Презентация к уроку физики в 11 классе "Электромагнитные волны"

1

Тема урока: «Электромагнитные волны»

Повторение:

4

Механические

волны

5

Волновые явления

Что называют волной?

Волной называют колебания, распространяющиеся в пространстве с течением времени.

6

Типы волн

Что представляют собой

поперечные волны?

Волны, в которых колебания частиц среды происходят в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны. Возникают в твёрдых телах и на поверхности воды.

7

Что собой представляют продольные волны?

Колебания происходят вдоль распространения волны. Возникают в газах, жидкости и твёрдых телах.

направление колебаний

направление распространения волны

8

Волновые явления

Что называют волной?

Волной называют колебания, распространяющиеся в пространстве с течением времени.

9

Характеристика волнового движения

Что такое длина волны?

Наименьшее расстояние между двумя точками, колеблющимися в одной фазе.

Что такое частота?

Частота v волнового движения зависит только от частоты вибратора.

Скорость распространения волны.

λ=vT , v=λ/T

10

Электромагнитное поле

11

Электромагнитное поле – особая форма материи – совокупность электрических и магнитных полей, образует единое электромагнитное поле и возникает при постоянной скорости заряда

Х.Эрстед(1820г.)

Дж. Максвелл(1864) – два постулата

М.Фарадей.(1834г.)

1. Переменное магнитное поле создаёт вихревое электрическое поле.

2. Переменное электрическое поле создаёт вихревое магнитное поле.

Изучение нового материала:

12

Электромагнитная волна

13

Электромагнитная волна излучается колебательным контуром, опытным путем получил Герц, изучил теорию Максвел. Наличие ускорения – главное условие электромагнитных волн. Электромагнитная волна неприемлемо состоит из электричеcкого и магнитного поля Магнитное поле порождает вихревое электрическое поле и наоборот.

14

Векторы Е и В в электромагнитной волне перпендикулярны друг к другу и перпендикулярны направлению распространения волны. Если вращать буравчик с правой нарезкой от вектора Е к вектору В, от поступательное перемещение буравчика будет совпадать.

15

Герц Генрих (1857-1894)-немецкий физик, впервые экспериментально доказавший в 1886 г. существование электромагнитных волн. Исследуя электромагнитные волны, он установил тождественность основных свойств электромагнитных и световых волн. Его работы послужили экспериментальным доказательством справедливости теории электромагнитного поля и, в частности, электромагнитной теории света. Изменяющееся во времени и распространяющееся в пространстве (вакууме) электромагнитное поле со скоростью с = 3 . 10 8 м/с образует электромагитную волну длинной λ = c2π√LC

16

Для получения электромагнитных волн Г.Герц использовал простое устройство, которое в его честь было названо вибратором Герца. Это устройство представляет собой открыты колебательный контур.

17

Плотностью потока электромагнитного излучения

18

Зависимость плотности потока излучения от расстояния до точечного источника .

I =

Плотность потока излучения от точечного источника убывает обратно пропорционально квадрату расстояния до источника.

2

19

Зависимость напряженности электрического поля и магнитной индукции пропорционально квадрату частоты:

E ~ a ~ ω 2 , B ~ a ~ ω 2 .

20

плотность потока излучения пропорциональна четвёртой степени частоты

I ~ ω 4

Применение электромагнитных волн:

21

Радиоволны

22

А.С. Попов – изобретатель радио

А. С. Попов родился 4 марта 1859 г. в посёлке Туринские рудники, Екатеринбургской губернии, на Урале.

23

А. С. Попов жил в эпоху великих открытий в области физики и внедрения электричества в промышленность. В период его пребывания в школе английский физик и математик Максвелл опубликовал свой знаменитый трактат по электричеству и магнетизму. Максвелл предсказал существование электромагнитных волн, которые впервые были получены и исследованы Г. Герцем (1886 — 1888). Все эти открытия, в корне менявшие установившиеся взгляды на природу электрических и магнитных явлений, чрезвычайно интересовали русских учёных и особенно увлекли А. С. Попова. В 1883 г. Попов окончил университет с отличными оценками и был приглашён остаться при нём для подготовки к профессорской деятельности. Однако, существовавшие в университете условия для самостоятельной научной работы по электротехнике, вследствие недостаточности оборудования лаборатории, не удовлетворяли Попова.

24

История радио начинается с первого в мире радиоприемника, созданного в 1895 году русским ученым А. С. Поповым. Попов сконструировал прибор, который, по его словам, " заменил недостающие человеку электромагнитные чувства" и реагировал на электромагнитные волны. Сначала приемник мог " чувствовать” только атмосферные электрические разряды - молнии. А затем научился принимать и записывать на ленту телеграммы, переданные по радио.

25

Первый радиоприемник имел очень простое устройство: батарея, электрический звонок, электромагнитное реле и стеклянная трубка с металлическими опилками внутри - когерер (от латинского слова cogerentia - сцепление). Передатчиком служил искровой разрядник, возбуждавший электромагнитные колебания в антенне, которую Попов впервые в мире использовал для беспроводной связи. Под действием радиоволн, принятых антенной, металлические опилки в когерере сцеплялись, и он начинал пропускать электрический ток в батареи. Срабатывало реле, включался звонок, сцепление между металлическими опилками в когерере ослабевало, и к ним поступал следующий сигнал.

Схема радиоприемника

26

27

Своим изобретением Попов подвел итог работы большого числа ученых ряда стран мира

Продолжая опыты и совершенствуя приборы, Попов увеличивал дальность действия радиосвязи. Через 5 лет после постройки первого приемника начала действовать регулярная линия беспроводной связи на расстояние 40км. Благодаря радиограмме, переданной по этой линии зимой 1900 г., ледокол "Ермак" снял с льдины рыбаков, которых штормом унесло в море. Радио, начавшее свою практическую историю спасением людей, стало новым прогрессивным видом связи.

28

Свойства электромагнитных волн (радиоволн): поглощение, отражение, преломление, поперечность.

29

Но радио - это не только радиотелефонная и радиотелеграфная связь, радиовещание и телевидение, но и радиолокация, и радиоастрономия, радиоуправление и многие другие области техники, которые возникли и успешно развиваются благодаря выдающемуся изобретению нашего соотечественника А. С. Попова.

Закрепление нового материала:

30

Тест(подготовка к ЕГЭ)

31

1. Рассмотрим два случая движения электрона:

1) электрон равномерно движется по окружности;

2) электрон совершает колебательные движения.

В каких случаях происходит излучение электромагнитных волн?

А. Только в 1-м случае. Б. Только во 2-м случае. В. В обоих случаях.

2. Радиопередатчик излучает электромагнитные волны с частотой V. Как следует изменить емкость колебательного контура радиопередатчика, чтобы он излучал электромагнитные волны с частотой у/2?

А. Увеличить в 2 раза.

Б. Уменьшить в 2 раза.

В. Увеличить в 4 раза.

32

3. Колебательный контур радиоприемника настроен на длину волны 50 м. Как нужно изменить индуктивность катушки колебательного контура радиоприемника, чтобы он был настроен на большую в 2 раза частоту излучения?

А. Увеличить в 4 раза. Б. Уменьшить в 4 раза. В. Увеличить в 2 раза.

4. Какова длина электромагнитной волны, если радиостанция ведет передачу на частоте 75 МГц?

А. 4 м. Б. 8 м. В. 1 м.

5. Чему равно отношение интенсивностей электромагнитных волн при одинаковой амплитуде напряженности электрического поля в волне, если частоты колебаний v 1 = 1 МГц и v 2 = 10 МГц?

А. 10. Б. 10 -4 В. 10 4