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).

Место работы: ГООУ СПО «Мурманский строительный колледж им. Н.Е.Момота», г.Мурманск

Конспекты уроков по теме « Силы электромагнитного воздействия неподвижных зарядов »

Урок 1/93

Электрический заряд. Квантование заряда.

Цель: дать понятие об электронном заряде, как об особом свойстве тел и частиц материи и о квантовании заряда.

Ход урока.

1. Организационный момент
2. Домашнее задание
3. Объяснение нового материала
4. Закрепление
5. Итог урока

Сегодня мы начинаем изучать новый раздел физики – электродинамику. Электродинамика – наука о свойствах и закономерностях поведения электромагнитного поля.

Посмотрим внимательно на слово «электродинамика». Динамика означает движение, электро – значит, речь пойдет об электрических явлениях.

Вспомним, что слово «электричество» произошло от греческого слова elektron – янтарь. Дело в том, что греческий философ Фалес Милетский, живший в 640 – 550 вв. до н. э., открыл, что янтарь, потертый о мех, приобретает свойство притягивать к себе мелкие предметы – пушинки, соломинки. Чтобы объяснить это явление, необходимо вспомнить такое понятие, как электрический заряд.

Электрический заряд – физическая величина, определяющая интенсивность электромагнитного взаимодействия заряженных частиц, является источником энергии электромагнитного поля.

Существует два типа электрически зарядов:

Положительные - +g

Отрицательные - - g

Положительными называются заряды, возникающие на стекле, потертом о шелк. Отрицательными – заряды, возникающие на эбонитовой палочке, потертой о мех. Определить, заряжено ли тело или нет, можно с помощью физического прибора – электрометра (опыт: 46/1).

В се окружающие нас тела состоят из атомов и молекул.

Атом – это нейтральная частица, он состоит из ядра и электронов; число электронов равно числу протонов в ядре.

Давайте рассмотрим простейшую модель атома – атома водорода.

Носителем отрицательного заряда в атомах являются электроны.

Электрон – это элементарная частица с отрицательным зарядом.

Носителями положительного заряда в атоме являются протоны, входящие в состав ядер атомов. И электрон, и протон относятся к элементарным частицам. Заряд протона равен заряду электрона, но с противоположным знаком.

Атом

атомное ядро атомная оболочка

Протоны нейтроны электрон

g p = +1,6 * 10 -19 Кл g n = 0 g e = -1,6 * 10 -19 Кл

m 0 = 1836 m e m 0 = 1839 m e m e = 9, 11 * 10 -31 кг

Заряды всегда взаимодействуют между собой. Вспомним, что одноименные заряды всегда отталкиваются друг от друга, а разноименные – всегда притягиваются:

Электрический заряд не существует сам по себе. Тело всегда обладает массой, но заряд тела может быть равен нулю. Если заряд тела положительный, то говорят, что в теле не хватает электронов. А если заряд тела отрицательный – это избыток электронов.

Таким образом, электрический заряд элементарных частиц – это особая характеристика частицы – количественная мера ее электромагнитного взаимодействия с другими частями. Мы с вами уже знаем четыре типа фундаментальных взаимодействий:

1. гравитационное
2. слабое
3. электромагнитное
4. сильное (ядерное)

Мы будем рассматривать электромагнитные взаимодействия.

Урок 2/94

Электризация тел. Закон сохранения заряда.

Цель: углубление понятия об электризации тел; сформировать представление о законе сохранения электрического заряда.

Ход урока.

1. Организационный момент
2. Домашнее задание
3. Опрос
4. Изучение нового материала
5. Итог урока

Что изучает электродинамика?

Какие два вида зарядов существуют?

Как они взаимодействуют между собой?

Что называют атомом?

Из чего он состоит?

На прошлом уроке мы начали изучение нового раздела физики – электродинамики.

К созданию электродинамики привела длинная цепь планомерных исследований и случайных открытий, начиная с обнаружения способности янтаря, потертого о шелк, притягивать легкие предметы и заканчивая гипотезой Максвелла, о прохождении магнитного поля переменным электрическим током.

Сегодня мы начнем изучение основных законов электромагнитного взаимодействий.

С 8 класса мы знаем, что тело, которое после натирания притягивает к себе другие тела, считают наэлектризованным или, что ему сообщили электрический заряд.

Электризация – это сообщение телу электрического заряда.

Существуют два способа электризации тел:

1. Трение.

Если провести расческой несколько раз по сухим волосам, то небольшая часть электронов – самых подвижных заряженных частиц – перейдет с волос на расческу и зарядит ее отрицательностью. Волосы при этом зарядятся положительно. При электризации трением, оба тела приобретают противоположные по знаку, но одинаковые по модулю заряды (опыт).

2. Передача электрического заряда от заряженного тела к незаряженному. (опыт).

Определенная часть электронов переходит с одного тела на другое. Так как электрические заряды существуют не сами по себе, а связаны с частицами, то можно сделать вывод: при электризации тел, число заряженных частиц не меняется, а происходит лишь их перераспределение в пространстве, а значит суммарный их заряд остается неизменным.

Все тела обладают массой и поэтому притягиваются друг к другу. Заряженные же тела могут, как притягивать, так и отталкивать друг друга (опыт с султанами или гильзами).

