Цель : раскрыть общечеловеческую значимость знаний электродинамики, показать их роль в развитии техники и технологий.

Задачи урока: Общеобразовательные : подвести итоги изучения нескольких разделов курса физики 10 и 11 классов, показать единую природу изучения явлений; систематизировать и обобщить основной материал;

Развивающие : целенаправленно развивать мышление, научить использовать известные научные знания;

Воспитательные : раскрыть идеи познаваемости окружающего мира.

Ход урока

Приветствие.

Организационный момент.

В 10 и 11 классах мы изучали довольно много тем, которые в науке входят в содержание электродинамики. Давайте систематизируем свои знания.

Наш урок пройдёт по следующему плану.

План урока.

У.В каждой теме обычно изучалось несколько физических явлений. Вспомним наиболее существенные из них.

Ответ. Электрическое и магнитное поля, действие полей на заряды, электрический ток, электромагнитная индукция, электромагнитные и световые волны, взаимодействие волн с веществом и др.

У.Каждое из названных явлений обладает своими особенностями, описывалось вводимыми моделями, физическими величинами, законами. Но природа всех указанных явлений одна - электромагнитное взаимодействие, которое имеет две стороны: а)заряды как объекты взаимодействия и одновременно источники поля; б) процесс взаимодействия - электромагнитное поле. При решении задач выделяют просто объект изучения - поле, действие поля на заряды (вещество), взаимодействие объектов (зарядов и токов) с помощью полей.

Учебная проблема урока - из всех изученных выделить главные, фундаментальные знания электродинамики.

II. У.В физике электродинамика представляет собой систему знаний в форме физической теории, т.е. эти знания имеют определенную структуру. Раннее мы уже встречались со структурой теории: основание, ядро, следствия.

1.В простом варианте на качественном языке систематизация знаний электродинамики как теории выполнена в таблице 1 (таблица на экране компьютера).

Основание электродинамики

Объекты изучения	Электромагнитные поля. Электромагнитные волны. Электрические заряды.
Экспериментальные	Взаимодействие электрических зарядов.
Факты	Взаимодействие токов. Действие электрического тока на магнитную стрелку и т.д.
идеализированные объекты	Точечный заряд. Свободные электроны. электронный газ. Однородное электрическое поле и др.
фундаментальные понятия	Электрический заряд. Электромагнитное поле. Электромагнитная волна.
Физические величины	Напряжённость. Магнитная индукция. Сила тока. Напряжение. Энергия поля. Скорость, частота волны. Ядро теории
Законы сохранения	Энергии электромагнитного поля, импульса, заряда замкнутой системы. Покоящиеся и движущиеся заряды образуют электрическое поле, силовые линии которого начинаются и заканчиваются на зарядах.
	В природе нет магнитных зарядов, магнитные силовые линии замкнуты. Движущиеся электрические заряды порождают магнитное поле, силовые линии которого охватывают линии тока. Переменное электрическое поле порождает переменное магнитное, и наоборот.
Фундаментальные постоянные	Скорость электромагнитных волн. Заряд и масса электрона. Электрическая и магнитная постоянные.
Теоретические следствия	Следствия электродинамики. Расчёты излучения электромагнитных волн. предсказание существования электромагнитных волн. Расчёты электрических цепей. Выяснение природы света и др.
Технические применения	Радиосвязь. Телевизионная связь. Получение, передача и потребление электроэнергии. Оптические приборы и др.

Конечно, на само деле фундаментальные законы электродинамики имеют строгую математическую форму - представляют собой дифференциальные уравнения, получившие название уравнений Максвелла. Но в школе их не пишут и не решают.

Следствия из законов электродинамики так обширны, что многие из них представляют собой целые разделы физики или техники. Например, использование света. А мы почти забываем, что сейчас в прямом смысле жизнь современного общества без света не возможна. Конкретизируем примерами использование света:

1) оптические приборы;

2) метрология;

4) электроника;

5) светотехника.

2. Итак, основным объектом изучения электродинамики является электромагнитное поле. Это сложный объект. Но в разных случаях оно проявляется по- разному, в виде разных полей:

1) электростатического(электрического) (дать определение, характеристику),

2) магнитного (дать определение, характеристику),

3) стационарного электрического (дать определение, характеристику),

4) вихревого электрического (дать определение, характеристику),

5)переменного электрического (дать определение, характеристику).

В таблице 2 (смотри на экран) перечислены поля, заполним таблицу, дополнив её типичными физическими явлениями (сначала самостоятельно парами за партами):

Поле	Типичные физические явления
Электростатическое	Взаимодействие электрических зарядов, электризация тел, заземление.
Магнитное	взаимодействие постоянных магнитов, взаимодействие токов, действие токов на движущийся заряд.
Стационарное электрическое	постоянный электрический ток, магнитное поле постоянного тока, нагревание проводника
Переменное магнитное	возникновение вихревого электрического поля, переменный электрический ток в проводнике.
Вихревое	возникновение переменного магнитного поля,
Электрическое	переменный электрический ток в контуре.
Переменное электрическое	переменный электрический ток, трансформация переменного электрического тока.
Электромагнитное	электромагнитные волны, радиоволны, световые волны.

Используя учебник, работая парами, постройте сравнительную таблицу свойств электромагнитного поля и вещества .

Сравним ваши таблицы с представленной на экране:

При познании объектов и явлений ученые строят их модели. Принципиально важно, что один и тот же объект природы может зависимость от задач познания моделироваться по- разному.

