Презентация "Электромагнитные волны и колебания" 11 класс


Подписи к слайдам:
Электромагнитные волны и их применение.

  • Урок-конференция в 11 классе
  • Учитель : Горшкова А.Г.
  • Электромагнитные волны
  • и колебания

  • Образовательная: усвоение понятий: радиосвязь, модуляция, детектирование, радиолокация; формирование умений применять основы радиотехники на практике. Показать роль науки и техники в развитии НТП, роль приборов в научном познании.
  • Развивающая: развивать у учащихся познавательные интересы, интеллектуальные и творческие способности в процессе решения физических задач и самостоятельного приобретения новых знаний по физике по средством переработки и предъявления учебной и научно-популярной информации; коммуникативные, толерантные качества учащихся, операции логического мышления (анализ, синтез, сравнение) при изучении данной темы.
  • Воспитательная: воспитывать интерес к предмету, гордость за учёных нашей страны; экологическую грамотность учащихся.
  • Задачи:

  • Методы обучения: беседа, рассказ с применением ПК, сообщение учащихся, обсуждения, самостоятельная работа (частично- поисковый метод).
  • Оборудование: ПК, проектор, презентация, демонстрационная модель "Простейшего радиоприёмника", таблица "Радиолокация".
  • Тип урока:
  • Комбинированный

  • ознакомить учащихся с практическим применением электромагнитных волн; ознакомить со свойствами радиоволн различной длины; раскрыть физический принцип радиосвязи ; объяснить принцип радиолокации и рассмотреть его применение.
  • Цель урока:

Эпиграф к уроку «Счастлив я, что не за рубежом, а в России открыто новое средство связи». А.С.Попов

  • Эпиграф к уроку «Счастлив я, что не за рубежом, а в России открыто новое средство связи». А.С.Попов
  • 1. Оргмомент
  • 2. Мотивация и актуализация опорных знаний учащихся
  • а) Открытие электромагнитных волн Максвеллом
  • б) Устройство и принцип действия вибратора Герца
  • в)Свойства электромагнитных волн.
  • г) Первый радиоприемник А.С.Попова. Принцип радиосвязи.
  • д) История появления радиосвязи.
  • е) Распространение радиоволн.
  • ё) Радиолокация – обнаружение и точное определение местонахождения объектов с помощью радиоволн.
  • ж) Виды радиосвязи
  • телевидение
  • радиорелейные линии связи
  • космическая связь
  • спутниковая связь
  • развитие радиоэлектроники
  • глобальная система связи
  • 3. Экологическая безопасность электромагнитных излучений
  • 4. Закрепление знаний учащихся
  • а) Что называется радиосвязью?
  • б) Какой процесс называется модуляцией?
  • в) Что называется детектированием?
  • г) Что представляет собой ионосфера?
  • д) Что такое радиолокация и где она применяется?
  • е) Решение задач (3 учащихся у доски)
  • ж) Самостоятельная работа
  • 5. Задание на дом: повторить 51 – 58 Марон контрольная 6 3 вариант.
  • План урока:

Максвелл родился в 1831году,в

  • Максвелл родился в 1831году,в
  • год открытия Фарадеем
  • явления электромагнитной
  • индукции.
  • Рано начал заниматься
  • научной деятельностью. В 1860г
  • за работы по оптике был
  • награждён медалью Румфорда.
  • За исследование колец Сатурна получил премию Адамса. Занимался исследованиями в области молекулярной физики, электромагнетизма.
  • В1861 году Максвелл сообщил Фарадею о своём открытии: свет – это электромагнитное
  • возмущение, распространяющеея в непроводящей среде, т.е. разновидность
  • электромагнитных волн.
  • (демонстрация возникновения электромагнитной волны с диска готовимся к егэ)

  • Генрих Герц
  • Родился 22 февраля 1857г. В1886 – 1888гг. Герц осуществил свои эксперименты, доказавшие реальность электромагнитных волн.
  • Для получения электромагнитных волн Герц использовал открытый колебательный контур – вибратор Герца.
  • К открытому контуру можно перейти от закрытого, если постепенно раздвигать пластины конденсатора, уменьшая число витков в катушке .Получится просто прямой провод. (опыты Герца и свойства электромагнитных волн показываем с диска к учебнику 11 кл.)

