Электромагнитное поле. Презентация на тему: "Электромагнитное поле" Презентация на тему электромагнитные поля

План урока

• 1. Опрос по теме «Получение переменного тока»
• 2. Электромагнитное поле.
• 3. Электромагнитные волны.
• 4. Закрепление.
• 5. Домашнее задание
• Используемые источники
• www.College.ru
• Картинки из интернета.
• А.В.Перышкин. Физика-9.

• Майкл Фарадей
• (1791-1867)
• Электромагнитная индукция

• Джеймс Кларк Максвелл
• (1831-1879)
• Электромагнитное поле

• Электрический ток возникает при наличии электрического поля.
• А если убрать проводник, поле останется?
• Какое это поле?
• Электрическое, вихревое.

• Всякое изменение со временем магнитного поля приводит к возникновению переменного электрического поля, а всякое изменение со временем электрического поля порождает переменное магнитное поле.

• Генрих Рудольф Герц
• (1857-1894)
• Доказал на опыте существование Э М В

• Александр Степанович Попов (1859-1906)
• Применил Э М В для связи

• это электромагнитное поле, распространяющееся в пространстве с конечной скоростью, зависящей от свойств среды.
• Источником электромагнитных волн являются ускоренно движущиеся электрические заряды.

• Возникновение электромагнитной волны объясняется ускоренным движением заряженной частицы

• Колебания электрических зарядов сопровождаются электромагнитным излучением, имеющим частоту, равную частоте колебаний зарядов.

• -распространяются не только в веществе, но и в вакууме; - распространяются в вакууме со скоростью света
• (С = 300 000 км/c); - это поперечные волны; - это бегущие волны (переносят энергию).

• Все окружающее нас пространство пронизано электромагнитным излучением. Солнце, окружающие нас тела, антенны передатчиков испускают электромагнитные волны, которые в зависимости от их частоты колебаний носят разные названия.
• Радиоволны-это электромагнитные волны (c длиной волны от более чем 10000м до 0,005м), служащие для передачи сигналов (информации) на расстояние без проводов.

• В радиосвязи радиоволны создаются высокочастотными токами, текущими в антенне. Радиоволны различной длины распространяются по-разному.

• Электромагнитные излучения с длиной волны, меньшей чем 0,005 м, но большей чем 770 нм, т. е. лежащие между диапазоном радиоволн и диапазоном видимого света, называются инфракрасным излучением (ИК). Инфракрасное излучение испускают любые нагретые тела. Источниками инфракрасного излучения служат печи, батареи водяного отопления, электрические лампы накаливания. С помощью специальных приборов инфракрасное излучение можно преобразовать в видимый свет и получать изображения нагретых предметов в полной темноте. Инфракрасное излучение применяется для сушки окрашенных изделий, стен зданий, древесины.

• К видимому свету относят излучения с длиной волны примерно от 770нм до 380нм, от красного до фиолетового света. Значения этого участка спектра электромагнитных излучений в жизни человека исключительно велико, так как почти все сведения об окружающем мире человек получает с помощью зрения. Свет является обязательным условием для развития зеленых растений и, следовательно, необходимым условием для существования жизни на Земле.

• Невидимое глазом электромагнитное излучение с длиной волны меньше, чем у фиолетового света, называют ультрафиолетовым излучением (УФ).. Ультрафиолетовые излучение способно убивать болезнетворных бактерий, поэтому его широко применяют а медицине. Ультрафиолетовое излучение в составе солнечного света вызывает биологические процессы, приводящие к потемнению кожи человека – загару. В качестве источников ультрафиолетового излучения в медицине используются газоразрядные лампы. Трубки таких ламп изготовляют из кварца, прозрачного для ультрафиолетовых лучей; поэтому эти лампы называют кварцевыми лампами.

• невидимы глазом. Они проходят без существенного поглощения через значительные слои вещества, непрозрачного для видимого света. Обнаруживают рентгеновские лучи по их способности вызывать определенное свечение некоторых кристаллов и действовать на фотопленку. Способность рентгеновских лучей проникать через толстые слои вещества используется для диагностики заболеваний внутренних органов человека.

• В технике рентгеновские лучи применяются для контроля внутренней структуры различных изделий, сварных швов. Рентгеновское излучение обладает сильным биологическим действием и применяется для лечения некоторых заболеваний.

• Гамма-излучением называют электромагнитное излучение, испускаемое возбужденными ядрами и возникающее при взаимодействии элементарных частиц.