У. Какие же модели электромагнитного поля мы изучали? (Ответ. Однородное магнитное поле, однородное электрическое поле, силовые линии поля, статические поля, гармоническая волна, световой луч и др.)

В моделях фиксируются знания об объекте, но все они имеют границы применимости.

По мере развития одни модельные представления сменялись другими. Давайте приведем примеры: (Модель или механизм взаимодействия "близкодействие" сменила модель "дальнодействие", корпускулярная модель света сменилась волновой и т.д.)

3. Научные знания создаются:

а) для объяснения мира, что, в частности, выражается в построении физической картины мира;

б) для улучшения обогащения жизни людей. Электродинамика внесла огромный вклад в материальную и духовную культуру общества. Расшифруем его. (Используются сообщения учащихся использования электромагнитных волн в жизни человека).

III.Общий итог подводится при обсуждении вопросов :

а) какие основные физические объекты изучались в электродинамике?

б) Какие типичные явления мы рассматривали?

в) Какие характеристики электромагнитного поля вы запомнили?

г) Какие законы поведения электромагнитного поля вам известны?

е) Есть ли границы применимости законов электродинамики? Назовите их, например, для кулоновского взаимодействия зарядов.

Оценивание ответов.

Домашнее задание: подготовка к зачету, основная часть заданий теста (на "удовлетворительно") заранее вывешена в кабинете физики.

Цели урока :

1. Образовательная:

2. Развивающая:

3. Воспитательная:

Просмотр содержимого документа
«Конспект урока№ 2 по теме: Обобщение и систематизация знаний по теме «Электродинамика».»

Тема урока: Обобщение и систематизация знаний по теме «Основы электродинамики».

Цели урока :

1. Образовательная:

повторить и обобщить знания учащихся по разделу «Электродинамика»;

выявить знания учащихся на использование теоретического материала по теме в процессе решения задач, умения применять физические законы при выполнении работ физического практикума.

2. Развивающая:

способствовать развитию умения анализировать, выдвигать гипотезы, предположения, строить прогнозы, наблюдать и экспериментировать;

развитие способности к самооценке и самоанализу собственной мыслительной деятельности и ее результатов;

проверить уровень самостоятельности мышления учащихся по применению имеющихся знаний в различных ситуациях.

3. Воспитательная:

побуждение познавательного интереса к предмету и окружающим явлениям;

воспитание духа соревнования, ответственности за товарищей, коллективизм.

4. Методическая:
показать методику применения разнообразных методов, которые можно использовать на нетрадиционных уроках частями или целиком.

Методы: словесная передача информации и слуховое восприятие информации; наглядная передача информации и зрительное восприятие информации; передача информации с помощью практической деятельности; стимулирование и мотивация; методы контроля и самоконтроля.

Средства обучения : Презентации; доклады; кроссворды; задания для тестированного опроса; ПК; проектор.

Оборудование: ПК, ИД, проектор, принтер, сканер макеты ДВС, таблица, заполненная на ИД, презентации ppt, фильм «Физика» таблица как раздаточный материал – 30 штук.

План урока:

1. Организационный момент:

Приветствие;

Определение отсутствующих;

Проверка готовности учащихся к уроку;

Организация внимания.

2. Актуализация ранее усвоенного:
1.Устная работа;
2. Тестированный опрос.

3. Применение знаний:

1. Сообщения учащихся.

2. Обсуждение сообщений

3. Кроссворд;

Домашнее задание.

Ход урока

1. Организационный момент

1. приветствует учащихся.

2. Учитель выявляет отсутствующих, выясняет причину отсутствия.

3. Проверка готовности учащихся к уроку (внешний вид, рабочая поза, состояние рабочего места).

4. Проверка подготовленности классного помещения к уроку (чистая доска, мел, тряпка, порядок в классе).

2. Повторение

2.1. Устная работа с определениями и законами

2.2. Тестовый опрос

Каждый ученик получает карточку с общими заданиями для всех.

3. Познание новых открытий

3.1. Сегодня мы познакомимся с историей великих открытий и их авторами. Ф.Энгельс писал «….если время для открытия созрело, это открытие должно быть сделано»

Нам интересны личности ученых, их научный путь, их житейские радости и беды, их надежды и разочарования. Они обладали тем, чего у нас возможно нет, но между тем, были просто людьми.

Перед вами стоит также и задача: Выслушать и оценить выступление ваших однокурсников, результаты занести в оценочную таблицу.(пояснения учителя к таблице)

выступающий	интересно	информативно	наглядно	риторика	регламент

Темы сообщений

1. Гениальный самоучка Майкл Фарадей.

2. Основатель теории электромагнитного поля Джеймс Максвелл.

3. Великий экспериментатор Генрих Герц.

4. Александр Попов. История радио

3.2. Характеристика докладов

Теория электромагнетизма Максвелла получила полное опытное подтверждение и стала общепризнанной классической основой современной физики. Роль этой теории ярко охарактеризовал А. Эйнштейн:

"... тут произошел великий перелом, который навсегда связан с именами Фарадея, Максвелла, Герца. Львиная доля в этой революции принадлежит Максвеллу… После Максвелла физическая реальность мыслилась в виде непрерывных, не поддающихся механическому объяснению полей... Это изменение понятия реальности является наиболее глубоким и плодотворным из тех, которые испытала физика со времен Ньютона"

3.3. Кроссворд

Подведение итогов, анализ работы.

Домашнее задание

Кроссворд

По горизонтали:

1.Вещество, не проводящее электричество.

