Открытие электромагнитных волн - ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В РАЗЛИЧНЫХ СРЕДАХ - Поурочные разработки по физике к учебнику С. В. Громова - Физика - Поурочные планы к учебникам Г. Я. Мякишева, С. В. Громова и В. Л. Касьянова 10 класс - разработки уроков - авторские уроки - план-конспект урока

Цель: рассмотрим свойства электромагнитных волн.

Ход урока

I. Повторение. Беседа

1. В чем состоит гипотеза Максвелла?

2. Опишите процесс возникновения электромагнитной волны.

3. Что такое электромагнитная волна?

4. От чего зависит скорость электромагнитной волны?

II. Самостоятельная работа

1. Что такое электромагнитные волны?

А. Распространяющееся в пространстве переменное магнитное поле.

Б. Распространяющееся в пространстве переменное электрическое поле.

В. Распространяющееся в пространстве переменное электромагнитное поле.

2. Каковы основные положения теории электромагнитного поля Максвелла?

А. При всяком изменении электрического поля возникает вихревое магнитное поле, распространяющееся со скоростью света.

Б. При всяком изменении магнитного поля возникает переменное вихревое электрическое поле, распространяющееся в окружающем пространстве со скоростью света.

В. При всяком изменении магнитного поля возникает переменное вихревое электрическое поле, у которого вектор напряженности Е: При изменении электрического поля возникает магнитное, у которого вектор индукции распространяется в окружающем пространстве со скоростью света.

3. Как в воздухе изменится длина электромагнитных волн, излучаемых колебательным контуром, если емкость колебательного контура увеличить в 4 раза?

А. Уменьшится в 4 раза.

Б. Увеличится в 2 раза.

В. Увеличится в 4 раза.

4. Какова взаимная ориентация векторов В, Е, V?

А. Все три вектора взаимно перпендикулярны.

Б. Вектор В совпадает с вектором Е и перпендикулярен вектору V.

В. Вектор В совпадает с вектором V, но перпендикулярен вектору Е.

5. Определите частоту колебаний электромагнитных волн, если длина их 2 см.

А. 0,7 · 10⁶ Гц.

Б. 6 · 10⁶ Гц.

В. 1,5 · 10⁶ Гц.

6. Как должна двигаться заряженная частица, чтобы возникло электромагнитное излучение?

А. С постоянной скоростью.

Б. Находиться в покое.

В. Двигаться с ускорением.

7. Можно ли выбрать систему отсчета, в которой обнаружилась бы только магнитная составляющая В?

А. Нельзя.

Б. Можно, если система будет двигаться с такой же скоростью, что и электрон.

В. Можно, если система будет двигаться со скоростью, большей скорости электрона.

Ответы: 1. В. 2. В. 3. Б. 4. А. 5. В. 6. В. 7. А.

III. Изучение нового материала

Электромагнитная волна образуется благодаря взаимной связи переменных электрического и магнитного полей. Чем быстрее меняется со временем магнитная индукция, тем больше напряженность возникающего электрического поля, и наоборот. Для образования интенсивных электромагнитных волн необходимы электромагнитные колебания достаточно высокой частоты. Их можно получить с помощью колебательного контура.

Г. Герц для получения электромагнитных волн использовал устройство, которое сейчас называют вибратором Герца. (Представляет собой открытый колебательный контур.)

Для возбуждения колебаний в таком контуре провод разрезали посередине, оставляя небольшой воздушный промежуток. Обе части провода заряжали до высокой разности потенциалов, когда разность потенциалов превышала некоторое предельное значение, проскакивала искра, цепь замыкалась, и в открытом контуре возникали колебания. Они затухали, так как у контура есть активное сопротивление вибратор излучал электромагнитную волну и терял энергию.

Электромагнитные волны регистрировались с помощью приемного вибратора (резонатор), представляющего собой такое же устройство, как и излучающий вибратор. Под действием переменного электрического поля электромагнитные волны в приемнике возбуждали колебание тока. Если собственная частота приемника совпадала с частотой электромагнитной волны, наблюдался резонанс. Колебания в резонаторе происходили с большой амплитудой при расположении его параллельно излучающему вибратору.

Герц обнаружил эти колебания, наблюдая искорки в очень маленьком промежутке между проводниками приемного вибратора. Герц не только получил электромагнитные волны, но и обнаружил, что они ведут себя подобно другим видам волн.

Демонстрация свойств электромагнитных волн при помощи СВЧ генератора. Электромагнитные волны излучаются рупорной антенной в направлении оси рупора. Приемная антенна в виде такого же рупора улавливает волны, которые распространяются вдоль оси.

Можно продемонстрировать:

1. Поглощение электромагнитных волн.

2. Отражение.

3. Преломление.

4. Поперечность.

Электромагнитные волны обладают рядом важных свойств.

1. Излучаются ускоренно движущимися зарядами, причем Е ~ а.

2. Электромагнитные волны могут распространяться не только в различных средах, но и в вакууме.

3. Скорость в вакууме — совпадает со скоростью света.

4. Скорость электромагнитных волн в веществе ниже, чем скорость в вакууме.

5. При переходе электромагнитной волны из одной среды в другую, частота волны не изменяется.

6. Электромагнитные волны могут поглощаться веществом.

7. Преломляются и отражаются. (Демонстрация.)

8. Электромагнитная волна поперечна. (Демонстрация.)

9. Плотность электрического поля в электромагнитной волне равна плотности магнитного поля.

10. Плотность энергии электромагнитного поля в распространяющейся в вакууме волне пропорциональна квадрату электрической напряженности:

11. Интенсивность электромагнитной волны пропорциональна среднему квадрату напряженности электрического поля в волне.

12. Интенсивность пропорциональна четвертой степени ее частоты. I ~ V⁴.

IV. Закрепление изученного

1. Что является источником электромагнитных волн?

2. Что является измерителем электромагнитных волн?

3. Как устроен вибратор Герца, каков принцип его работы?

4. Какова скорость распространения электромагнитных волн в воздухе?

5. Перечислите основные свойства электромагнитных волн.

Домашнее задание

П. 98 и 99. Задачи 449-451.