• ЗНАЕШЬ ЛИ ТЫ?
• Hа дискотеках используют лампы yльтpафиолета, под ними светлый матеpиал начинает светиться. Это излучение сpавнительно безопасно для животных и pастений. УФ –лампы, пpименяемые для искусственного загаpа и в медицине тpебует защиты глаз, т.к. могут вызвать временную потеpю зpения. УФ – бактерицидные лампы, пpименяемые для обеззараживания помещений, канцеpогенно действуют на кожу, сжигают листья pастений.
• Организм человека также является источником электрических и магнитных полей. Каждому органу присущи свои электромагнитные поля. В течение жизни поле человека постоянно меняется. Наиболее совершенный прибор для определения электромагнитных полей человека – энцефалограф. Он позволяет точно измерить поле в разных точках вокруг головы и по этим данным восстановить распределение электрической активности в коре мозга. С помощью энцефалографа врачи диагностируют многие заболевания.

• В каком случае в пространстве возникает ЭМ волна?
• 1. По проводнику течет постоянный ток.
• 2. заряженная частица движется по прямой с переменной скоростью.
• 3. Заряженная частица движется равномерно и прямолинейно.
• 4. Магнит лежит на стальной подставке.

• ЭМ волны отличаются от звуковых
• 1. Отсутствие отражения волн от границы двух сред.
• 2. Распространение в вакууме.
• 3. Периодом.
• 4. Длиной волны.

• Кто предсказал существование ЭМВ?
• 1.Х.Эрстед
• 2. М.Фарадей
• 3. Дж.К.Максвелл
• 4. Г.Герц

• Расположите ряд волн по возрастанию частоты:
• 1. ультрафиолет.
• 2. Инфракрасное изл.
• 3. Рентгеновские лучи.
• 4. Видимый свет.

• § 51, 52
• Ответить на вопросы.
• Составить 2-3 вопроса к тексту с выбором ответа.
• Выучить определения.

Cлайд 1

Cлайд 2

Cлайд 3

Cлайд 4

Cлайд 5

Cлайд 6

Cлайд 7

Тип урока: Урок усвоения знаний на основе имеющихся (с элементами обобщения и систематизации).

Цели урока:

обучающие: повторить и обобщить знания обучающихся об электрических и магнитных полях; познакомить с понятием электромагнитное поле; сформировать у обучающихся представление об электрическом и магнитном полях как о едином целом – едином электромагнитном поле.

• развивающие : активизация мыслительной деятельности (способом сопоставления); развитие умений сравнивать, выявлять закономерности, обобщать, логически мыслить.
• воспитательные : воспитывать умение преодолевать трудности, выслушивать оппонентов, отстаивать свою точку зрения, уважать окружающих.

Формы организации учебной деятельности: фронтальная, индивидуальная.

Методы обучения: частично-поисковый (эвристическая беседа), программирование обучения (ставятся вопросы), метод кластеров, урок сопровождается иллюстративной презентацией

Средства обучения: проектор, ПК.

Виды контроля: итоговый контроль по результатам активности на уроке.

План урока

1.Организация начала урока.

1. Актуализация и обобщение знаний
2. Изучение нового материала.

4. Закрепление знаний, умений, навыков. Метод кластеров

1. Домашнее задание.
2. Рефлексия и выставление оценок.

Х о д у р о к а

I. Организация начала урока.

Слайд 1 Тема урока

Обоснование значения изучаемой темы Мы достаточно долго изучали электрические и магнитные явления. Настало время обобщить всю полученную нами информацию, максимально ее систематизировать и рассмотреть различные электромагнитные явления, с точки зрения их единства и общности.

Озвучивание целей и плана занятия

II . Актуализация и обобщение знаний

Слайд 2 Взаимосвязь электричества и магнетизма

Как вплоть до начала IXX в объяснялись магнитные и электрические поля? Была ли установлена взаимосвязь между ними или они воспринимались как два совершенно независимых друг от друга явления?

Вспомните, пожалуйста, какие явления указали на взаимосвязь электричества и магнетизма?

Какие ученые сделали свой вклад в развитие теории взаимосвязи электричества и магнетизма?

Слайд 3 Портрет Эрстеда

Слайд 4 Опыт Эрстеда

Объясните суть опыта Эрстеда, изображенного на рисунке?

Что удалось установить Эрстеду?