2 и 6. Ученые,опыты которых доказали существование и позволили измерить заряд электрона.

3.Сообщение телу электрического заряда.

4 и 5.Частицы, из которых состоит ядро атома.

7.Атом, потерявший или присоединивший один или несколько электронов.

8.Прибор, служащий для обнаружения заряда.

9.Одно из веществ, испускающих альфа-частицы.

По вертикали:

ученый, опыты которого лежат в основе модели строения атома.

Подробные планы уроков, методические советы и рекомендации, контрольные и лабораторные работы, тестовые и проверочные задания, демонстрационные эксперименты. Пособие содержит полный комплект поурочных планов, соответствующих учебникам физики для 11 класса Г.Я. Мякишева, Б.Б. Буховцева (М.: Просвещение) и В.А. Касьянова (М.: Дрофа). Полноценно может использоваться с разными учебными комплектами, предоставляя педагогу возможность вариативного освещения тем курса.

Магнитное поле.
Урок 1. Взаимодействие токов. Магнитное поле
Цели: дать учащимся представление о магнитном ноле. Демонстрация: демонстрация опыта Эрстеда, движения проводника с током в магнитном поле; демонстрация силовых линий магнитного поля постоянного магнита, магнитного ноля прямого тока.

Ход урока
I. Организационный момент
II. Изучение нового материала
История магнита насчитывает свыше двух с половиной тысяч лет. В VI в. до н.э. древнекитайские ученые обнаружили минерал, способный притягивать к себе железные предметы. В древние времена свойства магнита пытались объяснить, приписывая ему «живую душу». Теперь мы знаем: вокруг любого магнита существует магнитное поле.
В 1820 г. Г.-Х. Эрстед обнаружил, что магнитное поле порождается электрическим током.
(Проводится демонстрация опыта Эрстеда.)
В 1820 г. Ампер предложил, что «магнитные свойства постоянных магнитов обусловлены множеством круговых токов, циркулирующих внутри молекул этих тел».

ОГЛАВЛЕНИЕ
ПОУРОЧНЫЕ РАЗРАБОТКИ К УЧЕБНИКУ Г.Я. МЯКИШЕВА, Б.Б БУХОВЦЕВА 5
Основы электродинамики
Глава 1. Магнитное поле 5
Глава 2. Электромагнитная индукция 31
Колебания и волны
Глава 3. Механические колебания 59
Глава 4. Электромагнитные колебания 75
Глава 5. Производство, передача и использование электроэнергии 101
Глава 6. Механические волны 115
Глава 7. Электромагнитные волны 130
Оптика
Глава 8. Световые волны 165
Глава 9. Элементы теории относительности 254
Глава 10. Излучение и спектры 272
Квантовая физика
Глава 11. Световые кванты 292
Глава 12. Атомная физика 324
Глава 13. Физика атомного ядра 342
Глава 14. Элементарные частицы 395
Значение физики для объяснения мира и развития производительных сил общества 404
ПОУРОЧНЫЕ РАЗРАБОТКИ К УЧЕБНИКУ В.А. КАСЬЯНОВА 411.

Бесплатно скачать электронную книгу в удобном формате, смотреть и читать:
Скачать книгу Физика, 11 класс, Поурочные планы к учебникам Мякишева Г.Я., Касьянова В.А., 2011 - fileskachat.com, быстрое и бесплатное скачивание.

Скачать файл № 1 - pdf
Скачать файл № 2 - djvu
Ниже можно купить эту книгу по лучшей цене со скидкой с доставкой по всей России. Купить эту книгу


Скачать книгу Физика, 11 класс, Поурочные планы к учебникам Мякишева Г.Я., Касьянова В.А., 2011. djvu - Яндекс Народ Диск.

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Государственное образовательное учреждение

среднего профессионального образования

Томь – Усинский энерготранспортный техникум

Урока-конкурса

Дисциплина ОДП. 03 Физика

(для всех специальностей)

Тема: «Постоянный электрический ток »

преподаватель:

Морозова Людмила Филипповна

Аннотация……………………………………………………...4

Введение………………………………………………………..5

Технологическая карта урока…………………………………6-13

Приложение…………………………………………………….14

Используемая литература………………………………………25

АННОТАЦИЯ

На методическую разработку УМК нестандартного занятия – конкурса по дисциплине Физика по теме «Электродинамика», посвященного Дню энергетика, разработанную Морозовой Людмилой Филипповной, преподавателем физики Томь - Усинского энерготранспортного техникума в 2014-2015 учебном году.

Цель разработки : показать дидактические принципы, методы активного обучения и повторения материала, использование информационно-коммуникационных технологий для повышения интереса обучающихся к изучению физики; создание условий формирования практических и коммуникативных навыков на занятии и при подготовке внеаудиторных мероприятий.

Назначение: применение в педагогической практике.

Краткое содержание: в работе большое внимание уделено формированию у обучающихся обобщенных познавательных умений и навыков, умению работать в коллективе, интерактивной доской, с дополнительными источниками.

Введение

Методическая разработка нестандартного занятия по дисциплине «Физика» по разделу Электродинамика, тема: «Постоянный электрический ток» накануне профессионального праздника – Дня энергетика, предназначена для проведения нестандартного занятия или внеаудиторного занятия в группах I курса среднего профессионального образования, реализующего образовательную программу среднего (полного) общего образования.

Данная разработка ориентирована на решение задач политехнической и специальной подготовки студентов, развитие творческих способностей, компонентов общих компетенций, коммуникативных навыков общения, самостоятельного решения задач.