  • Александр Степанович Попов
  • В России одним из первых, изучением электромагнитных волн занялся преподаватель офицерских курсов в Кронштадте А.С.Попов. В качестве более надёжного и чувствительного способа регистрации электромагнитных волн ,он применил когерер. Этот прибор представлял собой стеклянную трубку с двумя электродами .В трубке помещены мелкие металлические опилки. Действие прибора основано на влиянии электрических разрядов на металлические порошки. В обычных условиях когерер обладает большим сопротивлением, так как опилки имеют плохой контакт друг с другом. Пришедшая электромагнитная волна создаёт в когерере переменный ток высокой частоты. Между опилками проскакивают мельчайшие искорки, которые спаивают опилки .В результате сопротивление когерера резко падает в 100-200 раз. Снова вернуть прибору большое сопротивление можно, если встряхнуть его. Для этого А.С.Попов использовал звонковое устройство. Цепь электрического звонка замыкалась с помощью чувствительного реле в момент прихода волны. С окончанием приема волны работа звонка прекращалась, так как молоточек ударял не только по звонковой чашечке, но и по когереру. После встряхивания аппарат был готов к приему новой волны.

  • Радиоприёмник Попова
  • Попов применил когерер, он представляет собой стеклянную трубку с двумя электродами. В трубку помещены металлические опилки. В обычных условиях когерер обладает большим сопротивлением, так как опилки имеют плохой контакт друг с другом. Последовательно с когерером включается электромагнитное реле и источник тока.
  • Пришедшая электромагнитная волна создаёт в когерере переменный ток высокой частоты. Между опилками проскакивают мельчайшие искорки и сопротивление когерера резко падает. Сила тока в катушке реле возрастает, и оно включает звонок. Молоточек звонка ударяет по когереру и возвращает его в исходное состояние.

  • В истории человечества одним из первых средств связи были сигнальные костры. В Древней Греции уже применялся простейший код – костровой дым трех цветов. С помощью цветовых сочетаний можно было передавать информацию. Первым устройством оптической связи считается семафорный телеграф Шаппа, появившийся в 1791г.
  • Ретрансляторная станция представляла собой сооружение, похожее на замок Наверху располагался огромный Н – образный шарнирный механизм, длина одного плеча которого была 5м. Оператор, находившийся внутри башни, с помощью веревочных тяг приводил в движение Н – образное соединение, которое меняло свою конфигурацию, образуя около 40 различных фигур – 26 букв латинского алфавита, цифры, точку и запятую.
  • История появления радиосвязи

Расстояние между станциями достигало нескольких километров. Имеются сведения, что в течение 20 минут можно было телеграфировать сообщение на расстояние в несколько километров.

  • Расстояние между станциями достигало нескольких километров. Имеются сведения, что в течение 20 минут можно было телеграфировать сообщение на расстояние в несколько километров.
  • К 1840г. В период наивысшего расцвета семафорного телеграфа, общая протяженность его сети составляла 5000км. Она охватывала всю Европу. Самая длинная линия такого «оптического» - телеграфа протяженностью 1200км была построена в 1839г. Между Петербургом и Варшавой.
  • Сигнальная башня Шаппа

Начало развитию электросвязи было положено в 1837г., когда американским изобретателем С.Морзе был создан телеграфный аппарат. Он создал азбуку, в которой каждая буква алфавита была зашифрована сочетанием точек и тире. Телеграфные провода, подвешенные на столбах, простирались на многие километры.

  • Начало развитию электросвязи было положено в 1837г., когда американским изобретателем С.Морзе был создан телеграфный аппарат. Он создал азбуку, в которой каждая буква алфавита была зашифрована сочетанием точек и тире. Телеграфные провода, подвешенные на столбах, простирались на многие километры.
  • Телеграфный аппарат С. Морзе.

  • В 1876г. американским инженером А.Г.Беллом был изобретен телефон.

Важнейшим этапом в развитии радиосвязи было создание в 1913 году генератора незатухающих колебаний.

