Elektromagnetické pole. Prezentácia na tému: "Elektromagnetické pole" Prezentácia na tému Elektromagnetické polia

Plán lekcie

• 1. Prieskum na tému „Získanie striedavého prúdu“
• 2. Elektromagnetické pole.
• 3. Elektromagnetické vlny.
• 4. Konsolidácia.
• 5. Domáce úlohy
• Použité zdroje
• www.College.ru
• Obrázky z internetu.
• A. V. Peryshkin. Fyzika-9.

• Michael Faraday
• (1791-1867)
• Elektromagnetická indukcia

• James Clark Maxwell
• (1831-1879)
• Elektromagnetické pole

• Elektrický prúd vzniká v prítomnosti elektrického poľa.
• A ak odstránite vodič, zostane pole?
• Čo je to za pole?
• Elektrický, vírový.

• Akákoľvek zmena magnetického poľa v priebehu času vedie k vzniku striedavého elektrického poľa a akákoľvek zmena v elektrickom poli v priebehu času vedie k vzniku striedavého magnetického poľa.

• Heinrich Rudolf Hertz
• (1857-1894)
• Experimentálne dokázal existenciu E M V

• Alexander Stepanovič Popov (1859-1906)
• Na komunikáciu sa používa E M V

• ide o elektromagnetické pole šíriace sa v priestore s konečnou rýchlosťou v závislosti od vlastností prostredia.
• Zdrojom elektromagnetických vĺn sú zrýchlené pohybujúce sa elektrické náboje.

• Vzhľad elektromagnetickej vlny sa vysvetľuje zrýchleným pohybom nabitej častice

• Oscilácie elektrických nábojov sú sprevádzané elektromagnetickým žiarením s frekvenciou rovnajúcou sa frekvencii oscilácií náboja.

• - šíriť sa nielen v hmote, ale aj vo vákuu; - šíria sa vo vákuu rýchlosťou svetla
• (C = 300 000 km/s); - sú to priečne vlny; - sú to putujúce vlny (prenášajú energiu).

• Všetok priestor okolo nás je preniknutý elektromagnetickým žiarením. Slnko, telesá okolo nás a antény vysielačov vyžarujú elektromagnetické vlny, ktoré majú v závislosti od frekvencie kmitov rôzne názvy.
• Rádiové vlny sú elektromagnetické vlny (s vlnovou dĺžkou od viac ako 10 000 m do 0,005 m), používané na prenos signálov (informácií) na vzdialenosť bez drôtov.

• Pri rádiovej komunikácii vznikajú rádiové vlny vysokofrekvenčnými prúdmi prúdiacimi v anténe. Rádiové vlny rôznych vlnových dĺžok sa šíria odlišne.

• Elektromagnetické žiarenie s vlnovou dĺžkou menšou ako 0,005 m, ale väčšou ako 770 nm, t. j. nachádzajúce sa medzi oblasťou rádiových vĺn a oblasťou viditeľného svetla, sa nazýva infračervené žiarenie (IR). Infračervené žiarenie vyžaruje akékoľvek vyhrievané teleso. Zdrojom infračerveného žiarenia sú kachle, radiátory na ohrev vody a elektrické žiarovky. Pomocou špeciálnych prístrojov možno infračervené žiarenie premeniť na viditeľné svetlo a získať snímky vyhrievaných predmetov v úplnej tme. Infračervené žiarenie sa používa na sušenie lakovaných výrobkov, stien budov a dreva.

• Viditeľné svetlo zahŕňa žiarenie s vlnovou dĺžkou približne 770 nm až 380 nm, od červeného po fialové svetlo. Význam tejto časti spektra elektromagnetického žiarenia v ľudskom živote je mimoriadne veľký, pretože človek dostáva takmer všetky informácie o svete okolo seba prostredníctvom videnia. Svetlo je predpokladom pre rozvoj zelených rastlín a teda nevyhnutnou podmienkou existencie života na Zemi.