В разработке используются материалы научно-технической информации на мотивацию:

сообщения об учёных, их открытиях, изобретениях;

наглядные пособия: электронные презентации, таблицы, схемы, приборы;

раздаточные материалы: карточки, справочная литература, таблицы, схемы;

технические средства обучения: компьютер, интерактивная доска, телевизор;

аудиоматериалы: муз. оформление физпаузы, презентации;

видеоматериалы: в/фрагменты опытов;

компьютерные программы;

Описание конкурса и порядок проведения представлен в сценарии.

В приложении: задания, карточки, схемы, презентации, рейтинговая таблица результатов.

РАССМОТРЕН на заседании предметно-цикловой комиссии Протокол № от 2014 г. Председатель предметно-цикловой комиссии __________/Л.Е.Чудинова/ подпись, расшифровка
Преподаватель ________/Л.Ф. Морозова/ подпись, расшифровка Технологическая карта урока № 37
Дата проведения:	декабрь 2014г.
Преподаватель:	Морозова Людмила Филипповна
Специальность:	для всех специальностей
Дисциплина:	ОДП.03Физика
Тема урока:	Постоянный электрический ток.
Тип урока:	Конкурс
Цели урока:
- обучающие:	-расширить кругозор знаний учащихся о получении и применении электрического тока; изучить значение электроэнергетики, альтернативные источники; -создать условия для повторения и закрепления знаний о законах постоянного тока -выработать умения правильно обращаться с э/приборами и использовать в будущей профессиональной деятельности.
- развивающие:	-продолжить развитие учебно-интеллектуальных умений, развивать представления о природе электрического тока, его применении .
- воспитывающие:	- воспитывать самостоятельность, ответственность за работу в п/группе, уважительное отношение к будущей профессии, аккуратное обращение с электробытовыми приборами
Формы организации учебно-познавательной деятельности обучающихся:	-групповая (работа в звеньях); -фронтальная; -индивидуальная
Методы обучения:	-демонстрация; -собеседование; -самостоятельная работа с учебником, дополнительными справочными и Интернет ресурсами
Междисциплинарные связи:	ОДП.01 Математика; Электротехника ЕН.02 Экологические основы природопользования
Материально-техническое оснащение:	- ТСО: проектор, компьютер, экран.
Учебно-методическое обеспечение:	наглядные пособия: -таблицы - «Постоянный электрический ток»; -приборы; - слайд- презентация « Альтернативная энергетика »; -раздаточный материал: - учебник А.А. Пинский, «Физика», Кабардин, О.Ф. Физика. Справочные материалы, Энциклопедия для детей Аванта+. Том 16. Физика, ч.2 [Текст]: Электричество и магнетизм. -карточки – задания

Формируемые общеучебные знания, умения

Знать/понимать :

смысл понятий: электрических явлений, постоянный электрический ток; физических величин: заряд, напряжение, сила тока, сопротивление;

уметь : описывать и объяснять физические явления, использовать приборы для измерения электрических величин; делать выводы на основе экспериментальных данных; приводить примеры практического использования физических знаний

Критерии оценок проверочного теста, таблицы

При правильном выборе ответа на представления, понимание сущности познания окружающего мира, явлений, ответ оценивается в один балл.

Правильный ответ на знание определений, формул и их применение для вычисления физической величины, использование приобретенных знаний и умений при работе с приборами дляприобретения практического опыта деятельности, предшествующей профессиональной, оценивается в два балла.

Если выполнено верно 70% заданий (баллов) - оценка 3(удовлетворительно).

При условии выполнения 80-90% заданий (баллов) - оценка 4(хорошо).

Если выполнены все 100% заданий (баллов) - оценка 5 (отлично).

