice puternice și sunt folosite pentru a trata anumite boli.

• Radiația gamma este radiația electromagnetică emisă de nucleele excitate și care rezultă din interacțiunea particulelor elementare.

• ȘTII?
• La discoteci folosesc lămpi cu ultraviolete, sub care materialul ușor începe să strălucească. Această radiație este relativ sigură pentru animale și plante. Lămpile UV folosite pentru bronzarea artificială și în medicină necesită protecție ochilor, deoarece poate provoca pierderea temporară a vederii. UV - lămpile bactericide utilizate pentru dezinfectarea spațiilor au un efect cancerigen asupra pielii și ard frunzele plantelor.
• Corpul uman este, de asemenea, o sursă de câmpuri electrice și magnetice. Fiecare organ are propriile câmpuri electromagnetice. De-a lungul vieții, domeniul unei persoane se schimbă în mod constant. Cel mai avansat dispozitiv pentru determinarea câmpurilor electromagnetice umane este un encefalograf. Vă permite să măsurați cu precizie câmpul în diferite puncte din jurul capului și, din aceste date, să restabiliți distribuția activității electrice în cortexul cerebral. Cu ajutorul unui encefalograf, medicii diagnostichează multe boli.

• În ce caz apare o undă EM în spațiu?
• 1. Un curent continuu trece prin conductor.
• 2. o particulă încărcată se deplasează în linie dreaptă cu viteză variabilă.
• 3. O particulă încărcată se mișcă uniform și rectiliniu.
• 4. Magnetul se află pe un suport de oțel.

• Undele EM sunt diferite de undele sonore
• 1. Nicio reflectare a undelor de la limita a două medii.
• 2. Difuzia în vid.
• 3. Perioada.
• 4. Lungimea de undă.

• Cine a prezis existența undelor electromagnetice?
• 1. H. Oersted
• 2. M. Faraday
• 3. J.C. Maxwell
• 4. G. Hertz

• Aranjați șirul de unde în ordine crescătoare a frecvenței:
• 1. ultraviolete.
• 2. Radiația infraroșie
• 3. Raze X.
• 4. Lumină vizibilă.

• § 51, 52
• Răspunde la întrebările.
• Compuneți 2-3 întrebări pentru text cu o alegere de răspunsuri.
• Învață definiții.

Slide 1

Slide 2

Slide 3

Slide 4

Slide 5

Slide 6

Slide 7

Tip de lecție: O lecție de stăpânire a cunoștințelor bazate pe cunoștințele existente (cu elemente de generalizare și sistematizare).

Obiectivele lecției:

educational: repetarea și generalizarea cunoștințelor elevilor despre câmpurile electrice și magnetice; introducerea conceptului de câmp electromagnetic; pentru a forma la elevi o idee despre câmpurile electrice și magnetice ca un singur întreg - un singur câmp electromagnetic.

• în curs de dezvoltare : activarea activității mentale (prin comparație); dezvoltarea abilităților de a compara, de a identifica tipare, de a generaliza și de a gândi logic.
• educational : cultivați capacitatea de a depăși dificultățile, ascultați adversarii, apărați-vă punctul de vedere, respectați-i pe ceilalți.

Forme de organizare a activităților educaționale: frontal, individual.

Metode de predare: căutare parțială ( conversație euristică), programarea predării (se pun întrebări), metoda clusterului, lecția este însoțită de o prezentare ilustrativă

Mijloace de educatie: proiector, PC.

Tipuri de control: controlul final pe baza rezultatelor activității din lecție.

Planul lecției

1.Organizarea începutului de lecție.

1. Actualizarea și rezumarea cunoștințelor
2. Învățarea de materiale noi.

4. Consolidarea cunoștințelor, aptitudinilor și abilităților. Metoda clusterului

1. Teme pentru acasă.
2. Reflecție și notare.

În timpul orelor

eu.Organizarea începutului lecției.

Slide 1 Subiectul lecției

Justificarea semnificației temei studiate Studiem fenomenele electrice și magnetice de destul de mult timp. A sosit momentul să rezumăm toate informațiile pe care le-am primit, să le sistematizăm cât mai mult și să luăm în considerare diversele fenomene electromagnetice din punctul de vedere al unității și generalității lor.

Exprimarea obiectivelor și a planului de lecție

II. Actualizarea și rezumarea cunoștințelor

Slide 2 Relația dintre electricitate și magnetism

Cum s-au explicat câmpurile magnetice și electrice până la începutul secolului al XIX-lea? S-a stabilit o relație între ei sau au fost percepute ca două fenomene complet independente?

Vă rog să vă amintiți ce fenomene au indicat relația dintre electricitate și magnetism?

Ce oameni de știință au contribuit la dezvoltarea teoriei relației dintre electricitate și magnetism?