• Okom neviditeľné elektromagnetické žiarenie s vlnovou dĺžkou kratšou ako má fialové svetlo sa nazýva ultrafialové žiarenie (UV).Ultrafialové žiarenie môže zabíjať patogénne baktérie, preto je široko používané v medicíne. Ultrafialové žiarenie v zložení slnečného žiarenia spôsobuje biologické procesy, ktoré vedú k stmavnutiu ľudskej pokožky – opaľovaniu. Plynové výbojky sa používajú ako zdroje ultrafialového žiarenia v medicíne. Rúry takýchto lámp sú vyrobené z kremeňa, priehľadného pre ultrafialové lúče; Preto sa tieto lampy nazývajú kremenné lampy.

• pre oči neviditeľné. Prechádzajú bez výraznej absorpcie cez významné vrstvy hmoty, ktoré sú nepriepustné pre viditeľné svetlo. Röntgenové lúče sú detekované ich schopnosťou spôsobiť určitú žiaru v určitých kryštáloch a pôsobiť na fotografický film. Schopnosť röntgenového žiarenia prenikať cez hrubé vrstvy hmoty sa využíva na diagnostiku chorôb vnútorných orgánov človeka.

• V technike sa röntgenové žiarenie používa na kontrolu vnútornej štruktúry rôznych výrobkov a zvarov. Röntgenové lúče majú silné biologické účinky a používajú sa na liečbu niektorých chorôb.

• Gama žiarenie je elektromagnetické žiarenie emitované excitovanými jadrami a vznikajúce pri interakcii elementárnych častíc.

• VIEŠ?
• Na diskotékach používajú ultrafialové lampy, pod ktorými začína svietiť svetelný materiál. Toto žiarenie je relatívne bezpečné pre zvieratá a rastliny. UV lampy používané na umelé opaľovanie a v medicíne vyžadujú ochranu očí, pretože môže spôsobiť dočasnú stratu zraku. UV - baktericídne lampy používané na dezinfekciu priestorov majú karcinogénny účinok na pokožku a pália listy rastlín.
• Ľudské telo je tiež zdrojom elektrických a magnetických polí. Každý orgán má svoje vlastné elektromagnetické polia. Počas života sa pole človeka neustále mení. Najpokročilejším prístrojom na určovanie elektromagnetických polí človeka je encefalograf. Umožňuje presne zmerať pole na rôznych miestach okolo hlavy a z týchto údajov obnoviť distribúciu elektrickej aktivity v mozgovej kôre. Pomocou encefalografu lekári diagnostikujú mnohé choroby.

• V akom prípade sa vo vesmíre objaví EM vlna?
• 1. Vodičom preteká jednosmerný prúd.
• 2. nabitá častica sa pohybuje priamočiaro s premenlivou rýchlosťou.
• 3. Nabitá častica sa pohybuje rovnomerne a priamočiaro.
• 4. Magnet leží na oceľovom stojane.

• EM vlny sa líšia od zvukových vĺn
• 1. Žiadny odraz vĺn od hranice dvoch médií.
• 2. Difúzia vo vákuu.
• 3. Obdobie.
• 4. Vlnová dĺžka.

• Kto predpovedal existenciu elektromagnetických vĺn?
• 1. H. Oersted
• 2. M. Faraday
• 3. J. C. Maxwell
• 4. G. Hertz

• Usporiadajte rad vĺn vo vzostupnom poradí frekvencií:
• 1. ultrafialové.
• 2. Infračervené žiarenie
• 3. Röntgenové lúče.
• 4. Viditeľné svetlo.

• § 51, 52
• Odpovedz na otázku.
• K textu zostavte 2-3 otázky s možnosťou výberu odpovedí.
• Naučte sa definície.

Snímka 1

Snímka 2

Snímka 3

Snímka 4

Snímka 5

Snímka 6

Snímka 7

Typ lekcie: Lekcia osvojovania si vedomostí na základe existujúcich vedomostí (s prvkami zovšeobecňovania a systematizácie).

Ciele lekcie:

vzdelávacie: zopakovať a zovšeobecniť vedomosti žiakov o elektrických a magnetických poliach; zaviesť pojem elektromagnetické pole; vytvoriť u študentov predstavu o elektrickom a magnetickom poli ako o jedinom celku - o jedinom elektromagnetickom poli.