Технологическая карта урока №10

Этапы урока	Время	Формируемые общеучебные умения, компоненты общих компетенций	Требования к знаниям, умениям, практическому опыту	Деятельность преподавателя,	Деятельность обучающихся, формы и методы
Организационный момент		Учебно-организацион ные (компоненты ОК2)		-определяет степень готовности студентов к занятию, готовит ТСО; -приветствует студентов - перекличка по списку в журнале -заполнение рапортички принимает оперативные меры к опоздавшим студентам	-готовятся к занятию, проверяют наличие материала, необходимого для занятия (домашнего задания, ручек, тетрадей) приветствуют преподавателя стоя	письменные принадлежнос ти, рабочие тетради
Проверка домашнего задания		Учебно-организацион ные(компонен ты ОК1,ОК2)	владеть различными средствами самоконтроля	-организует коллективную проверку и беседу по уточнению и конкретизации первичных знаний об электрических явлениях	Подготовка рисунков, кроссвордов, презентаций на тему «Электричество в быту» -высказывают свое мнение по проблеме подготовки понятий о производстве электрического тока	письменные принадлежнос ти, рабочие тетради, подготовлена презентация
Актуали зация знаний и целевая установ ка урока		Учебно-информацион ные: умение работать с письменными и устными текстами, приборами (компоненты ОК1,ОК2)	Знать	- уточняет понимание учащимися поставленных целей урока - акцентирует внимание на конечных результатах учебной деятельности обучающихся на уроке - совместно с обучающимися проводит обсуждение постановки целеполагания урока , обозначаются основные положения/вопросы - Обьясняет задания к выполнению, критерии оценки, обозначает время выполнения	- слушают; - смотрят; отвечают на вопросы, ведут беседу; совместно с преподавателем определяют цели урока	Письменные принадлежнос ти, слайд-презентация, материалы к уроку - карточки, приборы
Изучение нового материа ла		Учебно-информацион ные: умение работать с презентациями, приборами, ПК интерактивной доской; - ставит цели дальнейшего профессионального роста и развития(компоненты)	Знать понятия, физические величины, их смысл, ознакомиться с опытами, приборами их применением, техникой безопасности	- объясняет новый материал «Постоянный электрический ток, характеристики и применение» -демонстрирует опыт и презентацию - приводит примеры связанные с будущей профессиональной деятельностью -предлагает проведение эксперимента, выявить зависимость силы тока в катушке, какая это зависимость, выяснить реальными опытами и проведением наблюдений виртуального эксперимента на интерактивной доске. -Осуществляет наблюдение, как применяют учащиеся полученные знания и умения в собственной практике по изучению, использованию приборов, координирует действия учащихся, консультирует .	- слушают; - смотрят; - отвечают на вопросы, ведут беседу; -смотрят презентацию - слушают; - проводят эксперимент, ведут наблюдение, отвечают на вопросы, работают в п/группах по изучению устройства, назначения электрических приборов	рабочие тетради, приборы, презентация, Интерактивная доска, ПК, энциклопедии об истории развития техники
Физ. пауза		Учебно-организацион ные	владеть различными средствами самоконтроля	- обьявляет физ. паузу -контролирует готовность всех студентов к физ. паузе -выявляет физорга для проведения физ. паузы -контролирует качество организации и проведения физ. паузы -поощряет студентов и физорга за физ. паузу	-выполняют физические упражнения -внимательно выполняют команды физорга.
Первичное закрепление полученных знаний		Учебно-информацион ные: умение работать с учебником, приборами	уметь определять закон, явление, использовать приобретенные знания и умения для самостоятельного решения качественной или количественной задачи, сделать вывод	Конкурс 1. Разминка- ответить на вопрос: какими приборами измеряем ток и какими преобразуем? (после обсуждения в командах (по 0,5 мин. на вопрос). 2 . Работа по карточке-маршруту (акцентирует внимание на правильности выполнения задания по маршрутной карточке, схеме ). 3 .Повтор. и закрепление основных понятий, реш. проблемных вопросов: а) почему некоторые вещества проводят эл.ток, а другие нет? б)какие условия необходимы для возникновения тока? ТБ при обращении с э/приборами	отвечают на вопросы устно -работают с учебником; -расширяют знания о электрическом токе, характеристиках - отвечают педагогу, оформляют отчёт по работе.	-рабочие тетради, -учебник А.А.Пинский, «Физика», справочники
Домашнее задание		Учебно-организацион ные	уметь ставить общие и частные цели самообразовательной деятельности	-предлагает, используя полученные знания, выполнить самостоятельную работу - написать рассказ «Альтернативная энергетика»	- слушают; - анализируют; - записывают	-рабочие тетради, дневники
Подведение итогов занятия		Учебно-логические:	определять проблемы, т.е. устанавливать несоответствие между желаемым и действитель ным .	-делает выводы по достижению цели урока -выставляет оценки в учебный журнал -поощряет активно работающих на занятии студентов-вручение сертификатов	- слушают; - анализируют свою работу.	-рабочие тетради, дневники
Рефлексия		Учебно-логические: определение и решение проблем	делает выводы, отзыв	-спрашивает студентов, какое из заданий вызвало наибольшие затруднения, чем понравился урок	-отвечают педагогу

Приложение

Сценарий

Конкурс по дисциплине - физика.

Приветствие преподавателя и ведущих.

Добрый день,уважаемые преподаватели,студенты! Сегодня, накануне профессионального праздника -Дня Энергетика мы рады тому,что нам представили возможность поздравить вас с праздником, показать свои успехи, достижения в учёбе и жизни техникума.

Желаем, чтоб счастье всем улыбалось,

Учёба давалась легко,

И толькохорошеев жизни встречалось,

Плохоеушло навсегда, далеко!

В программе разнообразные конкурсы, в которых вы примите активное участие и получите призы - хорошие оценки и памятные медали!

Представление жюри и гостей, порядок проведения:

Конкурсы проводятся по подгруппам (командам из 4-5 человек), делается выбор капитана и девиз команды.

Жюри подводят итоги в каждом конкурсе и объявляют их.

Физ.пауза и музыкальный конкурс проводится 5 мин. Между основными конкурсами.

Итоги,награждениеучастников

Конкурсы:

1) Проверка домашнего задания – рисунков, кроссвордов, презентаций на тему «Электричество в быту»

2) Разминка (5 мин.) – ответить на вопросы по теме «Электричество» после обсуждения в командах (по 0,5 мин. на вопрос).

3) Работа по маршрутным листам (задания выдаются командам, на выполнение-10 мин.).

4) Аукцион: « Какой прибор нужнее?» (10 мин.)

IV. Музыкальная пауза (5 мин.) , просмотр презентации « Источники электрической энергии » (Жюри подводит итоги прошедших конкурсов и сообщает после паузы результаты, учитывается творческая самостоятельная работа -домашняя работа на составление кроссворда, ребуса, презентации).

V. Звучит музыка, в/ фильм о применении источников электрической энергии или презентация.

VI. Подведение итогов, вручение призов

Задания командам

Маршрут №1

Найти эквивалентное сопротивление на данных схемах. Какое из сопротивлений (R экв) и на какой схеме больше?

Найти в дополнительной литературе или в учебнике – кто изобрёл электрическую лампочку?

