Электромагнитные волны и колебания

1.

Урок-конференция в 11 классе
Учитель : Горшкова А.Г.

2.

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 научнопопулярной 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.

3.

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".

4.

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

5.

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.

6.

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)

7.

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.)

8.

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.

9.

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.

10.

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.

11.

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.

12.

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.

13.

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

14.

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.

15.

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.

16.

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.
Без модуляции мы в лучшем случае можем
контролировать работает станция или
молчит.
Без модуляции нет ни телефонной, ни
телеграфной, ни телевизионной
Передач.

17.

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

18.

19.

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.

20.

21.

Телевидение
Радиорелейные линии связи
Космическая связь
Спутниковая связь
Развитие радиоэлектроники
Глобальная система связи

22.

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.

23.

Радиореле́ йная свя́ зь — 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
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

24.

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.

25.

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.

26.

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 ракетнокосмических комплексов будущего. Важное место в космических
разработках занимают программы, направленные на размещение
на околоземных орбитах радиоэлектронных систем,
обеспечивающих функционирование глобальных
коммуникационных, связных, навигационных, телеи радиовещательных сетей.

27.

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.

28.

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.

29. 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.

30.

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.

31.

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

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