• rozvíjanie : aktivácia duševnej činnosti (prirovnaním); rozvoj schopností porovnávať, identifikovať vzory, zovšeobecňovať a myslieť logicky.
• vzdelávacie : kultivovať schopnosť prekonávať ťažkosti, počúvať oponentov, brániť svoj názor, rešpektovať ostatných.

Formy organizovania vzdelávacích aktivít: frontálny, individuálny.

Vyučovacie metódy:čiastočné vyhľadávanie ( heuristický rozhovor), výučba programovania (kladú sa otázky), klastrová metóda, hodina je doplnená názornou prezentáciou

Prostriedky vzdelávania: projektor, PC.

Typy ovládania: záverečná kontrola na základe výsledkov činnosti na vyučovacej hodine.

Plán lekcie

1.Organizácia začiatku vyučovacej hodiny.

1. Aktualizácia a sumarizácia poznatkov
2. Učenie sa nového materiálu.

4. Upevnenie vedomostí, zručností a schopností. Klastrová metóda

1. Domáca úloha.
2. Reflexia a triedenie.

Počas vyučovania

jaOrganizácia začiatku hodiny.

Snímka 1 Téma lekcie

Zdôvodnenie významu skúmanej témy Elektrické a magnetické javy študujeme už pomerne dlho. Nastal čas zhrnúť všetky informácie, ktoré sme dostali, čo najviac ich systematizovať a zvážiť rôzne elektromagnetické javy z hľadiska ich jednoty a všeobecnosti.

Vyjadrenie cieľov a plánu hodiny

II. Aktualizácia a sumarizácia poznatkov

Snímka 2 Vzťah medzi elektrinou a magnetizmom

Ako sa do začiatku 19. storočia vysvetľovali magnetické a elektrické polia? Vznikol medzi nimi vzťah alebo boli vnímaní ako dva úplne nezávislé javy?

Pamätajte si, aké javy naznačovali vzťah medzi elektrinou a magnetizmom?

Ktorí vedci prispeli k rozvoju teórie vzťahu medzi elektrinou a magnetizmom?

Snímka 3 Portrét Oersteda

Snímka 4 Oerstedova skúsenosť

Vysvetlite podstatu Oerstedovho experimentu znázorneného na obrázku?

Čo sa podarilo Oerstedovi založiť?

Snímka 5 Portrét Ampere

Snímka 6 Amperov zákon

Čo je zobrazené na obrázku? (pôsobenie magnetického poľa na vodič s prúdom)

Aké parametre určujú silu pôsobiacu na vodič s prúdom umiestnený v magnetickom poli?

Ako určiť smer tejto sily?

Formulujte Amperov zákon.

Ako budú vzájomne pôsobiť dva vodiče s prúdom? (Obr. 2 na snímke)

Spomeňme si, akú hypotézu predložil Ampere na vysvetlenie magnetických vlastností telies?

Snímka 7 Faradayov portrét

Snímka 8 Elektromagnetická indukcia

Aký jav mohol Faraday pozorovať? Čo je podstatou experimentov, ktoré vykonal? (vysvetlite na základe diagramu zobrazeného na snímke)

Ako inak možno pozorovať vznik indukovaného prúdu? (Obr. 2 na snímke)

Aký záver vyvodil Faraday zo svojich experimentov?

Sformulujme podstatu fenoménu elektromagnetickej indukcie.

Snímka 9 Zhrnutie a zhrnutie

Aké všeobecné závery možno vyvodiť na základe troch veľkých objavov 19. storočia? Ako súvisí elektrina a magnetizmus?

