Презентация "Электромагнитные колебания" 11 класс

Электромагнитные  Электромагнитные  колебания колебания

Получение переменного Получение переменного Электромагнитное поле. Электромагнитное поле. эл тока . эл тока . Электромагнитные Электромагнитные колебания колебания § 51 - 56  § 51 - 56 Вид урока: ИНМ с элементами беседы Цель: способствовать формированию информационно –  коммуникативной и самоорганизационной компетенции Задача: ознакомить со способами получения эл тока, с понятием  эл/маг поля и условиями его существования, объяснить механизм  возникновения эл/маг волн; рассмотреть работу конденсатора, рассмотреть механизм получения эл/маг колебаний, а также принципы радиосвязи

Э л е к т р о м а г н и т н о е Э л е к т р о м а г н и т н о е п о л е  п о л е Мы знаем, что эл ток в проводнике Мы знаем, что эл ток в проводнике протекает, если в проводнике существует протекает, если в проводнике существует переменное маг поле через эл поле => переменное маг поле через эл поле => замкнутый контур создавало в нём элэл замкнутый контур поле, под действие которого возникал IIii поле, под действие которого возникал создавало в нём Возникли ряд вопросов: Возникли ряд вопросов: 1)отличается это эл поле от созданного 1)отличается это эл поле от созданного неподвижными зарядами? неподвижными зарядами? 2)возникает ли это поле только в 2)возникает ли это поле только в проводнике или существует и в проводнике или существует и в пространстве вокруг него? пространстве вокруг него? 3)играет ли какую – либо роль в 3)играет ли какую – либо роль в возникновении этого поля замкнутый возникновении этого поля замкнутый проводник с током? проводник с током?

Гипотеза Максвелла Гипотеза Максвелла Всякое изменение со временем магмаг Всякое изменение со временем поля приводит к возникновению поля приводит к возникновению переменного эл поля, а всякое , а всякое переменного эл поля изменение со временем элэл поля поля изменение со временем порождает переменное маг переменное маг поле поле порождает Эти порождающие друг друга Эти порождающие друг друга переменные эл и маг поля переменные эл и маг поля единое эл/маг поле образуют единое эл/маг поле образуют

Источник эл/маг поля – Источник эл/маг поля – ускоренно ускоренно движущиеся эл заряды движущиеся эл заряды Эл поле существует Эл поле существует в любой в любой системе отсчёта системе отсчёта Маг поле существует – в той существует – в той Маг поле системе, относительно которой системе, относительно которой заряды движутся заряды движутся Вокруг зарядов, движущихся с Вокруг зарядов, движущихся с постоянной скоростью, создаётся постоянной скоростью, создаётся постоянное маг поле (проводник постоянное маг поле (проводник с постоянным током) с постоянным током)

Виды эл поля Виды эл поля 1)1)электростатическое электростатическое – – постоянное постоянное, , не меняющееся во времени (вокруг не меняющееся во времени (вокруг неподвижных заряженных тел или заряженных тел или неподвижных зарядов, силовые линии зарядов, силовые линии начинаются на «+» зарядах и начинаются на «+» зарядах и заканчиваются на «-») заканчиваются на «-») вихревое – – переменное 2)2)вихревое переменное, , меняющееся во времени (вокруг меняющееся во времени (вокруг ускоренно движущихся движущихся ускоренно заряженных тел или зарядов, заряженных тел или зарядов, силовые линии замкнуты) силовые линии замкнуты)

Э л е к т р о м а г Э л е к т р о м а г н и т н ы е в о л н ы н и т н ы е в о л н ы Следствие из теории Следствие из теории Максвелла: быстропеременное быстропеременное Максвелла: эл/маг поле должно распространяться в эл/маг поле должно распространяться в пространстве в виде поперечных волн. пространстве в виде поперечных волн. Эти волны могут существовать не только Эти волны могут существовать не только в веществе, но и в вакууме со скоростью в веществе, но и в вакууме со скоростью 300 000 км/с 300 000 км/с Эл/маг волна представляет собой систему представляет собой систему Эл/маг волна порождающих друг друга и порождающих друг друга и распространяющихся в пространстве эл и распространяющихся в пространстве эл и маг полей маг полей векторы ВВ и векторы (они ┴┴ друг другу и (они перемещения заряда) перемещения заряда) В эл/маг волне периодически меняются В эл/маг волне периодически меняются и ЕЕ по модулю и направлению по модулю и направлению друг другу и скорости скорости

Характеристики эл/маг волны Характеристики эл/маг волны 1)Скорость волны 1)Скорость волны 2)Длина волны 2)Длина волны

Способ получения эл/маг волн Способ получения эл/маг волн Ускоренное движение эл зарядов:: Ускоренное движение эл зарядов Объяснение: переменное эл поле : переменное эл поле Объяснение (колеблющиеся вдоль проводника (колеблющиеся вдоль проводника электроны) порождает переменное электроны) порождает переменное маг вокруг проводника, а в маг вокруг проводника, а в пространстве вновь образуется пространстве вновь образуется переменное эл … => эл/маг волна переменное эл … => эл/маг волна распространяется в пространстве распространяется в пространстве Главное условие: колебания векторов Е : колебания векторов Е Главное условие и В происходили с достаточно высокой высокой и В происходили с достаточно частотой (100 000 колеб/с) (100 000 колеб/с) частотой Получил: : ГерцГерц и зарегистрировал эл/маг и зарегистрировал эл/маг Получил волны в 1888г волны в 1888г

