Электромагнитное поле и волны

Слайд 1. Электромагнитное поле и волны

Как невидимые силы связывают мир и передают информацию

Слайд 2. Что такое электромагнитное поле?

Это особая форма материи, через которую взаимодействуют заряженные частицы. Поле состоит из двух компонентов: электрического и магнитного.

Главное открытие Максвелла: переменное магнитное поле порождает электрическое, а переменное электрическое — магнитное. Они неразрывно связаны и не могут существовать друг без друга в динамике.

Слайд 3. Как рождается волна?

Источником волны всегда является ускоренно движущийся заряд.

Колеблющийся заряд создает вокруг себя переменное электрическое поле $E$.

Это поле порождает переменное магнитное поле $B$.

Процесс повторяется, и возмущение уходит в пространство со скоростью света.

Слайд 4. Основные свойства волн

Скорость в вакууме: ровно $c\approx 300000$ км/с.

Поперечность: векторы $E$ и $B$ колеблются перпендикулярно направлению движения.

Среда не нужна: в отличие от звука, электромагнитные волны прекрасно идут сквозь вакуум.

Перенос энергии: волна не несет с собой вещество, но передает энергию и импульс.

Слайд 5. Шкала электромагнитных излучений

Слайд 6. Практика: Радиосвязь

Микрофон превращает звук в электрический ток. Этот ток «накладывается» на высокочастотную волну (модуляция) и излучается антенной в эфир.

Антенна приемника улавливает волну. Электроника выделяет из нее полезный звуковой сигнал и направляет его в динамик.

Слайд 7. Волны вокруг нас

Микроволны заставляют молекулы воды быстро вращаться, нагревая еду изнутри.

Волна отражается от объекта и возвращается, позволяя вычислить расстояние до него.

Ваш телефон — это маленькая радиостанция, постоянно обменивающаяся волнами с вышкой.

Короткие волны позволяют наушникам получать музыку без проводов на расстоянии до 10 метров.

Слайд 8. Энергия и частота

Чем выше частота (и короче волна), тем больше энергии она несет. Поэтому радиоволны безопасны, а рентгеновское излучение требует защиты.

Слайд 9. Вопросы для обсуждения

Почему в космосе космонавты общаются по радио, а не просто кричат друг другу?

Что общего у солнечного зайчика и сигнала от Wi-Fi роутера?

Почему металлическая сетка в дверце микроволновки не выпускает волны наружу?

Как изменится мир, если мы перестанем использовать электромагнитные волны на один день?

Слайд 10. Главное за урок

Электромагнитное поле — единая система из электрического и магнитного полей.

Волна возникает при ускоренном движении электрического заряда.

Все электромагнитные волны движутся со скоростью $3\cdot 10^8$ м/с в вакууме.

Свойства волны (способность проникать сквозь предметы, энергия) зависят от ее частоты.

Современная цивилизация невозможна без использования энергии электромагнитных волн.