Тема : Изобретение радио А.С.Поповым. Принцип радиосвязи.

II. Изучение нового материала.

Вступление

А.С.Попов родился 16 марта 1859 г. в посёлке Турьинские рудники Богословского горного округа Верхотурского уезда Пермской губернии (ныне г. Краснотурьинск) в семье священника. Знаменитый изобретатель происходил из старинного рода священнослужителей Поповых, насчитывающего девять поколений. Отец, Степан Петрович Попов, служил настоятелем храма во имя святого апостола Иоанна Богослова в Богословском заводе, а предки несли служение в приходах Кунгурского уезда Пермской епархии. В 10-летнем возрасте Александр Попов был отправлен в Далматовское духовное училище — за 400 км от дома. Там он учился с 1869 по 1871 гг., а затем продолжил образование в Екатеринбургском духовном училище. Среднее образование Попов получил в Пермской духовной семинарии, где учился с 1873 по 1877 гг.

Александр неохотно участвовал в затеях и играх, но зато с большим интересом занимался математикой и физикой, хотя этим предметам в семинарской программе было отведено довольно скромное место. Приехав в 1877 г. в Петербург, А.С.Попов подал ректору Петербургского университета прошение о допущении к «проверочному испытанию» и, успешно сдав его, был принят на физико-математический факультет. Юношеские годы будущего изобретателя радио протекали в эпоху великих открытий в области физики, внедрения электричества в промышленность и быт, в период зарождения новой прикладной науки — электротехники. В 1882 г. А.С.Попов окончил университет и связал свою жизнь с естественными науками. Он стал автором величайшего открытия XIX в. — распространения в пространстве электромагнитных волн, — названного им «радио», продолжив цепочку открытий, сделанных его предшественниками, учёными-физиками.

Начало большого пути

· Фарадей открыл явление электромагнитной индукции.

· Дж.Максвелл создал теорию электромагнитного поля.

· Г.Герц экспериментально доказал существование электромагнитных волн.

В 1865 г. английский учёный Джеймс Клерк Максвелл опубликовал систему уравнений, которые связывали между собой электрическое и магнитное поля. Из уравнений следовало, что, поддерживая друг друга, эти поля могут распространяться в пространстве, образуя единое электромагнитное поле. Уравнения Максвелла были написаны на таком высоком математическом уровне (их сейчас изучают на старших курсах радиотехнических вузов), что немногие в Европе поняли их смысл. Однако Генрих Герц его понял и немедленно ввёл уравнения Максвелла в курс своих лекций. В 1887 г. он создал контур, где находились катушка индуктивности и конденсатор.

Конденсатор представлял собой две пластины с зазором между ними. Когда в контур вводилась энергия, конденсатор превращался в разрядник, между пластинами проскакивала искра, благодаря чему в пространство излучалась электромагнитная волна частотой, равной резонансной частоте передающего I контура. Приёмный контур был настроен на точно такую же частоту, в нём наводились колебания, и в его конденсаторе-разряднике также проскакивала искра. Теперь Герц мог спокойно рассказывать на лекциях о существовании электромагнитных волн. Герц считал, что его открытия были не практичнее максвелловских: «Это абсолютно бесполезно. Это только эксперимент, который доказывает, что маэстро Максвелл был прав. Мы всего-навсего имеем таинственные электромагнитные волны, которые не можем видеть глазом, но они есть». «И что же дальше?» — спросил его один из студентов. Герц пожал плечами, он был скромный человек, без претензий и амбиций: «Я предполагаю — ничего».

Александр Степанович Попов, напротив, считал, что таинственным электромагнитным волнам предназначено большое будущее. Для более глубокого понимания природы электромагнитных волн он повторил опыт Генриха Герца.

Радио изобретено в России

Только после своих опытов А.С.Попов доложил о своём изобретении на заседании физического отделения Русского физико-химического общества (РФХО) 25 апреля (7 мая) 1895 г. На этом заседании он продемонстрировал первый в мире сеанс радиосвязи с передачей и приёмом длинных и коротких сигналов — элементов азбуки Морзе — и их фиксацией звонком приёмника. Он отметил, что приёмник с антенной в виде вертикального провода длиной 2,5 м «отвечал» на открытом воздухе колебаниям, произведённым большим герцевым вибратором, на расстоянии 30 сажен (64 м). Свой доклад А.С.Попов закончил словами: «В заключение могу выразить надежду, что мой прибор может быть применён к передаче сигналов на значительные расстояния».

