Электромагнитное поле. Электромагнитные волны
презентация к уроку по физике (9 класс)

Слайд 1

Электромагнитное поле. Электромагнитные волны.

Слайд 2

Известно, что явление электромагнитной индукции было открыто Майклом Фарадеем в 1831 году . В том же году в Англии родился Джеймс Клерк Максвелл, ставший впоследствии ученым и сделавший важнейшее научное открытие, которое позволило глубже понять сущность электромагнитной индукции. Согласно явлению электромагнитной индукции при изменении магнитного потока, пронизывающего контур замкнутого проводника, в этом проводнике возникает индукционный ток. Но, как мы знаем, ток может возникнуть только при наличии электрического поля.

Слайд 3

Явление электромагнитной индукции 1831 г. Согласно явлению электромагнитной индукции при изменении магнитного потока, пронизывающего контур замкнутого проводника, в этом проводнике возникает индукционный ток. В опытах Фаредея переменное магнитное поле, пронизывающее замкнутый контур проводника, создавало в нем электрическое поле, под действием которого и возникал индукционный ток.

Слайд 4

Гипотеза Максвелла 1865 г. Создал теорию электромагнитного поля. 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.

Слайд 5

Предположение о возникновении электрического поля в результате изменения магнитного сразу вызвало у ученых ряд вопросов. Например, отличается ли оно от поля, созданного неподвижными электрическими зарядами? Возникает ли это поле только в проводнике или существует и в пространстве вокруг него? Играет ли какую-либо роль в возникновении этого поля замкнутый проводник, по которому протекает ток? Ответы на эти и другие вопросы были получены в 1865 году, когда Максвелл высказал мысль о возможном равноправии полей . Он теоретически доказал свое предположение, со­здав теорию электромагнитного поля на основе двух постулатов:

Слайд 6

Первый постулат: переменное магнитное поле создает в окружающем его пространстве вихревое электрическое поле, линии напряженности которого представляют собой замкнутые линии, охватывающие линии индукции магнитного поля.

Слайд 7

Второй постулат: переменное электрическое поле создает в окружающем его простран­стве вихревое магнитное поле, линии индукции которого охватывают ли­нии напряженности переменного электрического поля.

Слайд 8

Переменное электрическое поле называется вихревым , поскольку его силовые линии замкнуты подобно линиям индукции магнитного поля. Это отличает его от поля электростатического (т. е. постоянного, не меняющегося во времени), которое существует вокруг неподвижных заряженных тел. Напомним, что силовые линии электростатического поля начинаются на положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных.

Слайд 9

Вихревое электрическое и магнитное поля "сцеплены" друг с дру­гом, существуют одновременно и взаимно порождают друг друга. Нельзя создать переменное магнитное поле без того, чтобы в пространстве не возникло переменное вихревое электрическое поле.

Слайд 10

Не менее важно, то об­стоятельство, что электрическое поле без магнитного, и наоборот, могут существовать лишь по отношению к определенным системам отсчета. Так, покоящийся заряд создает только электростатическое поле. Но ведь за­ряд покоится лишь относительно определенной системы отсчета, а отно­сительно другой он будет двигаться и, следовательно, создавать магнит­ное поле. Совокупность неразрывно связанных друг с другом изменяющихся электрического и магнитного полей представляет собой электромагнитное поле.

Слайд 11

Распространяющееся в пространстве периодически изменяющееся элек­тромагнитное поле представляет собой электромагнитную волну . Этот процесс распрост­раняется в пространстве по всем направлениям. Причем эти волны могут существовать не только в веществе, но и в вакууме.

Слайд 12

Максвелл чисто математически показал, что скорость распростране­ния электромагнитного поля в вакууме равна скорости света, а в среде эта скорость меньше и зависит от свойств среды согласно формуле: где — это диэлектрическая проницаемость среды, а — магнитная проницаемость.

Слайд 13

Количественной характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукции Основной же количественной характеристикой электрического поля служит векторная величина, называемая напряженностью электрического поля , которая обозначается буквой Е . Напряженность — это физическая векторная величина, характеризующая электрическое поле в данной точке и численно равная отношению силы действующей на неподвижный пробный заряд, помещенный в данную точку поля, к величине этого заряда.

Слайд 14

Когда говорим, что магнитное и электрическое поля меняются, то это означает, что меняются соответственно вектор индукции магнитного поля и вектор напряженности электрического поля . На рисунке изображены вектор напряженности электрического поля и вектор индукции магнитного поля электромагнитной волны в один и тот же момент времени. Это как бы «моментальный снимок» волны, распространяющейся в направлении оси Oz .

Слайд 15

Электромагнитная волна — это поперечная волна, так как вектора напряженности и индукции перпендикулярны вектору скорости.

Слайд 16

Векторы напряженности электрического поля и индукции магнитного поля об­разуют с вектором скорости распространения правовинтовую систему : если головку право­го винта расположить в плоскости векторов Е и B и поворачивать ее в направ­лении от Е к B по кратчайшему пути, то поступательное движение острия винта укажет направ­ление вектора скорости в данный момент времени.

Слайд 17

Электромагнитная волна, как и упругая, является носителем энергии, причем перенос энергии совершается в направлении распространения волны . Электромагнитные волны распространяются прямолинейно в одно­родной среде, испытывают преломление при переходе из одной среды в другую, отражаются от преград. Однако долгое время экспериментально никто не мог подтвердить существование электромагнитного поля и, как следствие, электромагнитных волн.

Слайд 18

Только в 1888 г. немецкому ученому Генриху Герцу удалось получить и зарегистрировать электромагнитные волны. Он разработал удачную конструкцию генератора электромагнитных колебаний (вибратор Герца) и метод их обнаружения способом резонанса.

Слайд 19

В результате опытов Герца были также обнаружены все свойства электромагнитных волн, теоретически предсказанные Максвеллом . Сейчас известно, что всё пространство вокруг нас буквально пронизано электромагнитными волнами различных частот. В настоящее время все электромагнитные волны разделены по длинам волн (и, соответственно, по частотам) на шесть основных диапазонов. Границы диапазонов весьма условны, поэтому как в большинстве случаев соседние диапазоны несколько перекрывают друг друга. Красный Оранжевый Желтый Зеленый Голубой Синий Фиолетовый 760 – 620 нм 620 – 590 нм 590 – 560 нм 560 – 500 нм 500 – 480 нм 480 – 450 нм 450 – 380 нм

Слайд 20

Электромагнитные волны разных частот отличаются друг от друга проникающей способностью, скоростью распространения в веществе, видимостью, цветностью и некоторыми другими свойствами.

Слайд 21

Основные выводы: – Напряженность — это физическая векторная величина, характеризующая электрическое поле в данной точке и численно равная отношению силы, действующей на неподвижный пробный заряд, помещенный в данную точку поля, к величине этого заряда. – Электромагнитное поле — это совокупность неразрывно связанных друг с другом изменяющихся электрического и магнитного полей. – Электромагнитная волна — это распространяющееся в пространстве периодически изменяющееся элек­тромагнитное поле. – Скорость распростране­ния электромагнитной волны в вакууме равна скорости света, а в среде эта скорость меньше и зависит от свойств среды.