Электромагнитное поле Электромагнитные волны

9 класс

Майкл Фарадей 1791-1867 В 1831 г. открыл явление электромагнитной индукции – возникновение электрического тока в проводнике при изменении магнитного потока через контур проводника.

Какие силы заставляют заряды в витке двигаться? Само магнитное поле, пронизывающее катушку, этого сделать не может, т.к. магнитное поле действует исключительно на движущиеся заряды, а проводник с находящимися в нем электронами неподвижен.

Джеймс Клерк Максвелл 1831-1879 Самым большим научным достижением в 1865году является созданная им теория электромагнитного поля, которую от сформулировал в виде системы нескольких уравнений, выражающих все основные закономерности электромагнитных явлений.

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

Источником единого электромагнитного поля служат ускоренно движущиеся электрические заряды

Механизм возникновения индукционного тока

Возникающее вихревое электрическое поле, под действием которого свободные заряды, всегда имеющиеся в проводнике, приходят в направленное движение. Гальванометр играет роль индикатора, обнаруживая электрическое поле в пространстве (электрический ток).

Из теории Максвелла вытекает вывод: Быстропеременное электромагнитное поле распространяется в пространстве в виде поперечных волн.

Джеймс Максвелл опираясь на теорию:

• Волны распространяются не только в веществе, но и в вакууме. Скорость распространения волны в вакууме 300 000 км/с.
• Волны распространяются не только в веществе, но и в вакууме.
• Скорость распространения волны в вакууме 300 000 км/с.

• Электромагнитная волна представляет собой систему порождающих друг друга и распространяющихся в пространстве электрического и магнитного полей

Характеристика электрического поля – напряженность ()

Напряженность электрического поля в какой-либо его точке равна отношению силы , с которой поле действует на точечный положительный заряд, помещенный в эту точку, к значению этого заряда q.

Характеристика магнитного поля – вектор магнитной индукции (

Для электромагнитных волн справедливы те же соотношения между длиной волны ее скоростью

с = 3 10 8 м/с, периодом Т и частотой ν, что и для механических волн. λ= = с Т

Генрих Рудольф Герц 1857-1894 В 1888 г. Экспериментально доказал существование электромагнитных волн, предсказанных максвеллом. Установил, что скорость распространения электромагнитных волн равна скорости света

Слайд 1

Электромагнитное поле

Это порождающие друг друга переменные электрические и магнитные поля. Теория электромагнитного поля создана Джеймсом Максвеллом в 1865 г. Он теоретически доказал, что: Любое изменение со временем магнитного поля приводит к возникновению изменяющегося электрического поля, а всякое изменение со временем электрического поля порождает изменяющееся магнитное поле. Если электрические заряды движутся с ускорением, то создаваемое ими электрическое поле периодически меняется и само создает в пространстве переменное магнитное поле и т.д.

Слайд 2

Источниками электромагнитного поля могут быть

движущийся магнит; - электрический заряд, движущийся с ускорением или колеблющийся (в отличие от заряда движущегося с постоянной скоростью, например, в случае постоянного тока в проводнике, здесь создается постоянное магнитное поле).

Слайд 3

Условия существования полей

Электрическое поле существует всегда вокруг электрического заряда, в любой системе отсчета, магнитное – в той, относительно которой электрические заряды движутся, электромагнитное – в системе отсчета, относительно которой электрические заряды движутся с ускорением.

Слайд 4

ПОПРОБУЙ РЕШИ!

Кусок янтаря потёрли о ткань, и он зарядился статическим электричеством. Какое поле можно обнаружить вокруг неподвижного янтаря? Вокруг движущегося? Заряженное тело покоится относительно поверхности земли. Автомобиль равномерно и прямолинейно движется относительно поверхности земли. Можно ли обнаружить постоянное магнитное поле в системе отсчета, связанной с автомобилем? Какое поле возникает вокруг электрона, если он: покоится; движется с постоянной скоростью; движется с ускорением?

Слайд 5

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ

Это электромагнитное поле, распространяющееся в пространстве с конечной скоростью, зависящей от свойств среды.

Слайд 6

Свойства электромагнитных волн:

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). Источником электромагнитных волн являются ускоренно движущиеся электрические заряды. Колебания электрических зарядов сопровождаются электромагнитным излучением, имеющим частоту, равную частоте колебаний зарядов.