Рассмотрим шкалу Рассмотрим шкалу электромагнитных электромагнитных волн волн

Получение переменного эл Получение переменного эл Опыт с катушкой и магнитом Опыт с катушкой и магнитом Переменный ток – эл ток, периодически – эл ток, периодически Переменный ток меняющийся со временем по модулю и со временем по модулю и меняющийся направлению направлению генератор – устройство для получения – устройство для получения генератор переменного эл тока переменного эл тока Принцип работы: механическая энергия механическая энергия Принцип работы: преобразуется в эл (на явлении ЭМИ) преобразуется в эл (на явлении ЭМИ) Электромеханический индукционный Электромеханический индукционный тока тока Основные части генератора Основные части генератора статор – неподвижная часть генератора – неподвижная часть генератора ротор – вращающаяся часть генератора – вращающаяся часть генератора 1.1.статор 2.2.ротор

Трансформатор – – устройство, устройство, Трансформатор предназначенное для преобразования преобразования предназначенное для (увеличения или уменьшения) (увеличения или уменьшения) переменного напряжения и силы тока переменного напряжения и силы тока Изобретён в 1876г Яблочковым П. Н. в 1876г Яблочковым П. Н. Изобретён Устройство – две обмотки – две обмотки Устройство Принцип работы – переменный ток в – переменный ток в Принцип работы первичной обмотке создаёт переменное первичной обмотке создаёт переменное маг поле, которое порождает маг поле, которое порождает переменное эл и на концах вторичной переменное эл и на концах вторичной обмотки возникает переменное обмотки возникает переменное напряжение UU2 2 напряжение повышающий, если **повышающий понижающий, если **понижающий , если NN2 > 2 > NN1 (1 (UU2 > 2 > UU1)1) , если NN2 < 2 < NN1 (1 (UU2 < 2 < UU1)1)

Конденсатор – – устройство, устройство, Конденсатор предназначенное для предназначенное для накопления заряда и энергии эл накопления заряда и энергии эл поляполя Простейший конденсатор состоит Простейший конденсатор состоит из двух пластин (обкладок из двух пластин ( имеют противоположные знаки имеют противоположные знаки зарядов зарядов = CUCU - заряд конденсатора qq = - заряд конденсатора ~ SS//dd - CC = = qq//UU ~ (фарад) 1Ф = 1 Кл/1В (фарад) 1Ф = 1 Кл/1В - электроёмкость электроёмкость обкладок) – ) –

Энергия Конденсатора Энергия Конденсатора Пластины конденсатора Пластины конденсатора параллельны и расположены на параллельны и расположены на одинаковом расстоянии друг от одинаковом расстоянии друг от друга => однородное поле однородное поле друга => Размеры пластин больше, чем Размеры пластин больше, чем расстояние между ними => поле расстояние между ними => поле сосредоточено между обкладками сосредоточено между обкладками = qq22 / 2 / 2CC = С = СUU22 / 2 / 2 – энергия эл ЕЕэлэл = – энергия эл поля конденсатора поля конденсатора С – электроёмкость С – электроёмкость

Виды конденсаторов по типу Виды конденсаторов по типу диэлектрика диэлектрика 1.воздушные   1.воздушные 2.бумажные 2.бумажные 3.керамические 3.керамические 4.оксидно – электролитические 4.оксидно – электролитические 5.слюдяные … 5.слюдяные … Чем Чем SS больше, тем больше С больше, тем больше С Чем Чем dd больше, тем меньше С больше, тем меньше С

Соединения Соединения конденсаторов конденсаторов + 1/1/CC22 1.Последовательное 1.Последовательное q = q11 == q q22 q = q U = UU = U11 ++ U U22 1/1/C = C = 1/1/CC11 + Общая С < С любого из последовательно Общая С < С любого из последовательно 2.Параллельное 2.Параллельное q = q11 + q+ q22 q = q U = UU = U11 = U = U22 C = C11 + C + C22 C = C Общая С > С любого из параллельно Общая С > С любого из параллельно соединенных конденсаторов соединенных конденсаторов соединённых конденсаторов соединённых конденсаторов

Колебательнй контур Колебательнй контур Источник эл/маг волн – ускоренно Источник эл/маг волн – ускоренно движущиеся заряженные частицы движущиеся заряженные частицы Чтобы антенна излучала эл/маг волны – в ней Чтобы антенна излучала эл/маг волны – в ней надо возбуждать колебания свободных надо возбуждать колебания свободных электронов – эл/маг колебания электронов – эл/маг колебания (105Гц) (105Гц) Генератор высокочастотных эл/маг Генератор высокочастотных эл/маг колебаний колебаний Основная часть генератора – колебательный колебательный Основная часть генератора – контур – колебательная система, в которой – колебательная система, в которой контур могут существовать свободные эл/маг могут существовать свободные эл/маг колебания (конденсатор + катушка колебания (конденсатор + катушка индуктивности) индуктивности)

В контуре происходят В контуре происходят преобразования энергии  преобразования энергии

Принципы радиосвязи Принципы радиосвязи 1.1.Модуляция – процесс преобразования Модуляция – процесс преобразования звуковых (низких частот) волн в эл/маг звуковых (низких частот) волн в эл/маг волны (высокой частоты) волны (высокой частоты) + = + = Высокочастотные звуковые Высокочастотные звуковые 2.2.Детектирование смодулированные смодулированные – процесс выделения Детектирование – процесс выделения звуковой волны из эл/маг (обратный звуковой волны из эл/маг (обратный модуляции) модуляции)