Слайд 5 Портрет Ампера

Слайд 6 Закон Ампера

Что изображено на рисунке? (действие магнитного поля на проводник с током)

От каких параметров зависит сила, действующая на проводник с током, помещенный в магнитное поле?

Как определить направление этой силы?

Сформулируйте закон Ампера.

Как будут взаимодействовать два проводника с током? (рис. 2 на слайде)

Давайте вспомним, какую гипотезу выдвинул Ампер, чтоб объяснить магнитные свойства тел?

Слайд 7 Портрет Фарадей

Слайд 8 Электромагнитная индукция

Какое явление удалось наблюдать Фарадею? В чем суть опытов, проведенных им? (объяснить с опорой на схему, изображенной на слайде)

Каким еще способом можно наблюдать появление индуцированного тока? (рис. 2 на слайде)

Какой вывод сделал Фарадей, проведя свои эксперименты?

Давайте сформулируем суть явления электромагнитной индукции.

Слайд 9 Обобщение и подведение итогов

Какие можно сделать обобщающие выводы исходя из трех великих открытий IXX в? Как связаны электричество и магнетизм?

Итак, к середине XIX в. было известно:

1. Электрический ток (движущиеся заряды) порождает вокруг себя магнитное поле.
2. Постоянное магнитное поле оказывает ориентирующее действие на проводник с током (и движущиеся заряды, соответственно)
3. Переменное магнитное поле способно порождать электрический ток (т.е. приводить заряженные частицы в направленное движение по средствам электрического поля)

И один шотландец задался вопросом (наводящими вопросами попытаться вывести обучающихся на туже мысль) :

если переменное магнитное поле порождает электрическое поле, то не существует ли в природе обратного процесса – не порождает ли электрическое поле, в свою очередь, магнитное ?

III . Изучение нового материала. (сопровождается наводящими вопросами, эвристическая беседа)

Слайд 10 Портрет Максвелла

Слайд 11 Гипотеза Максвелла

Что можно предположить исходя из вышесказанного? Что будет иметь место, когда у нас есть изменяющееся магнитное поле?(выводится гипотеза, сделанная Максвеллом)

Гипотеза Максвелла: во всех случаях, когда электрическое поле изменяется со временем, оно порождает магнитное поле.

Гипотезу необходимо подтвердить опытом.

Каким образом можно получить переменное электрическое поле?

Рис 1. Электрическое поле конденсатора.

При зарядке конденсатора в пространстве между обкладками существует изменяющееся электрическое поле.

Давайте подумаем, как может выглядеть магнитное поле, порожденное переменным электрическим? (для этого можно вспомнить и провести аналогию с магнитным полем, порожденным проводником с током)

Рис 2. Изменяющееся электрическое поле порождает вихревое магнитное поле

Изменяющееся электрическое поле создает такое же магнитное поле, как если бы между обкладками конденсатора существовал электрический ток.

Слайд 12 Направление вектора магнитной индукции В:

Линии магнитной индукции порожденного магнитного поля охватывают линии напряженности электрического поля.

При возрастании напряженности электрического поля направление вектора магнитной индукции образует правый винт с направлением вектора Е. При убывании – левый (поясняющий рисунок ) .

При изменении магнитного поля картина аналогична (поясняющий рисунок ) .

Какой вывод напрашивается?

Слайд 13 Вывод Максвелла

Поля не существуют обособленно, независимо друг от друга.

Нельзя создать переменное магнитное поле без того, чтобы одновременно в пространстве не возникло и электрическое поле. И наоборот,

Переменное электрическое поле не существует без магнитного.

Электрические и магнитные поля – проявление единого целого – ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ .

Не менее важно то обстоятельство, что электрическое поле без магнитного, и наоборот, могут существовать лишь по отношению к определенным системам отсчета .

Так, покоящийся заряд создает только электрическое поле. Но ведь заряд покоится лишь относительно определенной системы отсчета, а относительно другой он будет двигаться и, следовательно, создавать магнитное поле.

Слайд 14 Определение электромагнитного поля

Электромагнитное поле – особая форма материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между электрически заряженными частицами.

Электромагнитное поле в вакууме характеризуется вектором напряжённости электрического поля Е и магнитной индукцией В, которые определяют силы, действующие со стороны поля на неподвижные и движущиеся заряженные частицы.