Слайд 7

ШКАЛА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН

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. Метры

Слайд 8

рефераты

1. Радиоволны 2. Инфракрасное излучение 3. Видимое излучение 4. Ультрафиолетовое излучение 5. Рентгеновское излучение 6. Гамма излучение

Слайд 9

Решаем задачи

Определите частоту электромагнитных волн в воздухе, длина которых равна 2 см. Чему равна длина волны, посылаемых радиостанцией, работающей на частоте 1400 кГЦ. Радиопередатчик работает на частоте 6 мГц. Сколько волн находится на расстоянии 100 км по направлению радиосигнала? Сила тока в обмотке генератора переменного тока меняется согласно графику. Определите амплитуду, период, частоту колебаний тока.

Слайд 10

ИНТЕРЕСНО, ЧТО...

Железобетонные дома, экранируют внешние "уличные" электромагнитные поля, поэтому внутри такого дома влияния внешних полей не ощущается. В наших домах в настоящее время используется много электробытовых приборов. Все они создают при работе электромагнитные поля. Даже включенный утюг окружен электромагнитным полем в радиусе примерно 25 см., у электрочайника электромагнитное поле в два раза шире. Электромагнитное поле обычной электробритвы достаточно сильное, поэтому электробритва хороша лишь для кратковременного пользования. Телевизор является сильным источником электромагнитного поля (причем цветной - в большей степени, чем черно-белый), но на расстоянии 1,5 метров от него электромагнитный фон становится уже безопасным. При использовании исправной микроволновой печи безопасно находится от нее на расстоянии 1-1,5 метров, хотя включение печи должно быть тоже достаточно кратковременным. Наиболее сильно электромагнитное поле компьютера проявляется со стороны задней стенки монитора., поэтому удобнее устанавливать его в углу комнаты. Перед экраном безопасно сидеть на расстоянии вытянутой руки.

Электромагнитное поле Электромагнитные волны

9 класс

Майкл Фарадей 1791-1867 В 1831 г. открыл явление электромагнитной индукции – возникновение электрического тока в проводнике при изменении магнитного потока через контур проводника.

Какие силы заставляют заряды в витке двигаться? Само магнитное поле, пронизывающее катушку, этого сделать не может, т.к. магнитное поле действует исключительно на движущиеся заряды, а проводник с находящимися в нем электронами неподвижен.

Джеймс Клерк Максвелл 1831-1879 Самым большим научным достижением в 1865году является созданная им теория электромагнитного поля, которую от сформулировал в виде системы нескольких уравнений, выражающих все основные закономерности электромагнитных явлений.

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

Источником единого электромагнитного поля служат ускоренно движущиеся электрические заряды

Механизм возникновения индукционного тока

Возникающее вихревое электрическое поле, под действием которого свободные заряды, всегда имеющиеся в проводнике, приходят в направленное движение. Гальванометр играет роль индикатора, обнаруживая электрическое поле в пространстве (электрический ток).

Из теории Максвелла вытекает вывод: Быстропеременное электромагнитное поле распространяется в пространстве в виде поперечных волн.

Джеймс Максвелл опираясь на теорию:

• Волны распространяются не только в веществе, но и в вакууме. Скорость распространения волны в вакууме 300 000 км/с.
• Волны распространяются не только в веществе, но и в вакууме.
• Скорость распространения волны в вакууме 300 000 км/с.

• Электромагнитная волна представляет собой систему порождающих друг друга и распространяющихся в пространстве электрического и магнитного полей

Характеристика электрического поля – напряженность ()

Напряженность электрического поля в какой-либо его точке равна отношению силы , с которой поле действует на точечный положительный заряд, помещенный в эту точку, к значению этого заряда q.

Характеристика магнитного поля – вектор магнитной индукции (

Для электромагнитных волн справедливы те же соотношения между длиной волны ее скоростью

с = 3 10 8 м/с, периодом Т и частотой ν, что и для механических волн. λ= = с Т

Генрих Рудольф Герц 1857-1894 В 1888 г. Экспериментально доказал существование электромагнитных волн, предсказанных максвеллом. Установил, что скорость распространения электромагнитных волн равна скорости света

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ

Цели урока: Дать понятие электромагнитного поля, объяснить свойства электромагнитного поля

Ход урока Фронтальный опрос Решение задач 3. Историческая справка 4. Понятие электромагнитного поля 5. Закрепление материала 6. Домашние задание

1.Фронтальный опрос 1) Какой ток называется переменным? Ответ: переменным током называется электрический ток, периодически меняющийся со временем по модулю и направлению.

2) Чему равна стандартная частота переменного тока в Росси? ν = 50 Гц

3) Где используется переменный ток? Ответ: переменный электрический ток используют в основном электромеханические индукционные генераторы, т.е. в которых механическая энергия преобразуется в электрическую.

2. Решение задач 1)Ротор двухполюсной машины переменного тока делает 120 оборотов в минуту. Определите период колебания тока.