Маршрут №2

Найти в дополнительной литературе или в учебнике – кто изобрёл батарейку – источник напряжения тока?

Маршрут №3

Найти эквивалентное сопротивление на данных схемах. На какой схеме сопротивление больше?

Найти в дополнительной литературе или в учебнике – кто изобрёл ракету (тепловой двигатель)?

Маршрут №4

Найти эквивалентное сопротивление на данных схемах. На какой схеме сопротивление больше?

Найти в дополнительной литературе или в учебнике – кто изобрёл первый тепловой двигатель?

Информационное обеспечение занятия :

Список используемой литературы

Пинский, А.А. Физика [Текст]: Учебник для студентов учреждений среднего проф. образов./ А. А. Пинский, Г. Ю. Граковский. ИНФРА – М. 2008-560.: ил. – (серия «Проф. образование»)

Методика преподавания физики в среднем учеб.завед. [Текст]: Под ред.: А. А. Пинский, П. И. Самойленко.-М.:1993

Кабардин, О.Ф. Физика. Справочные материалы [Текст]: Учебное пособие для учащихся / О. Ф. Кабардин 3-е изд.- М.: Просвещение, 2010 г.

Физика в школе [Текст]: Научно-методический журнал. Мин. Образов. РФ – М.,2007. Ежемес.2007, №1-12

Энциклопедия для детей Аванта+. Том 16. Физика, ч.2 [Текст]: Электричество и магнетизм. Термодинамика и квантовая физика. Физика ядра и элементарных частиц. – М.: 2010

Интернет материалы.

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Тульский государственный университет

Кафедра РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

А.В. ПОЛЫНКИН к.т.н., доцент

ЭЛЕКТРОДИНАМИКА И РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

Направление подготовки: 210300 Радиотехника Специальности: 210301 «Радиофизика и электроника», 210302, «Радиотехника»

Форма обучения очная

Тула 2004 г.

АННОТАЦИЯ

Предмет дисциплины - теория электромагнитного поля и ее радиотехнические приложения. Цель изучения дисциплины - приобретение студентами знаний, умения и навыков, необходимых для успешного освоения смежных дисциплин, а так же для успешной практической деятельности по созданию и обеспечению функционирования устройств и систем, основанные на использовании электромагнитных полей и волн.

В результате изучения курса студент должен

- иметь представления об основных особенностях и закономерностях электромагнитного поля, способах его создания, передачи и использования;

- знать уравнения Максвелла, методы их применения при расчетах простейших направляющих, резонансных и излучающих устройств, физические и математические модели этих устройств, влияние параметров материалов и конструкций на электрические параметры устройств;

- знать основные законы распространения и способы возбуждения и излучения электромагнитных волн.

Изучению электродинамики и распространения радиоволн должно предшествовать усвоение следующих дисциплин и тем:

- математика (дифференциальное и интегральное исчисления, функции комплексной переменной, ряды и интегралы Фурье, векторная алгебра, аналитическая геометрия кривых и поверхностей, криволинейные системы координат, линейные преобразования, векторный анализ, дифференциальные уравнения);

- общая физика (электричество и магнетизм, колебания и волны, оптика)

- основы теории цепей.

Дисциплина относится к разделу общепрофессиональных. Она является базовой при изучении антенн, СВЧ и оптических устройств, методов и устройств формирования и приема сигналов.

Конспект содержит тридцать пять лекций.

1. Петров Б.М. Электродинамика и распространение радиоволн: Учебник для вузов. М.: Горячая линия-Телеком, 2003.

2. Кугушев А.М., Голубева Н.С., Митрохин В.Н. Основы радиоэлектроники. Электродинамика и распространение радиоволн. Учеб. пособие для вузов. – М.: Изд. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001.

3. Никольский В.В., Никольская Т.И. Электродинамика и распространения радиоволн. Учеб. пособие для вузов.- М.: Наука. 1989.

4. Баскаков С. И., Карташев В. Г., Лобов Г. Д. и др. Сборник задач по курсу «Электродинамика и распространение радиоволн». Учеб. пособие / Под ред. С. И. Баскакова. - М.: Высш. школа, 1981.

а) дополнительная

1. Федоров Н.Н. Основы электродинамики. – М.: Высш. шк., 1980.

2. Вайнштейн Л.А. Электромагнитные волны. М.: Радио и связь, 1988.

3. Гольдштейн Л.Д., Зернов Н.В. Электромагнитные поля и волны. – М.: Сов. радио, 1971.

Лекция № 1. Введение. Исходные математические понятия

В основе теории электродинамики лежит представление об электромагнитном (ЭМ) поле. Формально об ЭМ поле можно говорить как о поле сил, т.е. Если в пространство, где существует ЭМ поле, поместить единичный положительный точечный заряд, то на него будут действовать силы.

В физическом смысле ЭМ поле следует рассматривать как одну из форм существования материи.

Хотя проявление ЭМ сил в природе люди наблюдали с древних времен, научные понятия в этой области сложились приблизительно недавно.

В формировании теории ЭМ полей вклад внесли такие ученые, как Шарль Кулон, Майкл Фарадей, Генрих Герц, Александр Степанович Попов, Петр Николаевич Лебедев (измерил световое давление).

Исключительный вклад в науку было суждено внести Максвеллу. В современной физике уравнения Максвелла являются фундаментальными законами теории электромагнетизма. Максвеллу принадлежит теоретический вывод о существовании электромагнитных волн вместе сгипотезой об электромаг-

нитной природе света . Этот вклад является результатом анализа, отправной точкой которого были физические идеи Фарадея (принцип близкодействия – взаимодействие, осуществляющееся через среду, являющуюся «вместилищем» электромагнитного процесса).