А.С.Попов с самого начала полагал, что его приёмник должен быть неотъемлемой частью будущей системы беспроводной телеграфии. Об этом чётко сказано в его статье: «На одиночные колебания приёмник отвечает коротким звонком; непрерывно действующие разряды спирали (передатчика. — Ред.) отзываются на приёмнике довольно частыми, через приблизительно равные промежутки времени следующими короткими звонками». Так передавались точки и тире азбуки Морзе. При установке в марте 1896 г. на выходе приёмника аппарата Морзе точки и тире чётко фиксировались на телеграфной ленте. Для увеличения дальности радиосвязи до приемлемой с практической точки зрения А.С.Попову потребовался год. Он усовершенствовал свой передатчик: увеличил его мощность, установил на выходе, как и на приёмнике, вертикальную штыревую антенну, а также аппарат Морзе для фиксации сигналов на телеграфной ленте. С усовершенствованной системой телеграфии без проводов А.С.Попов выступил
на заседании физического отделения РФХО 12 (24) марта 1896 г. На этот раз он продемонстрировал передачу и приём первой в мире радиограммы с текстом «Генрих
Герц» на расстоянии 250 м. Телеграфная лента с этим текстом долго хранилась у участника этого заседания проф. В.К.Лебединского, пока не погибла с его библиотекой в Риге в ходе Первой мировой войны.

IV. Подведение итогов.

V. Домашнее задание.    

1) § 37,38 стр.154

   

 

  

 

 

Приложение                                                 

                                      

                                                      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 в несколько раз больше, чем во время разговора;

- опасайтесь находиться подолгу вблизи антенны ретранслятора провайдера;

- при выборе телефона отдайте предпочтение аппаратам с внеш­ними антеннами.

 

Персональный компьютер

 

Многие пользователи полагают, что опасность исходит от мони­тора - это рентгеновское излучение. В действительности рентгенов­ские и ультрафиолетовые, инфракрасные излучения, как правило, не

превышают биологическую опасность. Главную опасность пред­ставляют электромагнитные поля. Уровень их превышает биологи­ческую опасность. Чувства человека не воспринимают электромаг­нитные поля рассеянного диапазона и пользователь не может оце­нить опасность.

У пользователя, работающего за монитором 2-6 часов в сутки, нарушение центральной нервной системы происходит в 4 - 6 раз ча­ще. Даже при кратковременной работе (45 мин.) под влиянием элек­тромагнитного излучения происходят значительные изменения гор­монального состояния и изменения биотоков мозга. Особо ярко это проявляется у женщин.

Тема: Изобретение радио А.С.Поповым. Принцип радиосвязи.

Цель урока: познакомить учащихся с практическим применением электромагнитных волн; раскрыть физический принцип радиотелефонной связи; развивать устную речь учащихся; воспитывать чувство гордости за отечественную науку.

Задачи урока:

Обучающая: ознакомить учащихся с практическим применением электромагнитных волн; раскрыть физический принцип радиотелефонной связи.

Развивающая: развивать умение анализировать учебный материал, сравнивать, сопоставлять изучаемые факты, применять знания в конкретных ситуациях.

Воспитательная: воспитывать коммуникативные умения публично выступать по теме, культуру речи, формировать познавательный интерес к радиотехнике, патриотическое воспитание.

 

Оборудование: мультимедийный проектор, кодоскоп, кодограммы, портрет А.С.Попова, комплект самостоятельной работы по теме «Электромагнитные волны», доклады учащихся по теме «Влияние искусственных и естественных электромагнитных колебаний на живые организмы».

 

                           Ход урока.

I.Актуализация опорных знаний

1. Что представляет собой электромагнитная волна?
2. Как ориентированы векторы Е, В и с по отношению друг к другу в электромагнитной волне?
3. Как должна двигаться частица, чтобы она излучала электромагнитные волны?
4. Что такое открытый колебательный контур?
5. Расскажите об опытах Герца.
6. Характеристики волны: – длина волны (расстояние между соседними горбами (впадинами)); – частота колебаний; v – конечная скорость распространения. Связь между ними.
7. Что общего между механическими и электромагнитными волнами (переносят энергию и имеют конечную скорость).
8. -В чем состоит гипотеза Максвелла?
9. - Опишите процесс возникновения электромагнитной волны.
10. - От чего зависит скорость электромагнитной волны?

(Самостоятельная проверочная работа)

1. Что такое электромагнитные волны?