Slide 3 Portretul lui Oersted

Slide 4 experiența lui Oersted

Explicați esența experimentului lui Oersted descris în figură?

Ce a reușit să stabilească Oersted?

Slide 5 Portretul lui Ampere

Slide 6 legea lui Ampere

Ce se arată în imagine? (acțiunea unui câmp magnetic asupra unui conductor care transportă curent)

Ce parametri determină forța care acționează asupra unui conductor purtător de curent plasat într-un câmp magnetic?

Cum se determină direcția acestei forțe?

Formulați legea lui Ampere.

Cum vor interacționa doi conductori purtători de curent? (Fig. 2 pe diapozitiv)

Să ne amintim ce ipoteză a propus Ampere pentru a explica proprietățile magnetice ale corpurilor?

Slide 7 Portretul lui Faraday

Slide 8 Inductie electromagnetica

Ce fenomen a putut observa Faraday? Care este esența experimentelor pe care le-a efectuat? (explicați pe baza diagramei prezentate pe diapozitiv)

În ce alt mod se poate observa apariția unui curent indus? (Fig. 2 pe diapozitiv)

Ce concluzie a tras Faraday din experimentele sale?

Să formulăm esența fenomenului de inducție electromagnetică.

Slide 9 Rezumat și rezumat

Ce concluzii generale se pot trage pe baza celor trei mari descoperiri ale secolului al XIX-lea? Cum sunt legate electricitatea și magnetismul?

Deci, la mijlocul secolului al XIX-lea. se stia:

1. Curentul electric (încărcări în mișcare) generează un câmp magnetic în jurul său.
2. Un câmp magnetic constant are un efect de orientare asupra unui conductor care poartă curent (și, respectiv, a sarcinilor în mișcare)
3. Un câmp magnetic alternativ este capabil să genereze un curent electric (adică, determinând particulele încărcate să se miște într-o direcție direcționată printr-un câmp electric)

Și un scoțian s-a întrebat (Folosiți întrebări principale pentru a încerca să-i aduceți pe elevi la aceeași idee):

dacă un câmp magnetic alternativ generează un câmp electric, atunci nu există un proces invers în natură - Câmpul electric, la rândul său, nu generează un câmp magnetic??

III. Învățarea de materiale noi.(însoțit de întrebări principale, conversație euristică)

Slide 10 Portretul lui Maxwell

Slide 11 Ipoteza lui Maxwell

Ce se poate presupune pe baza celor de mai sus? Ce se va întâmpla când vom avea un câmp magnetic în schimbare? (o ipoteză făcută de Maxwell)

Ipoteza lui Maxwell: Ori de câte ori un câmp electric se modifică în timp, el produce un câmp magnetic.

Ipoteza trebuie confirmată prin experiment.

Cum se poate obține un câmp electric alternativ?

Figura 1. Câmpul electric al unui condensator.

La încărcarea unui condensator, există un câmp electric în schimbare în spațiul dintre plăci .

Să ne gândim cum ar putea arăta un câmp magnetic generat de un câmp electric alternativ? (pentru aceasta putem aminti și face o analogie cu câmpul magnetic generat de un conductor cu curent)

Figura 2. Un câmp electric în schimbare generează un câmp magnetic vortex

Un câmp electric în schimbare creează același câmp magnetic ca și cum ar fi un curent electric între plăcile unui condensator.

Slide 12 Direcția vectorului de inducție magnetică B:

Liniile de inducție magnetică ale câmpului magnetic generat acoperă liniile de intensitate a câmpului electric.

Când intensitatea câmpului electric crește, direcția vectorului de inducție magnetică formează un șurub drept cu direcția vectorului E. Când acesta scade, formează un șurub stâng ( desen explicativ) .

Când câmpul magnetic se modifică, imaginea este similară ( desen explicativ) .

Ce concluzie sugerează aceasta?

Slide 13 Derivarea lui Maxwell

Câmpurile nu există separat, independent unul de celălalt.

Este imposibil să creezi un câmp magnetic alternativ fără a crea simultan un câmp electric în spațiu. Si invers,

Un câmp electric alternativ nu există fără un câmp magnetic.

Câmpurile electrice și magnetice sunt o manifestare a unui singur întreg - CÂMP ELECTROMAGNETIC.

Nu mai puțin important este faptul că un câmp electric fără câmp magnetic și invers, nu poate exista decât în raport cu anumite cadre de referinţă.

Astfel, o sarcină în repaus creează doar un câmp electric. Dar sarcina este în repaus doar în raport cu un anumit sistem de referință, iar față de altul se va mișca și, prin urmare, va crea un câmp magnetic.

Slide 14 Definiţia electromagnetic field

Câmp electromagnetic– o formă specială de materie prin care are loc interacțiunea dintre particulele încărcate electric.