Дано: Решение: N= 120 Т= t/N t =1мин Т=60с/120 об =0,5с Т-? Ответ: Т=0,5 с.

2) По графику определите амплитуду, период и частоту колебаний

Ответ: X m = 0,1м Т = 1 с ν = 1 Гц

3. Историческая справка История магнита насчитывает свыше двух с половиной тысяч лет. В VI веке до н.э. древнекитайские ученые обнаружили минерал, способный притягивать к себе железные предметы.

В древние времена свойства магнита пытались объяснить приписыванием ему «живой души». Магнит, по представлением древних людей, «устремлялся к железу по той же причине, что и собака к куску мяса»

Теперь мы знаем: Вокруг любого магнита существует магнитное поле.

В 1808 году к причалу одного из французских портов едва добрался своим ходом полуразрушенный молнией корабль. На его борт поднялась комиссия, в состав которой входил Франсуа Арго, блестящий ученый, ставший в 23 года академиком. Арго обратил внимание, что стрелки всех компасов были перемагничены в результате удара молнии. Но Арго не сумел сделать вывод о связи электричества и магнетизма.

Ганс Христиан Эрстед 15 февраля 1820 года установил: магнитная стрелка, расположенная вблизи проводника, при пропускании тока поворачивается на некоторый угол. При размыкании цепи стрелка возвращается в исходное положение.

ЭРСТЕД Ганс Христиан

Опыт Эрстеда позволил сделать вывод о существовании магнитного поля в пространстве, окружающем проводник с электротоком.

1820 год Ампер предположил, что магнитные свойства постоянных магнитов обусловлены множеством круговых токов, циркулирующих внутри молекул этих тел.

Опыты Эрстеда и Ампера, доказавшие связь электричества и магнетизма, вызвали у молодого Фарадея глубокий интерес к электромагнетизму. Не удивительно, что уже в 1821г. Фарадей записывает в своем дневнике в качестве задачи: «Превратить магнетизм в электричество»

1831 год Майкл Фарадей Открывает явление электромагнитной индукции. В чем заключается явление электромагнитной индукции?

При всяком изменении магнитного потока, пронизывающего контур замкнутого проводника, в этом проводнике возникает индукционный ток.

Индукционный ток – это ток который возникает в переменном магнитном поле, пронизывающем замкнутый контур проводника, создавая в нем электрическое поле, под действием которого и возникает ток.

Фарадей доказал, что переменное магнитное поле, пронизывающее замкнутый контур проводника, создавало в нем электрическое поле, под действием которого и возникал индукционный ток.

В 1831 г. в Англии родился Джеймс Кларк Максвелл, который в 1865 г., вводит в физику понятие электромагнитного поля.

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

Эти порождающие друг друга переменные электрическое и магнитное поля образуют единое электромагнитное поле. Источниками электромагнитного поля служат ускоренно движущиеся электрические заряды

Действительно, электрическое и магнитное поля возникают вокруг электрических зарядов, причем электрическое поле существует в любой системе отсчета, а магнитное – в той, относительно которой заряды движутся.

Вокруг зарядов, движущихся с постоянной скоростью, создается постоянное магнитное поле (например, вокруг проводника с протекающем по нему постоянным током).

Но если электрические заряды движутся с ускорением или колеблются, то создаваемое ими электрическое поле периодически меняется. Переменное электрическое поле создает в пространстве переменное магнитное поле, которое в свою очередь, порождает переменное электрическое и т.д.

Нельзя создать переменное магнитное поле без того, чтобы одновременно в пространстве не возникало и электрическое поле. И наоборот, переменное электрическое поле не может существовать без магнитного.

Переменное электрическое поле называется вихревым, поскольку его силовые линии замкнуты подобно линиям индукции магнитного поля.

Электростатическое поле (т.е. постоянное поле которое не изменяется со временем), которое существует вокруг неподвижных заряженных тел. Силовые линии электростатического поля начинаются на положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных.

На каком рисунке изображено вихревое и электростатическое поля?

Электростатическое поле Вихревое электрическое поле

Созданная Максвеллом теория, позволившая предсказать существование электромагнитного поля за 22 года до того, как оно было обнаружено экспериментально, считается величайшим из научных открытий, роль которого в развитии науки и техники трудно переоценить.

5. Закрепление материала Свойства электромагнитного поля

Свойства электромагнитного поля Магнитное поле порождается только движущимися зарядами, в частности электрическим током; Источниками электромагнитного поля служат ускоренно движущиеся электрические заряды; Магнитное поле обнаруживается по действию на магнитную стрелку.

Домашние задание §51. ответить на вопросы 1-4