  • Важнейшим этапом в развитии радиосвязи было создание в 1913 году генератора незатухающих колебаний.
  • Кроме передачи телеграфных сигналов, состоящих из коротких и более продолжительных импульсов (точки – тире) электромагнитных волн, стала возможной надежная и высокочастотная радиотелефонная связь – передача речи и музыки с помощью электромагнитных волн.
  • Принципы радиосвязи

  • Генератор на транзисторе
  • Важнейшим этапом развития
  • Радиосвязи было создание в 1913 г. генератора незатухающих электромагнитных колебаний.
  • Кроме передачи телеграфных сигналов («точки» и «тире»), стала возможной высококачественная радиотелефонная связь – передача речи и музыки с помощью электромагнитных волн.

Генератор на транзисторе вырабатывает незатухающие гармонические колебания высокой частоты. Для передачи звука эти высокочастотные колебания изменяют, моделируют, с помощью колебаний низкой (звуковой) частоты, например, амплитуду высокочастотных колебаний. Этот способ называют амплитудной модуляцией.

  • Генератор на транзисторе вырабатывает незатухающие гармонические колебания высокой частоты. Для передачи звука эти высокочастотные колебания изменяют, моделируют, с помощью колебаний низкой (звуковой) частоты, например, амплитуду высокочастотных колебаний. Этот способ называют амплитудной модуляцией.
  • Модуляция - медленный процесс. Это такие изменения в высокочастотной колебательной системе, при которой она успевает совершить очень много высокочастотных колебаний, прежде чем их амплитуда изменится заметным образом.
  • Звуковые колебания
  • Высокочастотные колебания
  • Модулированные по амплитуде колебания
  • Без модуляции мы в лучшем случае можем контролировать работает станция или молчит.
  • Без модуляции нет ни телефонной, ни телеграфной, ни телевизионной
  • Передач.

Детектирование -выделение низкочастотных колебаний из модулированных колебаний высокой частоты.

  • Детектирование -выделение низкочастотных колебаний из модулированных колебаний высокой частоты.
  • Детектирование осуществляется устройством – детектором.
  • Таким элементом может быть диод.
  • Детектирование

  • Схема простейшего радиоприёмника

  • Распространение радиоволн
  • Форма и свойства земной
  • Поверхности и атмосфера сильно влияют на распространение радиоволн.
  • Особое влияние оказывает ионосфера. Устойчивая радиосвязь между удалёнными пунктами возможна из-за способности радиоволн огибать выпуклую земную поверхность. Поэтому такая связь оказывается на средних и длинных волнах, больше 100 м.

  • Радиолокация
  • Обнаружение
  • и определение
  • местоположения
  • различных объектов
  • с помощью радиоволн.

Телевидение

  • Телевидение
  • Радиорелейные линии связи
  • Космическая связь
  • Спутниковая связь
  • Развитие радиоэлектроники
  • Глобальная система связи
  • Виды радиосвязи

Телевизионный приемник — устройство для приема телевизионных сигналов и их преобразования в визуально-звуковые образы.

  • Телевизионный приемник — устройство для приема телевизионных сигналов и их преобразования в визуально-звуковые образы.
  • Телевизор состоит из устройства отображения визуальной информации (кинескопа, жидкокристаллической или плазменной панели); шасси — платы, которая содержит основные электронные блоки телевизора (телетюнер, декодер с усилителем аудио- и видеосигналов и др.), корпуса с расположенными на нем разъемами, кнопками управления и громкоговорителями.
  • Телевидение

Радиореле́йная свя́зь — один из видов радиосвязи, образованной цепочкой приёмо-передающих (ретрансляционных) радиостанций. Наземная радиорелейная связь осуществляется обычно на деци- и сантиметровых волнах (от сотен мегагерц до десятков гигагерц).

  • Радиореле́йная свя́зь — один из видов радиосвязи, образованной цепочкой приёмо-передающих (ретрансляционных) радиостанций. Наземная радиорелейная связь осуществляется обычно на деци- и сантиметровых волнах (от сотен мегагерц до десятков гигагерц).
  • По назначению радиорелейные системы связи делятся на три категории, каждой из которых на территории России выделены свои диапазоны частот:
  • местные линии связи от 0,39 ГГц до 40,5 ГГц
  • внутризоновые линии от 1,85 ГГц до 15,35 ГГц
  • магистральные линии от 3,4 ГГц до 11,7 ГГц
  • Радиорелейные линии связи
  • Данное деление связано с влиянием среды распространения на обеспечение надёжности радиорелейной связи. До частоты 12ГГц атмосферные явления оказывают слабое влияние на качество радиосвязи, на частотах выше 15ГГц это влияние становится заметным, а выше 40ГГц определяющим, кроме того, на частотах выше 40ГГц значительное влияние на качество связи оказывает затухание в атмосфере Земли

Космическая связь - передача информации: между земными пунктами и космическим летательным аппаратами (КЛА); между двумя или несколькими земными пунктами через расположенные в космосе КЛА или искусственные средства (Пояс иголок, облако ионизированных частиц и т. п.); между двумя или несколькими КЛА.

