Електромагнітне поле й електромагнітні хвилі

9 клас

Тема. Електромагнітне поле й електромагнітні хвилі

Мета уроку: сформувати знання про електромагнітне поле, електромагнітні хвилі, розглянути фізичні величини, що характеризують електромагнітні хвилі; розвивати критичне мислення, увагу, вміння працювати в команді; виховувати взаємоповагу.

Очікувані результати: учні повинні давати означення електромагнітного поля, називати дві його складові, давати означення електромагнітної хвилі, вказувати її джерела, називати основні характеристики хвилі, знати фізичні величини, що характеризують електромагнітні хвилі і їх зв’язок, вміти застосовувати формулу хвилі  при розв’язуванні задач.

Тип уроку: комбінований.

 

 

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

Привітання з класом.

Перевірка присутніх.

Налаштування учнів на роботу.

 

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Прийом «Сніжна грудка»

  Слово - речення - питання - відповідь.

Учитель показує на учня і говорить: «Слово!» Той промовляє слово, яке стосується вивченої теми попереднього уроку. Показує на іншого учня і говорить: «Речення». Другий учень складає речення з цим словом. Третій учень придумує питання до цього речення, четвертий учень відповідає на нього.

 

Бесіда

Чи можливе поширення коливань (збуджень) у середовищі, що не містить речовини?

Чи існує в самій речовині інший механізм поширення енергії?

 

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Електромагнітне поле

Існують два види матерії – речовина і поле (електричне, магнітне).

Обидві існують реально, а не являють собою певну «модель», призначену для того, щоб пояснити ті чи інші фізичні явища.

Минулого навчального року ви дізнались про електричне поле, цього року ми вивчили магнітне поле. Також з’ясували, що магнітне поле, яке змінюється, не тільки діє на рухомі заряджені частинки й намагнічені тіла, а й створює електричне поле. Такого висновку дійшов свого часу  М. Фарадей.

Проблемне питання

• Чи пов’язані між собою електричне та магнітне поля?

Видатний англійський фізик Джеймс Максвелл, висунув підтверджену гіпотезу  про те, що не тільки  змінне магнітне поле створює електричне поле, а й змінне електричне поле створює магнітне поле. Відповідно до цієї гіпотези електричні та магнітні поля завжди існують разом і не має сенсу розглядати їх як окремі об’єкти. Тобто існує єдине електромагнітне поле, а електричне та магнітне поле – це дві форми прояву електромагнітного поля. 

Проте, дехто може не погодитись з висновком Максвелла, адже добре знаємо, що, наприклад, біля нерухомого зарядженого тіла існує тільки електричне поле, а біля нерухомого постійного магніту – тільки магнітне поле.

 

Електромагнітне поле – вид матерії, за допомогою якого здійснюється взаємодія між зарядженими тілами і частинками та намагніченими тілами.

 

2. Електромагнітна хвиля

Проблемне питання

• Як виникає та поширюється в просторі електромагнітне поле?

Проаналізувавши всі відомі тоді закони електродинаміки, Дж. Максвелл суто математично отримав фантастичний на той час висновок: у природі мають існувати електромагнітні хвилі.

 

Електромагнітна хвиля – це поширення в просторі змінного електромагнітного поля.

 

(Змінний струм – це струм, сила якого періодично змінюється: з часом значення сили струму то збільшується, то зменшується; змінюється й напрямок струму.)

За теорією Максвелла: джерелом електромагнітної хвилі може бути будь-яка заряджена частинка, що рухається з прискоренням (тобто частинка, яка весь час змінює швидкість свого руху або за значенням, або за напрямком, або одночасно і за значенням, і за напрямком).

 

3. Характеристика електромагнітної хвилі

Електромагнітна хвиля, як і механічна, характеризується частотою (ν), довжиною (λ) і швидкістю поширення (v).

Формула хвилі:

 

Для поширення електромагнітних хвиль не потрібне середовище. Найкраще й найшвидше електромагнітні хвилі поширюються у вакуумі.

 

 

Припущення Джеймса Максвелла: світло є різновидом електромагнітних хвиль.

Робота з підручником с.129 рис.19.6  Як змінюється частота «світлових» хвиль?

Частота хвиль якого кольору є більшою: червоного чи фіолетового?

У вакуумі – і тільки в ньому  –  всі електромагнітні хвилі поширюються з однаковою швидкістю (c).

 

Під час переходу з одного середовища в інше швидкість поширення електромагнітної хвилі змінюється, змінюється і довжина хвилі, а от частота залишається незмінною.

 

Через 15 років після створення теорія електромагнітного поля Максвелла була підтверджена експериментально: Генріх Герц (1857–1894) продемонстрував випромінювання і приймання електромагнітних хвиль.

 

Він установив, що електромагнітні хвилі:

• відбиваються від провідних предметів (кут відбивання дорівнює куту падіння);
• заломлюються на межі з діелектриком;
• частково поглинаються речовиною і частково розсіюються нею.

 

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. Що змінюється: довжина хвилі чи частота під час переходу електромагнітної хвилі з одного середовища в інше?

Змінюється довжина хвилі і швидкість, частота залишається сталою.

 

Розв’язування задач. 

Вправа 19 (3)

 

Поділ класу на 4 групи (кожен учасник групи має свій номер):

1 група – червоне світло у вакуумі

2 група – фіолетове світло у вакуумі

3 група – червоне світло у склі

4 група – фіолетове світло у склі

 

 

Дано:	Розв’язання Вакуум Скло

 

Вправа 19 (2)

Накреслити і заповнити таблицю (виконання на дошці)

 

 

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Прийом «Є питання, в кого є відповідь?»

Вчитель роздає учням картки з запитаннями  і відповідями. Один учень зачитує своє запитання, інший – правильну відповідь.

1. Що таке електромагнітне поле?

Вид матерії, за допомогою якого здійснюється взаємодія між зарядженими тілами і частинками та намагніченими тілами.

2. Яка хвиля називається електромагнітною?

Поширення в просторі змінного електромагнітного поля.

3. Що може бути джерелом електромагнітної хвилі?

Заряджена частинка, що рухається з прискоренням.

4. В якому середовищі всі електромагнітні хвилі поширюються з однаковою швидкістю?

Вакуум

5. Яка фізична характеристика електромагнітної хвилі залишається незмінною?

Частота

6. Назвіть властивості електромагнітних хвиль, встановлені Генріхом Герцом?

• Відбиваються від провідних предметів
• Заломлюються на межі з діелектриком
• Частково поглинаються речовиною і частково нею розсіюються

7. У чому полягала гіпотеза Джеймса Максвелла?

Існує єдине електромагнітне поле.

 

 

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 19, Вправа № 19 (1, 5), за бажанням вправа 19 (4)