A. Распространяющееся в пространстве переменное магнитное поле.

Б. Распространяющееся в пространстве переменное электромагнитное поле.

B. Распространяющееся в пространстве переменное электрическое поле.

2. Каковы основные положения теории электромагнитного поля Максвелла?

A. При всяком изменении магнитного поля возникает вихревое электрическое поле, у которого вектор напряженности:

При изменении электрического поля возникает магнитное поле, у которого вектор индукции:

распространяется в окружающем пространстве со скоростью света.

Б. При всяком изменении магнитного поля возникает переменное вихревое электрическое поле, распространяющееся в окружающем пространстве со скоростью света.

B. При всяком изменении электрического поля возникает вихревое магнитное поле, распространяющееся со скоростью света.

 

3. Как в воздухе изменится длина электромагнитных волн, излучаемых колебательным контуром, если емкость колебательного контура увеличить в 4 раза:

A. Уменьшится в 4 раза.

Б. Увеличится в 2 раза.

B. Увеличится в 4 раза.

4. Какова взаимная ориентация векторов , , ?

A. Все три вектора взаимно перпендикулярны.

Б. Вектор совпадает с вектором и перпендикулярен вектору .

B. Вектор совпадает с вектором , но перпендикулярен вектору .

5. Определите частоту колебаний электромагнитных волн в вакууме, если длина их равна 2 см.

A. 0,7 · 10⁶ Гц.

Б. 6 · 10⁶ Гц.

B. 1,5 · 10⁶ Гц.

6. Как должна двигаться заряженная частица, чтобы возникло электромагнитное излучение?

A. С постоянной скоростью.

Б. Находиться в покое.

B. Двигаться с ускорением.

7. Можно ли выбрать систему отсчета, в которой обнаружилась бы только магнитная составляющая ?

A. Нельзя.

Б. Можно, если система будет двигаться с такой же скорость, что и электрон.

B. Можно, если система будет двигаться со скоростью большей скорости электрона.

(Ответы: 1) В; 2) В; 3) Б; 4) А; 5) В; 6) В; 7) А.)

 

2 вариант

1. Что такое электромагнитные волны?

A. Распространяющееся в пространстве переменное магнитное поле.

Б. Распространяющееся в пространстве переменное электрическое поле.

B. Распространяющееся в пространстве переменное электромагнитное поле.

2. Каковы основные положения теории электромагнитного поля Максвелла?

A. При всяком изменении электрического поля возникает вихревое магнитное поле, распространяющееся со скоростью света.

Б. При всяком изменении магнитного поля возникает переменное вихревое электрическое поле, распространяющееся в окружающем пространстве со скоростью света.

B. При всяком изменении магнитного поля возникает вихревое электрическое поле, у которого вектор напряженности:

При изменении электрического поля возникает магнитное поле, у которого вектор индукции:

распространяется в окружающем пространстве со скоростью света.

3. Как в воздухе изменится длина электромагнитных волн, излучаемых колебательным контуром, если емкость колебательного контура увеличить в 4 раза:

A. Увеличится в 2 раза.

  Б. Уменьшится в 4 раза

B. Увеличится в 4 раза.

4. Какова взаимная ориентация векторов , , ?

A. Вектор совпадает с вектором , но перпендикулярен вектору .

Б. Вектор совпадает с вектором и перпендикулярен вектору .

B. Все три вектора взаимно перпендикулярны.

5. Определите частоту колебаний электромагнитных волн в вакууме, если длина их равна 2 см.

A. 1,5 · 10⁶ Гц.

Б. 6 · 10⁶ Гц.

B. 0,7 · 10⁶ Гц.

6. Как должна двигаться заряженная частица, чтобы возникло электромагнитное излучение?

A. С постоянной скоростью.

Б. Двигаться с ускорением.

B. Находиться в покое.

7. Можно ли выбрать систему отсчета, в которой обнаружилась бы только магнитная составляющая ?

A. Можно, если система будет двигаться со скоростью большей скорости электрона.

Б. Можно, если система будет двигаться с такой же скорость, что и электрон.

B. Нельзя.

(Ответы: 1 вариант1) В; 2) В; 3) Б; 4) А; 5) В; 6) В; 7) А.)

2 вариант1)Б, 2)А, 3)А, 4)В), 5)Б), 6)Б), 7)В)

 («5» - 7 баллов, «4» - 5-6 баллов, «3» - 3-4 баллов, «2» - менее 3баллов)