  • Космическая связь - передача информации: между земными пунктами и космическим летательным аппаратами (КЛА); между двумя или несколькими земными пунктами через расположенные в космосе КЛА или искусственные средства (Пояс иголок, облако ионизированных частиц и т. п.); между двумя или несколькими КЛА.
  • В космосе широко используются системы связи самого различного назначения: для передачи телеметрической, телефонной, телеграфной, телевизионной и прочей информации; для передачи сигналов команд и управления КЛА; для проведения траекторных измерений. Наиболее широко в системах космической радиосвязи используется радиосвязь.
  • Космическая связь

В телевизионных программах уже не упоминается о том, что передача ведется через спутник. Это является лишним свидетельством огромного успеха в индустриализации космоса, ставшей неотъемлемой частью нашей жизни. Спутники связи буквально опутывают мир невидимыми нитями. Идея создания спутников связи родилась вскоре после второй мировой войны, когда А. Кларк в номере журнала «Мир радио» за октябрь 1945г. представил свою концепцию ретрансляционной станции связи, расположенной на высоте 35880 км над Землей. Заслуга Кларка заключалась в том, что он определил орбиту, на которой спутник неподвижен относительно Земли. Такая орбита называется геостационарной или орбитой Кларка.

  • В телевизионных программах уже не упоминается о том, что передача ведется через спутник. Это является лишним свидетельством огромного успеха в индустриализации космоса, ставшей неотъемлемой частью нашей жизни. Спутники связи буквально опутывают мир невидимыми нитями. Идея создания спутников связи родилась вскоре после второй мировой войны, когда А. Кларк в номере журнала «Мир радио» за октябрь 1945г. представил свою концепцию ретрансляционной станции связи, расположенной на высоте 35880 км над Землей. Заслуга Кларка заключалась в том, что он определил орбиту, на которой спутник неподвижен относительно Земли. Такая орбита называется геостационарной или орбитой Кларка.
  • Спутниковая связь

Развитие радиоэлектроники — приоритет XXI века. Она обеспечивает обороноспособность, технологическую независимость, эффективное развитие экономики и управление государством, является составной частью всех производственных технологий, играет роль катализатора развития образования, искусства и всей социальной сферы современного общества.

  • Развитие радиоэлектроники — приоритет XXI века. Она обеспечивает обороноспособность, технологическую независимость, эффективное развитие экономики и управление государством, является составной частью всех производственных технологий, играет роль катализатора развития образования, искусства и всей социальной сферы современного общества.
  • Радиоэлектронные и телекоммуникационные системы (системы связи, радиолокации, навигации, управления и контроля) играют важнейшую роль в создании авиационных и ракетно-космических комплексов будущего. Важное место в космических разработках занимают программы, направленные на размещение на околоземных орбитах радиоэлектронных систем, обеспечивающих функционирование глобальных коммуникационных, связных, навигационных, теле- и радиовещательных сетей.
  • Развитие радиоэлектроники

Глобальная коротковолновая система связи ВВС США — радиосеть, предназначенная для обеспечения непрерывного управления ракетно-ядерными силами, боевой и вспомогательной авиацией ВВС США и обеспечивает:

  • Глобальная коротковолновая система связи ВВС США — радиосеть, предназначенная для обеспечения непрерывного управления ракетно-ядерными силами, боевой и вспомогательной авиацией ВВС США и обеспечивает:
  • доведение до непосредственных исполнителей распоряжений высших органов управления ВВС США;
  • управление самолётами ВВС и ВМС США на маршрутах перелётов и в ходе совершения ими учебно-тренировочных полётов (доклады самолётов о вылете, нормальном прохождении полёта, планы полёта, запросы метеоусловий на маршруте и в районе авиабазы посадки, передача закрытой информации самолётами RC-135, U-2S, EP-3E);
  • передачу метеосводок наземными узлами связи на районы расположения основных авиабаз.
  • Глобальная система связи

В настоящее время искусственно созданные электромагнитные поля во много раз превысили естественный электромагнитный фон Земли, к которому человек приспособился на долгом пути эволюции.

