Электромагнитное поле. Электромагнитные волны - ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ

Цель урока. Закрепить знания учащихся об электрическом и магнитном полях; ввести физические понятия “электромагнитное поле”, “электромагнитная волна”; рассмотреть переменное (вихревое) электрическое поле и его отличие от электростатического поля, характеристики электромагнитной волны: вид, скорость, длина волны, период, частота; рассмотреть шкалу электромагнитных волн.

Демонстрации. Излучение и прием электромагнитных волн. Таблица “Шкала электромагнитных волн”.

Содержание опроса. 1. Какой электрический ток называется переменным? 2. Где используют переменный электрический ток? 3. Чему равна частота промышленного переменного тока в нашей стране? 4. Каково назначение, устройство и принцип действия промышленного генератора переменного тока? 5. По какому физическому закону можно определить потери электроэнергии в ЛЭП и за счет чего их можно уменьшить? 6. Каково назначение, устройство и принцип действия трансформатора?

Содержание нового материала. Электромагнитное поле, его источник. Различие между вихревым электрическим и электростатическим полями. Электромагнитные волны: скорость, поперечность, длина волны, причина возникновения волн. Получение и регистрация электромагнитных волн.

Закрепление материала. Вопросы после § 43, 44. Решение задачи из упражнения 40.

Домашнее задание. § 43, 44. Упражнение 41 (1).

Планируемые результаты обучения

Метапредметные: овладеть регулятивными УУД при решении расчетных задач на применение формулы длины электромагнитной волны; уметь объяснять причины возникновения электромагнитных волн; развивать навыки монологической и диалогической речи; учиться выражать свои мысли при ответах на вопросы по закреплению изученного материала.

Личностные: сформировать познавательный интерес к изучению электромагнитного поля и электромагнитных волн, творческие способности и практические умения, самостоятельность в приобретении новых знаний об электромагнитных волнах; развивать ценностное отношение друг к другу, к учителю, к результатам обучения.

Общие предметные: изучить понятия “электромагнитное поле” и “электромагнитные волны”; познакомиться со шкалой электромагнитных волн; применять полученные знания при решении графических и расчетных задач на электромагнитные волны; кратко и четко отвечать на вопросы после параграфа.

Частные предметные’, наблюдать опыт по излучению и приему электромагнитных волн; описывать различия между вихревым электрическим и электростатическим полями.

Методические замечания

В начале урока учитель анализирует результаты самостоятельной работы № 2 или физического диктанта по теме “Магнитное поле. Электромагнитная индукция”, а затем проводит фронтальный опрос учащихся.

Изложение нового материала можно начать с прослушивания сообщения “Джеймс Максвелл”, которое подготовил один из учащихся (задание было получено им заранее). Вспомнить, что, согласно явлению электромагнитной индукции, при изменении магнитного потока, пронизывающего контур замкнутого проводника, в этом проводнике возникает индукционный ток. Но электрический ток может возникнуть только при наличии электрического поля. Предположение о возникновении электрического поля в результате изменения магнитного сразу вызвало у ученых много вопросов. Ответы на них были получены в 1865 г., когда Максвелл создал теорию электромагнитного поля. Он теоретически доказал, что 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 электрические и магнитные поля образуют единое электромагнитное поле. Переменное электрическое поле называется вихревым, так как его силовые линии замкнуты подобно линиям индукции магнитного поля. Это отличает его от электростатического поля, источником которого являются неподвижные заряженные тела, и его силовые линии начинаются на положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных. Обсудить с учащимися механизм возникновения индукционного тока. Через 22 года электромагнитное поле было обнаружено экспериментально.

Из созданной Максвеллом теории можно сделать вывод о том, что быстропеременное электромагнитное поле должно распространяться в пространстве в виде поперечных волн. Причем эти волны могут существовать не только в веществе, но и в вакууме. Опираясь только на теоретические выводы, Максвелл рассчитал скорость распространения электромагнитных волн в вакууме: она равна скорости света в вакууме 300 000 км/с. Далее дать определение электромагнитной волны. Рассмотреть модель электромагнитной волны (по рис. 135 учебника), три основных вектора: индукции магнитного поля, напряженности электрического поля и скорости распространения электромагнитной волны. Вспомнить основные характеристики механических волн: период, частота, длина волны, скорость — и связь между ними. Записать формулы. В 1888 г. немецкому ученому Генриху Герцу удалось экспериментально получить и зарегистрировать электромагнитные волны. В результате опытов Герца были также обнаружены все свойства электромагнитных волн, теоретически предсказанные Максвеллом. Рассмотреть шкалу электромагнитных волн. Обратить внимание учащихся, что границы диапазонов весьма условны. Электромагнитные волны разных частот отличаются друг от друга проникающей способностью, скоростью распространения в веществе, видимостью, цветностью и другими свойствами. Они могут оказывать как положительное, так и отрицательное воздействие на живые организмы. Рассмотреть примеры этих воздействий.

Дать небольшой интересный материал об инфракрасном излучении. У гремучих змей по обе стороны головы, между ноздрей и глазом, имеются два конических углубления, по краям которых находятся особые клетки, чувствительные к инфракрасным лучам. В поисках добычи змея медленно ползет и обследует землю и низкие кусты, стараясь уловить все, что теплее или холоднее окружающей среды. Температурная разница всего лишь в 0,0018 °С уже заставляет змею насторожиться. Затем она бесшумно приближается к живому объекту, будь то лягушка, охлажденная за счет испарения влаги, или другое животное. Используя термолокаторы, змея может определить, когда именно она приблизится к животному на расстояние, достаточное, чтобы поразить его. Змея может также узнать о позе и размерах возможной жертвы.

Некоторые глубоководные кальмары способны видеть тепловые лучи. Они помимо обычных глаз наделены еще так называемыми термоскопическими глазами, т. е. органами, способными улавливать инфракрасные лучи. Устроены они как обычный глаз, но снабжены светофильтрами, которые поглощают все лучи, кроме инфракрасных.