Takže do polovice 19. storočia. bolo známe:

1. Elektrický prúd (pohybujúce sa náboje) vytvára okolo seba magnetické pole.
2. Konštantné magnetické pole má orientačný účinok na vodič s prúdom (a pohyblivé náboje).
3. Striedavé magnetické pole je schopné generovať elektrický prúd (t. j. spôsobiť pohyb nabitých častíc v priamom smere cez elektrické pole)

A jeden Škót sa čudoval (Použite hlavné otázky, aby ste študentov priviedli k rovnakej myšlienke):

ak striedavé magnetické pole generuje elektrické pole, potom v prírode neexistuje inverzný proces - Nevytvára elektrické pole naopak magnetické pole??

III. Učenie sa nového materiálu.(sprevádzané úvodnými otázkami, heuristickým rozhovorom)

Snímka 10 Portrét Maxwella

Snímka 11 Maxwellova hypotéza

Čo možno na základe vyššie uvedeného predpokladať? Čo sa stane, keď budeme mať meniace sa magnetické pole? (hypotéza Maxwella)

Maxwellova hypotéza: Kedykoľvek sa elektrické pole mení s časom, vytvára magnetické pole.

Hypotéza musí byť potvrdená experimentom.

Ako možno získať striedavé elektrické pole?

Obrázok 1. Elektrické pole kondenzátora.

Pri nabíjaní kondenzátora existuje v priestore medzi doskami meniace sa elektrické pole .

Zamyslime sa nad tým, ako by mohlo vyzerať magnetické pole generované striedavým elektrickým poľom? (na to si môžeme spomenúť a nakresliť analógiu s magnetickým poľom generovaným vodičom s prúdom)

Obrázok 2. Meniace sa elektrické pole vytvára vírivé magnetické pole

Meniace sa elektrické pole vytvára rovnaké magnetické pole, ako keby medzi doskami kondenzátora bol elektrický prúd.

Snímka 12 Smer vektora magnetickej indukcie B:

Čiary magnetickej indukcie generovaného magnetického poľa pokrývajú čiary intenzity elektrického poľa.

Keď sa intenzita elektrického poľa zvýši, smer vektora magnetickej indukcie tvorí pravú skrutku so smerom vektora E. Keď sa zníži, vytvorí ľavú skrutku ( vysvetľujúci výkres) .

Keď sa magnetické pole zmení, obraz je podobný ( vysvetľujúci výkres) .

Aký záver to naznačuje?

Snímka 13 Maxwellova derivácia

Polia neexistujú oddelene, nezávisle od seba.

Nie je možné vytvoriť striedavé magnetické pole bez súčasného vytvorenia elektrického poľa v priestore. A naopak,

Striedavé elektrické pole neexistuje bez magnetického poľa.

Elektrické a magnetické polia sú prejavom jedného celku - ELEKTROMAGNETICKÉ POLE.

Nemenej dôležitá je skutočnosť, že elektrické pole bez magnetického poľa a naopak môže existovať iba vo vzťahu k určitým referenčným rámcom.

Náboj v pokoji teda vytvára iba elektrické pole. Ale náboj je v pokoji iba vo vzťahu k určitému referenčnému systému a vo vzťahu k inému sa bude pohybovať, a preto vytvorí magnetické pole.

Snímka 14 Definícia elektromagnetického poľa

Elektromagnetické pole- špeciálna forma hmoty, prostredníctvom ktorej dochádza k interakcii medzi elektricky nabitými časticami.

Elektromagnetické pole vo vákuu je charakterizované vektorom intenzity elektrického poľa E a magnetickou indukciou B, ktoré určujú sily pôsobiace z poľa na stacionárne a pohybujúce sa nabité častice.

Snímka 15 Záver

V roku 1864 vytvára J. Maxwell teória elektromagnetického poľa, podľa ktorého elektrické a magnetické polia existujú ako vzájomne prepojené zložky jediného celku - elektromagnetického poľa.