  • В настоящее время искусственно созданные электромагнитные поля во много раз превысили естественный электромагнитный фон Земли, к которому человек приспособился на долгом пути эволюции.
  • Источниками электромагнитных полей являются объекты радиовещания, телевидения, радиолокации, сеть высоковольтных линий электропередачи. Как влияют на человека эти излучения, которые он сам "выпустил в свет"? Установлено, что электромагнитные поля большой интенсивности отрицательно влияют на здоровье человека. Так, люди, попадающие под воздействие мощного радиоизлучения (сотрудники радиолокационных станций, радио- и телепередающих и приемных станций), часто жалуются на плохое самочувствие. У них встречаются функциональные нарушения нервной, сердечно-сосудистой, эндокринной и других систем организма, наблюдается поражение хрусталика глаза. В связи с этим при работе с источниками электромагнитных полей высоких частот (ВЧ) разработаны правила безопасности.
  • К средствам защиты персонала, обслуживающего ВЧ-, УВЧ-, СВЧ-установки, относятся: экранирование источника излучения или рабочего места, дистанционное управление, применение средств индивидуальной защиты, например специальной одежды (халат с капюшоном из металлизированной ткани, защитные очки и др.).
  • В настоящее время все большее число людей, даже непосредственно не связанных с работой установок, излучающих электромагнитные волны, попадают под их воздействие. В быт входят все новые электроприборы, работа которых создает комфорт, но может отрицательно сказаться на самочувствии человека. Поэтому следует принимать меры по уменьшению их негативного воздействия на здоровье человека, в том числе ограничивать время работы радиотелефонов, телевизоров, компьютеров; не находиться близко от включенных электроприборов (микроволновой печи, телевизора) и др.
  • Экологическая безопастность
  • электромагнитных излучений

Электромагнитные поля сотовых телефонов

  • Наиболее вредными являются высокочастотные излучения сантиметрового диапазона. Облучение вызывает нагревание, что может привести к изменениям и даже повреждениям тканей организма. Действие электромагнитных полей на организм проявляется на функциональном расстройстве центральной нервной системы. Субъективные ощущения - повышенная утомляемость, сонливость или нарушение сна и т.д. При систематическом облучении наблюдаются нервно-психические заболевания, изменение кровяного давления, замедление пульса.
  • Внешние признаки - поредение волос, сухая кожа, желтоватого оттенка, хриплый голос.
  • Меры безопасности:
  • - не разговаривайте много по мобильному телефону;
  • - не подносите телефон к голове сразу же после нажатия кнопки начала набора номера. В этот момент электромагнитное излучение внесколько раз больше, чем во время разговора;
  • - опасайтесь находиться подолгу вблизи антенны ретранслятора провайдера;
  • - при выборе телефона отдайте предпочтение аппаратам с внешними антеннами.

а) Что называется радиосвязью?

  • а) Что называется радиосвязью?
  • б) Какой процесс называется модуляцией?
  • в) Что называется детектированием?
  • г) Что представляет собой ионосфера?
  • д) Что такое радиолокация и где она применяется?
  • е) Решение задач.
  • Закрепление знаний

Карточка № 1

  • Карточка № 1
  • 1.Что называют электромагнитным полем?
  • 2.Как устроен вибратор Герца, каков принцип его работы?
  • 3.Рымкевич № 1047
  • Карточка №2
  • 1.Что называют электромагнитной волной?
  • 2. Сделав пояснительный рисунок, опишите процесс излучения и приема электромагнитных волн в опытах Герца.
  • 3.Рымкевич № 1048
  • Карточка №3
  • 1.Перечислите основные свойства электромагнитных волн.
  • 2.С помощью схемы детекторного приемника расскажите его устройство и принцип работы.
  • 3.Рымкевич №1049
  • Карточка №4
  • 1.Что называют радиосвязью? Где она применяется?
  • 2. Объяснить процесс детектирования.
  • 3.Рымкевич №1047
  • Самостоятельная работа

Задание на дом: повторить 51 – 58 Марон контрольная 6, 3 вариант.