Слайд 15 Заключение

В 1864 г. Дж. Максвелл создаёт теорию электромагнитного поля , согласно которой электрическое и магнитное поля существуют как взаимосвязанные составляющие единого целого - электромагнитного поля.

Эта теория с единой точки зрения объясняла результаты всех предшествующих исследований в области электродинамики

IV . Закрепление знаний, умений, навыков. Метод кластеров

Ключевое словосочетание «Электромагнитное поле»

V . Домашнее задание: § 17

VI . Рефлексия и выставление оценок.

Шкала электромагнитных волн

Источники ЭМП

Источники ЭМИ

f=3 300 Гц (промышленные частоты)

высоковольтные ЛЭП, системы электропроводки, трансформаторные подстанции, распределительные устройства.

устройства защиты и автоматики, железнодорожный и городской транспорт (метро, троллейбусный, трамвайный, офисная техника) и др.

f=60 кГц 300 ГГц (радиочастоты)

высокочастотные элементы установок (индукторы, трансформаторы, конденсаторы),

электронно-лучевые трубки, радиолокационные станции, ПЭВМ, мобильные телефоны, медицинские установки и др.

Электромагнитное поле

E B H

B – волновое сопротивление

проводящей среды, Ом (для вакуума и воздуха = 377 Ом)

E – напряженность ЭП, В/м Н – напряженность МП, А/м

Плотность потока энергии (ППЭ) – средняя энергия, переносимая электромагнитными волнами за 1с через площадку в 1 м 2 , перпендикулярную движению волны, Вт/м 2 .

q Р 2 E 2 E H

4 r 377

Р – мощность генератора, Вт r – расстояние до генератора,

Зоны формирования электромагнитной волны

I.ближняя (зона индукции)

Воздействие ЭМП на организм человека

Тепловое Воздействие

воздействие ЭМП

Основные факторы, влияющие на степень воздействия ЭМП:

1. диапазон частот f , Гц (или λ, м).

2. интенсивность воздействия E , H , q ;

3. продолжительность воздействия, ч;

4. характер и режим облучения;

5. размер облучаемой поверхности;

6. наличие сопутствующих факторов (повышенная температура окружающего воздуха, наличие рентгеновского излучения и др.);

7. особенности организма

Биологическое

воздействие

Меры защиты от ЭМИ

Нормирование параметров ЭМП

Основные нормативные документы:

ГОСТ 12.1.002-84 ССБТ. Электрические поля промышленной частоты. Допустимые уровни напряженности и требования к проведению контроля на рабочих местах.

СанПиН 2.2.4.1191-03 ЭМП в производственных условиях.

ГОСТ 12.1.006-84* ССБТ. Электромагнитные поля радиочастот. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля.

Нормирование ЭМП

1. промышленная частота f = 3–300 Гц

(ГОСТ 12.1.002-84 и СанПиН 2.2.4.1191-03)

время фактического пребывания: = (Е )

Пребывание в ЭП при напряженности:

≤5 кВ/м допускается в течение всего рабочего дня.

5кВ/м

50 E 2

20кВ/м

При напряженности >25 кВ/м без применения средств защиты пребывание не допускается

Нормирование ЭМП

2. диапазон радиочастот f = 60 кГц–300 МГц (ВЧ и УВЧ)

(ГОСТ 12.1.006-84* и СанПиН 2.2.4.1191-03)

напряженность электрического и магнитного поля:

ЭН Е , ЭН Н , – предельно допустимые значения энергетической нагрузки по

электрической и магнитной составляющей поля, [(В/м)2 ·ч] и [(А/м)2 ·ч] задаются таблично в зависимости от частоты.

3. диапазон радиочастот f = 300 МГц–300 ГГц (СВЧ)

допустимая плотность потока энергии

q ЭН q

доп

ЭНq – предельно допустимые значение энергетической нагрузки по ППЭ [(Вт/м)2 ·ч] ЭНq =2 (Вт/м)2 ·ч

Независимо от времени воздействия за рабочую смену величина q не должна превышать 10 Вт/м2

Организационные меры защиты

обучение и стажировка для работы с источниками ЭМП;

не допуск к работе с источниками ЭМП лиц моложе 18 лет и беременных женщин;

медосмотры (предварительные при поступлении на работу и периодические)

регламентированное техническое обслуживание установок (периодические осмотры, график ремонта оборудования);

регламентированный режим труда (ограничение времени нахождения в зоне воздействия - защита временем);

доп. отпуска, сокращенный рабочий день