Táto teória s slobodný hľadiska vysvetlil výsledky všetkých doterajších štúdií v oblasti elektrodynamiky

IV. Upevnenie vedomostí, zručností a schopností. Klastrová metóda

Kľúčová fráza „Elektromagnetické pole“

V. Domáca úloha: § 17

VI. Reflexia a triedenie.

Elektromagnetická vlnová stupnica

Zdroje EMF

Zdroje EMR

f=3 300 Hz (priemyselné frekvencie)

vysokonapäťové elektrické vedenia, elektrické rozvody, trafostanice, rozvádzače.

ochranné a automatizačné zariadenia, železničná a mestská doprava (metro, trolejbus, električka, kancelárska technika) atď.

f=60 kHz 300 GHz (rádiové frekvencie)

vysokofrekvenčné prvky inštalácií (tlmivky, transformátory, kondenzátory),

katódové trubice, radarové stanice, osobné počítače, mobilné telefóny, zdravotnícke zariadenia atď.

Elektromagnetické pole

E B H

B – charakteristická impedancia

vodivé médium, Ohm (pre vákuum a vzduch = 377 Ohm)

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

Hustota energetického toku (PED) – priemerná energia prenesená elektromagnetickými vlnami za 1 s na plochu 1 m 2 , kolmo na pohyb vĺn, W/m 2 .

q P 2 E 2 E H

4 r 377

P – výkon generátora, W r – vzdialenosť od generátora,

Zóny tvorby elektromagnetických vĺn

I. blízko (indukčná zóna)

Vplyv EMP na ľudské telo

Tepelný vplyv

Vystavenie EMP

Hlavné faktory ovplyvňujúce stupeň vystavenia EMP:

1. frekvenčný rozsah f, Hz (alebo λ, m).

2. intenzita dopadu E, H, q;

3. trvanie expozície, h;

4. povaha a spôsob ožarovania;

5. veľkosť ožiareného povrchu;

6. prítomnosť sprievodných faktorov (zvýšená teplota okolia, prítomnosť röntgenového žiarenia atď.);

7. vlastnosti tela

Biologické

vplyv

EMP ochranné opatrenia

Normalizácia parametrov EMF

Hlavné regulačné dokumenty:

GOST 12.1.002-84 SSBT. Elektrické polia priemyselnej frekvencie. Prípustné úrovne napätia a požiadavky na kontrolu na pracoviskách.

SanPiN 2.2.4.1191-03 EMF v priemyselných podmienkach.

GOST 12.1.006-84* SSBT. Elektromagnetické polia rádiových frekvencií. Prípustné úrovne na pracoviskách a požiadavky na monitorovanie.

Štandardizácia EMF

1. priemyselná frekvencia f = 3–300 Hz

(GOST 12.1.002-84 a SanPiN 2.2.4.1191-03)

skutočný čas pobytu: = (E)

Pobyt v ED počas napätia:

≤5 kV/m je povolených počas celého pracovného dňa.

5 kV/m

50 E 2

20 kV/m

Pri napätí >25 kV/m nie je dovolené zdržiavať sa bez použitia ochranných prostriedkov

Štandardizácia EMF

2. rádiový frekvenčný rozsah f = 60 kHz–300 MHz (HF a UHF)

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

intenzita elektrického a magnetického poľa:

EN E, EN N, – maximálne prípustné hodnoty energetického zaťaženia podľa

elektrické a magnetické zložky poľa [(V/m)2 ·h] a [(A/m)2 ·h] sú špecifikované v tabuľke v závislosti od frekvencie.

3. rádiofrekvenčný rozsah f = 300 MHz – 300 GHz (mikrovlnná rúra)

prípustná hustota energetického toku

q EN q

extra

ENq – maximálna prípustná hodnota energetického zaťaženia podľa PES [(W/m)2 h] ENq =2 (W/m)2 h

Bez ohľadu na dobu pôsobenia počas pracovnej zmeny by hodnota q nemala presiahnuť 10 W/m2

Organizačné ochranné opatrenia

školenie a stáž na prácu so zdrojmi EMP;

nedovoliť osobám mladším ako 18 rokov a tehotným ženám pracovať so zdrojmi EMP;

lekárske prehliadky (predbežné pri nástupe do práce a pravidelné)

regulovaná údržba inštalácií (periodické kontroly, harmonogram opráv zariadení);

regulovaný pracovný režim (obmedzenie času stráveného v dotknutom priestore – ochrana času);

pridať. dovolenky, skrátený pracovný čas