Презентация по физике Электромагнитные волны 11 класс

Электромагнитные волны Презентацию создалиШкурат Илья ,Аккиев Ружди,Федотовский АлександрГр.С-2 2011 год Гипотеза Максвелла Джеймс Клерк Максвелл создал теорию электромагнит-ного поля в 1864 году. Опираясь на эту теорию он пред -сказал существование электро-магнитных волн.Максвелл ввел в теорию ток смещения I ~∆E/∆t.Под током смещения следует понимать изменяющееся электрическое поле.Переменное электрическое поле порождает магнитное поле, а пере-менное магнитное поле порождает электрическое поле. Эти поля обра-зуют единое электромагнитное поле Открытие электромагнитных волн В 1879 году Генриху Герцу предложили решить зада-чу по экспериментальному обнаружению токов смещения. Сделав приблизительные расчеты, Герц понял, что в лаборатории нет оборудования для получения колебаний высокой частоты.Свои опыты Герц начал 25 октября 1886 года. Уста-новка состояла из вибратора Герца (источника волн) и резонатора Герца (приемника волн). Наб-людая в темноте за резонатором, Герц обнару-жил, что на каждую искру вибратора резонатор откликается своей маленькой искоркой.Меняя расположение резонатора и вибратора, совер-шенствуя их конструкцию, применяя цинковые эк-раны в несколько квадратных метров и асфальто-вую призму высотой 1,5 м к 1889 г Герц сумел убедительно доказать существование электромаг-нитных волн и установить их основные свойства. Возникновение электромагнитной волны Переменное магнитное поле порож- дает вихревое электрическое поле. Переменное электрическое поле порождает вихревое магнитное поле Возникает система взаимно перпенди-кулярных изменяющихся электрических и магнитных полей, захватывающих все большие и большие области простран-ства.Электромагнитными волнами называют распространяющиеся в пространстве возмущения электромагнитного поля.Уравнения электромагнитной волны: E = E0Cos(ωt – k x), B = B0Cos(ωt – k x). K2 = ω2ε0μ0εμ и называется волновым числом, ω-циклическая частота, ε и μ – диэлектричес-кая и магнитная проницаемость среды, в которой возникает электромагнитная волна. Распространение электромагнитной волны E = E0Cos(ωt – k x), B = B0Cos(ωt – k x).Если (ωt – k x) = const, то электромаг-нитное поле будет одинаковым для всех t и x, удовлетворяющих данному равенству.Для определенности (ωt – k x) = 0 ; Это означает, что значение электро-магнитного поля (E0,B0), которое было при t=0, x=0, через t>0 окажутся на рас-стоянии x=ωt/k от начала координат.Эти волны называют гармоническими и плоскими.Скорость, с которой распространяется возмущение электромагнитного поля, называют скоростью электромагнит-ной волны. V = x/t = ω/k; v = 1/√ε0μ0ωμРасстояние, на которое распространяет-ся электромагнитная волна за время, равное периоду колебаний в ней, назы-вают длиной волны. V = λ∙ ע.ע- частота волны; λ = длина волны. Свойства электромагнитных волн 1.Электромагнитные волны излучаются ускоренно движущимися зарядами. E~α.2.Электромагнитные волны распространяются во всех средах. В вакууме со скоростью vвак=1/√ε0μ0 =3∙108 м/с, где μ0=4π∙10-7 Гн/м; ε0=1/(4πk), где k=9∙109 Н∙м2/Кл2.Скорость распространения в диэлектрике v=vвак/√εμ3.При переходе электромагнитной волны из од-ной среды в другую частота волны не изменяется.4.Электромагнитные волны могут поглощаться веществом.5.Попадая на границу раздела 2-х сред, часть электромагнитной волны отражается, а часть проходит во вторую чреду, преломля-ясь. Если вторая среда металл, то большая часть энергии отражается в первую среду. Принцип радиосвязи Радиосвязью называют передачу и прием ин-формации с помощью электромагнитных волн (радиоволн частотой от 105 Гц до109 Гц)В пункте, из которого ведется передача сообще-ний, размещается радиопередатчик с переда-ющей антенной, а в пункте, в котором ведет-ся прием сообщений, - радиоприемник с при-емной антенной.Когда в передающей антенне создается переме-нный ток, он порождает в окружающем прос-транстве быстроменяющееся электромагнит-ное поле. Это поле, распространяясь в виде радиоволн, достигает приемной антенны и вызывает в ней вынужденные электрические колебания той же частоты, на которой рабо-тает передатчик. Амплитудная модуляция Амплитудной модуляцией называют изменение амплитуды высокочастотных колебаний с частотой, равной частоте звукового сигнала.Излучаемые антенной передатчика амплитудно-модулированные волны переносят звуковую информацию к радиоприемнику. Ω – низкочастотная составляющая сигнала;. ω- высокочастотная составляющая сигнала;Амплитудно-модулированный сигнал можно рассматри-вать как сумму трех гармонических колебаний, происходящих с частотами (ω – Ω); ω;( ω – Ω) .Для определения возможного числа независимо работаю-щих передатчиков в диапазоне частот ∆ω можно при-менить следующее соотношение: N =∆ω/(2 Ω) Отсю-да делаем вывод, что чем больше несущая частота ω, тем большее число независимых и не мешающий друг другу радиостанций можно разместить в заданном диапазоне частот. Д е т е к т и р о в а н и е. Детектирование (демодуляция) – процесс преобразования модулированных колебаний высокой частоты в низкочастотные колебания.Радиоприемник достигают волны, приходящие от множества радиостанций. Чтобы выделить нуж-ную частоту приемную антенну связывают с ко-лебательным контуром, содержащим конденса-тор переменной емкости.Процесс демодуляции в приемнике осуществля-ется в два этапа: 1.сначала высокочастотные сигналы выпрямляются, превращаясь в пульси-рующий ток; 2.затем эти пульсации сглаживаю-ся. Мембрана телефона преобразует эти элек-трические колебания в слышимый звук.В схему детекторного приемника не входит источ-ник тока, так как этот приемник работает за счет энергии, переносимой электромагнитными волнами. Изобретатели радиоприемника Первый радиоприемник(«грозоотметчик»), реагиру-ющий звонком на радиоволны, был продемонст-рирован 7 мая 1895 г. русским ученым А.С. По-повым. В этом же году им был создан первый радиоприемник. 24 марта 1896 г. Попов про-демонстрировал первую в мире радиопередачу и прием телеграфного текста.Летом 1896 г. аналогичное устройство создал ита-льянец Маркони. На свое изобретение он получил английский патент. В1901г. Маркони осуществил радиосвязь через Антлантический океан.За развитие радиотехники и распространение радио как средства связи Маркони был награжден Нобелевской премией.