1-й семестр
ЕЛЕКТРОДИНАМІКА
3. Електромагнітне поле
УРОК 13/40
Тема. Електромагнітне поле
Мета уроку: сформувати в учнів уявлення про електромагнітне поле й роз’яснити умови його існування.
Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.
ПЛАН УРОКУ
Контроль знань | 4 хв. | 1. Магнітні властивості речовини. 2. Енергія магнітного поля. 3. Явище й закон електромагнітної індукції. 4. Явище самоіндукції. Індуктивність. |
Демонстрації | 5 | Фрагменти відеофільму “Електромагнітне поле” |
Вивчення нового матеріалу | 26 хв. | 1. Що таке електромагнітне поле? 2. Гіпотеза Максвелла. 3. Відносність електричних і магнітних полів. |
Закріплення вивченого матеріалу | 10 хв. | 1. Якісні питання. 2. Навчаємося розв’язувати задачі. |
ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ
1. Що таке електромагнітне поле?
Електричне поле створюють заряди. Магнітне поле виникає під час руху електричних зарядів через провідник. Електромагнітне поле – це особлива
O Електромагнітне поле – форма існування матерії, за допомогою якої відбувається взаємодія між зарядженими частинками.
Уважається, що електромагнітне поле має дві складові: електричну, котра характеризується дією поля на рухомі й нерухомі заряджені частинки, і магнітну, котра характеризується дією тільки на заряджені рухомі частинки.
Електричне поле характеризується дією сили 
Eл на заряд q: Ел = q
. Джерелом електричного поля може бути будь-яка заряджена частинка або заряджене тіло. Крім того, джерелом електричного поля може бути й змінне магнітне поле.
Магнітне поле характеризується дією на заряджені рухомі частинки силою Лоренцо
Джерелом магнітного поля можуть бути заряджені рухомі тіла і частинки й намагнічені тіла.
2. Гіпотеза Максвелла
Англійський фізик Дж. Максвелл дійшов висновку, що магнітне поле, яке змінюється з часом, породжує електричне поле. Це дуже важливий висновок: адже породження електричного поля магнітним полем відбувається навіть там, де немає провідного контуру й не виникає електричний струм. Як бачимо, магнітне поле може не тільки передавати магнітні взаємодії, але й бути причиною появи іншої форми матерії – електричного поля.
Електричне поле, утворене змінним магнітним полем, є вихровим, тобто його силові лінії є замкнутими.
Керуючись принципом симетрії, Максвелл висловив гіпотезу, що й змінне електричне поле породжує магнітне поле.
Спираючись на той факт, що електричне поле породжується змінним магнітним полем, а магнітне поле – змінним електричним, Максвелл дійшов висновку:
O Електричного й магнітного поля не існує окремо, незалежно одне від одного, існує єдине електромагнітне поле.
На частинку, що має заряд q і рухається в електромагнітному полі, діє узагальнювальна сила Лоренца Yз, яку можна визначити за формулою:
Де Eл – електрична складова узагальнювальної сили Лоренца; Л – магнітна складова узагальнювальної сили Лоренца.
Відповідно до гіпотези Максвелла змінні електричного й магнітного поля не можуть існувати одне без іншого.
Електромагнітне поле має властивість безперервності: якщо в деяких точках A і B простору існує електромагнітне поле, то воно існує й у просторі між цими точками. Електромагнітне поле поширюється в просторі з кінцевою швидкістю, що у вакуумі дорівнює швидкості поширення світла – 3 – 108 м/с.
3. Відносність електричних і магнітних полів
Максвелл переклав мовою рівнянь всі відомі факти й положення, що стосуються електричних і магнітних явищ. Цю систему рівнянь для електричних і магнітних полів називають сьогодні “рівняннями Максвелла”. Опишемо ці рівняння вербально, звівши їх у таблицю:
Поле | Що його створює | |
Електричне | Електричні заряди у стані спокою й рухомі | Змінне магнітне полем |
Магнітне | Рухомі електричні заряди (електричні струми) | Змінне електричне поле |
Із цієї таблиці можна зробити такі висновки:
1. Електричне й магнітне поля перетворюються одне в одного під час переходу з однієї інерціальної системи в іншу. Можна сказати, що поділ поля на електричне і магнітне доволі відносний і залежить від системи відліку.
2. Вибір системи відліку – суб’єктивний акт, від якого не залежить саме існування поля.
Електромагнітне поле – ось та об’єктивна реальність, що існує незалежно від того, ставимо ми дослід і в якій системі відліку чи взагалі його не проводимсо. Тому електромагнітне поле не можна розглядати як “сукупність” електричних і магнітних полів. Електричне й магнітне поля – прояв єдиного цілого (електромагнітного поля) за різних умов.
ПИТАННЯ ДО УЧНІВ У ХОДІ ВИКЛАДУ НОВОГО МАТЕРІАЛУ
Перший рівень
1. Що таке електричне поле?
2. Що таке магнітне поле?
3. У результаті яких процесів виникає електричне поле?
4. У результаті яких процесів виникає магнітне поле?
Другий рівень
1. Чому твердження про те, що в цій точці простору існує тільки електричне або тільки магнітне поле, не є цілком певним?
2. Назвіть джерела електричного поля. Що собою являють лінії напруженості поля, створеного кожним видом джерела?
3. Назвіть джерела магнітного поля. Що собою являють лінії магнітної індукції поля, створеного кожним видом джерела?
ЗАКРІПЛЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ
1). Якісні питання
1. Заряджена куля на ізолюючій підставці перебуває у спокої на столі. Є прилади, за допомогою яких можна виявити електромагнітне поле. У якому випадку виявляється тільки електричне поле? тільки магнітне? електричне й магнітне одночасно?
2. Чи можна вибрати систему відліку, у якій електронний промінь у кінескопі телевізора не створює електричного поля? магнітного поля?
3. Чи можна вибрати систему відліку, у якій прямолінійна ділянка проведення з постійним струмом не створює магнітного поля?
ЩО МИ ДІЗНАЛИСЯ НА УРОЦІ
– Електромагнітне поле – форма існування матерії, за допомогою якої відбувається взаємодія між зарядженими частинками.
– Електричне й магнітне поля не існують окремо, незалежно одне від одного, – існує єдине електромагнітне поле.
– Електричне й магнітне поля перетворяться одне в одного під час переходу з однієї інерціальної системи в іншу. Вибір системи відліку – суб’єктивний акт, від якого не залежить власне існування поля.
Домашнє завдання
Підр-1: § 25; підр-2: § 12 (п. 4).
(1 votes, average: 5,00 out of 5)