Un câmp electromagnetic în vid este caracterizat de vectorul intensității câmpului electric E și inducția magnetică B, care determină forțele care acționează din câmp asupra particulelor încărcate staționare și în mișcare.

Slide 15 Concluzie

În 1864 J. Maxwell creează teoria câmpului electromagnetic, conform căreia câmpurile electrice și magnetice există ca componente interconectate ale unui singur întreg - câmpul electromagnetic.

Această teorie cu singur punct de vedere a explicat rezultatele tuturor studiilor anterioare în domeniul electrodinamicii

IV. Consolidarea cunoștințelor, aptitudinilor și abilităților. Metoda clusterului

Expresia cheie „câmp electromagnetic”

V. Teme pentru acasă: § 17

VI. Reflecție și notare.

Scara undelor electromagnetice

surse de CEM

surse EMR

f=3 300 Hz (frecvențe industriale)

linii electrice de înaltă tensiune, sisteme de cablaje electrice, posturi de transformare, aparate de comutare.

dispozitive de protecție și automatizare, transport feroviar și urban (metrou, troleibuz, tramvai, echipamente de birou) etc.

f=60 kHz 300 GHz (frecvențe radio)

elemente de înaltă frecvență ale instalațiilor (inductoare, transformatoare, condensatoare),

tuburi catodice, statii radar, calculatoare personale, telefoane mobile, instalatii medicale etc.

Câmp electromagnetic

E B H

B – impedanța caracteristică

mediu conductiv, Ohm (pentru vid și aer = 377 Ohm)

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

Densitatea fluxului energetic (PED) - energie medie transferată de undele electromagnetice în 1 s printr-o zonă de 1 m 2 , perpendicular pe mișcarea undei, W/m 2 .

q P 2 E 2 E H

4 r 377

P – puterea generatorului, W r – distanța până la generator,

Zone de formare a undelor electromagnetice

I. aproape (zona de inducție)

Impactul CEM asupra corpului uman

Impact termic

Expunerea la EMF

Principalii factori care influențează gradul de expunere la CEM:

1. interval de frecvență f, Hz (sau λ, m).

2. intensitatea impactului E, H, q;

3. durata expunerii, h;

4. natura și modul de iradiere;

5. dimensiunea suprafeței iradiate;

6. prezența factorilor însoțitori (creșterea temperaturii ambientale, prezența radiațiilor cu raze X etc.);

7. caracteristicile corpului

Biologic

impact

Măsuri de protecție EMP

Normalizarea parametrilor EMF

Principalele documente de reglementare:

GOST 12.1.002-84 SSBT. Câmpuri electrice de frecvență industrială. Niveluri admisibile de tensiune și cerințe pentru control la locurile de muncă.

SanPiN 2.2.4.1191-03 EMF în condiții industriale.

GOST 12.1.006-84* SSBT. Câmpurile electromagnetice ale frecvențelor radio. Niveluri permise la locurile de muncă și cerințe pentru monitorizare.

Standardizarea CEM

1. frecvenţa industrială f = 3–300 Hz

(GOST 12.1.002-84 și SanPiN 2.2.4.1191-03)

timpul efectiv de ședere: = (E)

Starea în ED în timpul tensiunii:

≤5 kV/m este permisă pe toată durata zilei de lucru.

5kV/m

50 E 2

20kV/m

La o tensiune >25 kV/m, nu este permisă rămânerea fără utilizarea echipamentului de protecție

Standardizarea CEM

2. gama de frecvențe radio f = 60 kHz–300 MHz (HF și UHF)

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

intensitatea câmpului electric și magnetic:

EN E, EN N, – valorile maxime admise ale sarcinii energetice conform

componentele electrice și magnetice ale câmpului, [(V/m)2 ·h] și [(A/m)2 ·h] sunt specificate într-un tabel în funcție de frecvență.

3. domeniul de frecvență radio f = 300 MHz–300 GHz (cu microunde)

densitatea fluxului energetic admis

q EN q

suplimentar

ENq – valoarea maximă admisă a încărcăturii energetice conform PES [(W/m)2 h] ENq =2 (W/m)2 h

Indiferent de timpul de expunere în timpul unui schimb de lucru, valoarea lui q nu trebuie să depășească 10 W/m2

Măsuri organizaționale de protecție

instruire și stagiu pentru a lucra cu surse CEM;

interzicerea persoanelor sub 18 ani și femeilor însărcinate să lucreze cu surse de CEM;

examene medicale (preliminare la intrarea in munca si periodice)

întreținerea reglementată a instalațiilor (inspecții periodice, program de reparații echipamente);

regim de muncă reglementat (limitarea timpului petrecut în zona afectată - protecția timpului);

adăuga. concedii, program redus de lucru