Урок-исследование «Изучение свойств электромагнитных волн с помощью мобильного телефона»

1.

Урок-исследование «Изучение
свойств электромагнитных волн с
помощью мобильного телефона»
Откройте для себя электромагнитные волны,
используя самый доступный инструмент – ваш
мобильный телефон!

2.

Мобильный телефон: источник и
приемник ЭМ-волн
Мобильный телефон использует
электромагнитные волны
для связи.
Он излучает и принимает
радиоволны определенной частоты.
Изучение свойств этих волн
возможно с помощью
простых экспериментов.
<a href="https://ru.freepik.com/free-vector/5g-internet-horizontal-illustration_26763087.htm">Изображение от macrovector на Freepik</a>

3.

Цель нашего исследования
Цель: исследовать свойства электромагнитных волн,
излучаемых мобильным телефоном.
Перечень:
Мобильный телефон (2 шт. – один для измерений, другой для звонка).
Приложение для измерения уровня сигнала.
Линейка или рулетка для измерения расстояний.
Различные материалы для экранирования (фольга, ткань, стекло,
металлическая сетка, дерево).
Радиоприемник или другое электронное устройство,
чувствительное к ЭМ-помехам.
Металлический экран или клетка Фарадея.
<a href="https://ru.freepik.com/free-vector/infography-about-technological-elements_1020106.htm">Изображение от smithytomy на Freepik</a>

4.

Техника безопасности
1.
2.
3.
4.
Перегрев: не заворачивайте телефон в плотные
материалы (фольгу) более чем на 1-2 минуты.
Помехи: эксперименты проводите вдали от важных
электронных приборов.
Связь: используйте два телефона на учебной SIM-карте
или в режиме полета с Wi-Fi вызовами.
Этика: не создавайте преднамеренные помехи.

5.

Эксперимент №1: расстояние
имеет значение!
Ход эксперимента:
1. Расположите телефоны на одной высоте (на столах или подставках).
2. Включите приложение для измерения уровня сигнала на телефоне.
3. Позвоните с одного телефона на другой.
4. Измеряйте расстояние от антенной части телефона-источника
(обычно верхняя часть корпуса) до корпуса телефона-приемника.
5. Измерьте уровень сигнала (в дБм) на разных расстояниях от
телефона. Для каждого расстояния делайте 3 измерения и
вычисляйте среднее значение.
6. Запишите результаты в таблицу. Постройте график зависимости
уровня сигнала от расстояния.

6.

Анализ данных: что мы получили?
Пример возможных результатов:
-55
Расстояние (м)
Уровень сигнала (дБм)
Качество связи
0,5
-62 дБм
Отличное
1,0
-68 дБм
Хорошее
-65
1,5
-71 дБм
Удовлетворительное
-70
2,0
-74 дБм
Слабое
-60
-75
Выводы:
1. Уровень сигнала уменьшается с увеличением расстояния.
2. Подтверждается закон обратных квадратов.
3. Определите, на каком расстоянии сигнал становится слабым.

7.

Эксперимент №2: материалы
против ЭМ-волн
Ход эксперимента:
1. Поместите телефон с включенным приложением для измерения
сигнала за экран из выбранного материала.
2. Измерьте уровень сигнала с экраном и без экрана на одинаковом
расстоянии от другого телефона (звонящего).
3. Сравните результаты для разных материалов.
4. Запишите результаты в таблицу.

8.

Эксперимент №2: материалы
против ЭМ-волн
Таблица 1. Измерение эффективности экранирования различных материалов
Материал экрана
Толщина/
описание
Алюминиевая
фольга
1 слой,
0,016 мм
Металлическая
сетка
Сталь,
ячейка 2×2 мм
Книга
300 страниц,
~3 см
Стекло
Оконное, 4 мм
Пищевая плёнка
15 мкм, 3 слоя
Уровень без
экрана, дБм
Уровень с
экраном, дБм
Эффективность
экранирования, ΔдБ

9.

Какой материал лучше защищает
от ЭМ-волн?
Выводы:
1. Металлические материалы (фольга, металлическая сетка)
лучше экранируют электромагнитные волны.
2. Неметаллические материалы (ткань, дерево, стекло)
экранируют хуже.
3. Объясните, почему металлы хорошо экранируют
электромагнитные волны (наличие свободных электронов).