Широчайшей опытной базой теории электромагнетизма, основывающейся на уравнениях Максвелла, а так же стимулятором ее дальнейшего развития стала радиотехника. Вместе с радиотехникой появилось понятие радиоволны , т.е. электромагнитных волн в радиосистемах.

Важным научным направлением стало исследование распространения радиоволн в природных условиях – над Землей и в космосе. Проблема излучения и приема электромагнитной энергии, переносимой радиоволнами, привела

к теории антенн.

Под классической (неквантовой) электродинамикой понимают теорию поведения электромагнитного поля, осуществляющего взаимодействие между электрическими зарядами.

Исходные математические понятия

Формально поле определяют заданием в каждой точке рассматриваемой части пространства некоторой скалярной или векторной величины (скалярные и векторные поля).

Скалярное поле, характеризуемое функцией ψ (x ,y ,z ), можно наглядно отобразить при помощи семейства поверхностей уровня

ψ (x,y,z) = Сi

где С i – константа

Введем вектор grad ψ , называемый градиентом, который направлен в сторону максимального возрастанияψ и равный скорости измененияψ в данном направлении. Очевидно, что

grad ψ = ν 0 ∂ ∂ν ψ ,

где ν – линия, ортогональная к поверхности уровня, аν 0 - касательный к ней орт.

Рис. 1. К определению градиента функции

Проекция вектора grad ψ на некоторое направлениеl , естьl 0 gradψ = l 0 ν 0 ∂ ∂ν ψ = cosα ∂ψ ∂ν = gradl ψ = ∂ψ ∂ l .

Определяя по этой формуле проекции градиента ψ в декартовой системе координат, получаем

grad ψ = ψ =x 0 ∂ ∂ ψ x +y 0 ∂ ∂ ψ y +z 0 ∂ ∂ ψ z .

Мы видим, что скалярное поле ψ порождает векторное поле F =ψ . Такое векторное поле называетсяпотенциальным , а скалярная функцияψ -по-

тенциалом.

Поверхности уровня, на которой ψ = const являются эквипотенциальными поверхностями.

Для наглядного отображения векторных полей обычно строят картины т.н. векторных , илисиловых линий. Это линии, касательные к которым в каждой точке указывают направление вектора. Густота силовых линий может соответствовать интенсивности поля. При этом количество векторных линий, проходящих через ортогональную площадку, должно быть пропорционально абсолютному значению вектора, практически постоянному в пределах площадки.

Векторный дифференциал длины вдоль некоторой линии l– это вектор, направленный по касательной к их абсолютному значению, равный скалярному дифференциалу dl.

Рис. 2. К определению векторного дифференциала длины

В декартовых координатах

dl = τ 0 dl= x 0 dx+ y 0 dy+ z 0 dz .

Пусть дано векторное поле ν (x ,y ,z ), которое надо описать посредством векторных линий.

ν =x 0 νx +y 0 νy +z 0 νz .

Попробуем, чтобы выполнялось условие пропорциональности dl = k ν ,

где k – любая константа.

Приравнивая компоненты векторов ν иdl , получим

Рис. 3. Примеры картин силовых линий

Рассмотрим несколько характерных типов картин силовых линий, которые могут встретиться при исследовании векторного поля F в областиV с граничной поверхностьюS .

Область V может содержать точку, из которой расходятся силовые линии (исток ) или в которую сходятся все силовые линии (сток ). Силовые линии могут также проходить область насквозь или совсем не пересекать поверхность

Потоком вектора F через поверхностьS (не обязательно замкнутую) называется интеграл:

Ф = ∫ F ds,

где векторный дифференциал ds - произведение скалярного дифференциала поверхностиds на орт нормалиν 0 , т.е.ds = ν 0 ds . Поэтому,F ds = F ν ds .

Если поверхность замкнутая, то ν 0 - орт внешней нормали. Для незамкнутой поверхностиν 0 выбирается произвольно.

Поток вектора F положителен, если силовые линии выходят из поверхностиS наружу и отрицателен, если они входят внутрь.

Дивергенцией (а также распределением, расходимрстью) вектора F на-

зывается величина, определяемая следующим предельным соотношением:

Если в некоторой точке div F > 0, то эта точка является источником силовых линий, если divF < 0, то такая точка является стоком. Если divF = 0, то в рассматриваемой точке силовые линии не начинаются и не заканчиваются.

В декартовых координатах:

div F =∂ ∂ F x x +∂ ∂ F y y +∂ ∂ F z z =F .

Ротором (а такжеротацией ,вихрем ) вектора называется векторная величина, обозначаемая rotF.

По определению проекция rot F на некоторое направлениеν (в некоторой точке, окрестностью которой является площадка∆ S), есть

	rot F = lim			F dl.
		∆ S∫ L
	∆S →0

Здесь L – граничный контур∆ S, составляющий сν правовинтовую систему (если смотреть вдольν 0 , то положительное направление обхода контураL

– по часовой стрелке)

Рис. 4. К определению ротора вектора

Фигурирующий в формуле интеграл называется циркуляцией вектораF по замкнутому контуруL .

В декартовой системе координат:

x 0y 0z 0

rot F = ∂ ∂x ∂ ∂y ∂ ∂z = ×F .

F xF yF z

Таким образом, ротор – векторная дифференциальная операция над компонентами вектора F , приводящая к получению новой векторной величины rot

Для всякого потенциального поля F =ψ имеем× F = × (ψ ) ≡ 0.

т.е. всегда rotgrad(ψ ) = 0. Поэтому потенциальные поля называют такжебезвих-

ревыми.

Поля, для которых div F = 0 , называютсясоленоидальными . Поскольку всегда(× V ) ≡ 0 , то соленоидальные поляF = rotV .

Если в некоторой области поле не является соленоидальным, причем в каждой точке F ≠ 0 , то все т очки области – это источники или стоки.

Потенциальные поля F (для которых× F = 0) могут быть одновременно и соленоидальнымиF = 0 , тогда они называютсягармоническими .

Следующие тождества векторного анализа имеют смысл правил дифференцирования произведения функций.

(ϕψ) = ϕ ψ +ψ ϕ;

(ψF ) = ψF +F ψ;

(F× V) = V× F− F× V;

×(ψF ) = ψ ×F +(ψ×F ) .

Часто в теории ЭМ используются следующие формулы:

f (ξ ) = f ′ (ξ ) ξ (дифференцирование сложной функции)× × F = (F ) − 2 F (ротор от ротора)

В декартовых координатах:

2 F = F = x 0 ∆ F x + y 0 ∆ F y + z 0 ∆ F z - оператор Лапласа. Наиболее важными для теории ЭМ поля являются следующие инте-

гральные соотношения векторного анализа:

Теорема Гаусса – Остроградского

∫ FdV = ∫ F ds;

Теорема Стокса

∫ (× F) ds= ∫ F dl.

Лекция № 2. Основные объекты электродинамики

Заряды, токи и векторы поля

Классическая теория электромагнетизма является макроскопической . Это значит, что в рассматриваемых процессах проявляется действие огромных

– «практически бесконечных» - количеств элементарных частиц. Структура материи при этом обычно игнорируется. Среда представляется сплошной, а заряды и токи – распределенными в объеме (иногда на поверхности).

Под плотностью заряда ρ понимается величина

	ρ = lim	∆q
		∆V
	∆V →0

где ∆ q - заряд, содержащийся в элементарном объеме∆ V . Поскольку заряд дискретен (наименьший по абсолютной величине отрицательный зарядe ≈ 1.602 10 − 19 Êë ), то содержащийся в (1) предельный переход следует пони-

мать как условный. Как бы на ни уменьшался объем ∆ V , он все же должен содержать достаточно большое число элементарных частиц. Но при переходе к идеализированной сплошной заряженной среде из (1), можно сделать вывод,

что ρ = dq dV .

Плотность тока проводимостиj - это вектор

	j = limi		∆I
		0 ∆ S
	∆S →0

где ∆ S - элементарная площадка, ориентированная перпендикулярно движению зарядов, аi 0 - орт нормали, указывающий направление движения;∆ I - ток, проходящий через∆ S

В современной физике остается незыблемым закон сохранения зарядов : заряд не уничтожается и не создается из ничего. Если в объемеV, ограниченном поверхностьюS , содержится зарядq, который не остается постоянным (т.е. уменьшается или увеличивается), то объяснить это следует тем, что границу пересекают носители заряда. Другими словами, через поверхностьS проходит ток, и его величина должна быть связана с зарядом соотношением:

I = − dq dt

(ток, выходящий через S наружу, считается положительным, а входящий внутрь - отрицательным).

Из (3) получается также дифференциальная формулировка сохранения заряда:

I =∫ j dν =∫ j dV = −∫ ∂ S dV →j = −
		V ∂ t	∂t

т.к. равенство должно быть справедливым для произвольного объема. Электромагнитное поле описывают при помощи следующих векторных

функций координат и времени

E =E (r ,t ) - напряженность электрического поля;H =H (r ,t ) - напряженность магнитного поля;D =D (r ,t ) - электрическая индукция;

B =B (r ,t ) - магнитная индукция;

В электромагнитном поле на заряды и токи действуют силы. На точечный заряд, который обычно рассматривают как «пробное» тело для обнаружения и измерения поля, действует сила:

F = q (E+ [ v, B] ) ,

где q – величина данного заряда, аv - скорость его движения. Под точечным зарядом понимают некоторое заряженное тело, считающееся достаточно малым в условиях эксперимента.

В случае неподвижного заряда (v = 0) сила зависит только от напряженности электрического поля:

F ′ =q E .

Это равенство рассматривают в качестве определения E . На движущийся точечный заряд, кроме того, действует сила:

F ′′ =q (v ×B ) ,

называемая лоренцовой силой . С появлением этой силы связывают определение вектора магнитной индукцииВ .

Вектора D иН в вакууме связаны сЕ иВ соотношениями:

где ε 0 иµ 0 - константы, зависящие только от выбора единиц измерения; первая называетсяэлектрической постоянной , а вторая –магнитной .

В системе СИ единицы измерения рассмотренных физических величин следующие:

Заряд q [Кл ] (Кулон);

Плотность заряда ρ [Кл/м3 ] (Кулон на кубический метр); Напряженность электрического поляЕ [В/м] (Вольт на метр); Напряженность магнитного поляН [А/м] (Ампер на метр); Электрическая индукцияD [Кл/м2 ] (Кулон на квадратный метр); Магнитная индукцияВ [Т] (Тесла);

Электрическая постоянная ε 0 [Ф/м] (Фарада на метр);

Магнитная постоянная µ 0 [Г/м] (Генри на метр).