Если элементарная частица имеет заряд, то его значение, как показали многочисленные опыты, строго определено.

В 8 классе вы ознакомительно проследили за опытом Милликена и Иоффе. В своих опытах они электризовали мелкие пылинки цинка. Заряд пылинок меняли несколько раз и вычисляли его. Так поступали несколько раз. При этом заряд оказывался каждый раз другим. Идея этого опыта основывается на простом факте: так же, как и стеклянная палочка, потертая мехом, приобретает электрические свойства, так ведут себя и другие тела. Капельки масла, которые впрыскивались в камеру, будут электризоваться, ведь, проходя через горлышко распылителя, масло будет подвергаться трению (диафильм).

Положительно и отрицательно заряженные частицы связаны друг с другом электрическими силами и образуют нейтральные системы.

Тело электрически заряжено в том случае, если оно содержит избыточное количество элементарных частиц с одним знаком заряда.

Отрицательный заряд обусловлен избытком электронов по сравнению с протонами, а положительный – недостатком.

Наличием заряда определяют с помощью электроскопа, но определить величину заряда с помощью электроскопа нельзя. Для этого есть электрометр.

С помощью электрометра можно доказать, что при электризации трением оба тела приобретают противоположные по знаку, но одинаковые по модулю заряды.

При электризации тел выполняется закон сохранения электрического заряда: в замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов всех частиц остается неизменной

q 1 +q 2 +q 3 +…= const

Во всех случаях, заряженные частицы рождаются только парами с одинаковыми по модулю и противоположными по знаку зарядами. Исчезают заряженные частицы, превращаясь в нейтральные, тоже только парами. Во всех случаях сумма зарядов изолированной системы остается одной и той же.

Урок 3/95

Закон Кулона.

Цель: разъяснить физический смысл закона Кулона, указать границы применимости.

Ход урока.

1. Организационный момент
2. Домашнее задание
3. Опрос
4. Объяснение нового материала
5. Закрепление
6. Итог урока

Что такое электрический заряд?

Что называют электризацией?

Когда считают тело электрически заряженным?

О чем говорит закон сохранения электрического заряда?

На прошлом уроке мы с вами увидели, что заряженные тела взаимодействуют друг с другом. Тела, заряженные одинаковым по знаку зарядом, - отталкиваются, а если разными по знаку зарядами – притягиваются.

Взаимодействие зарядов происходит посредством электростатического поля. И наша цель – это обнаружить, как взаимодействуют эти заряды, то есть найти количественную формулу, определяющую силу взаимодействия зарядов. Заранее скажем, что заряды мы будем брать точечные.

Точечный заряд – это тело, размерами которого можно пренебречь, по сравнению с расстоянием, на котором осуществляется взаимодействие его с другими заряженными телами.

Значит, для себя отметим, что расстояние r много больше размеров самого заряда. Это нам позволит обеспечить задачи решение задачи.

Раздел электродинамики, посвященный изучению покоящихся электрических зарядов, называют электростатикой.

Основной закон электростатики – это закон взаимодействия точечных электрических зарядов, который был установлен экспериментально французским физиком Шарлем Кулоном в 1785 году.

К упругой проволоке крутильных весов прикрепили стеклянный стержень с металлическим шариком на одном конце и противовесом на другом. Еще один металлический шарик неподвижно закреплен в корпусе весов.

При сообщении шарикам одноименных зарядов, один имеет величину g 1 , а другой - g 2 , они будут отталкиваться друг от друга, при этом стеклянный стержень отклонится на некоторый угол. Прикрепив стрелку к стержню можно определить угол отклонения. Шкала на поверхности сосуда отградирована, то есть каждому углу соответствует определенная сила взаимодействия.

Оказалось, что сила взаимодействия пропорциональна величинам этих зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

Сила взаимодействия - ~ (*)

Модуль зарядов, r 2 – расстояние между зарядами.

Обратите внимание на то, что мы уже можем измерять отношение зарядов, но их природу мы еще не знаем.

Пока у нас не будет количественной формулы, связывающей заряды с силой, определить единицу заряда мы не в состоянии.

Итак, мы имеем закон Клона в экспериментальном виде. Чтобы из формулы (*) получить аналитическое выражение, мы должны умножить полученное выражение на коэффициент пропорциональности k.

Сила взаимодействия двух точечных электрических зарядов прямо пропорциональна величине зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

Эта формула отражает зависимость силы воздействия двух зарядов от величины этих зарядов и расстояния между ними.

Силу мы определим, когда изучим законы Ньютона, r – расстояние [м]

Здесь мы имеем пока две неопределенные величины: k и q.

Все дело в том, что в системе СИ, единицу заряда устанавливают с помощью единицы тока. За единицу заряда принимается 1 Кл.

Один кулон – это заряд, проходящий за 1 с через поперечное сечение проводника при силе тока 1 А.

[q] = [Кл]

1 Кл = 1 А * с

Физический смысл k:

Из закона Кулона:

То есть

k не может принимать произвольное значение, он определен экспериментально:

Е 0 = 8, 85 * 10 -12 - электрическая постоянная.

Соответственно этому, расчеты показывают, что k = 9 * 10 9

Условия для выполнения закона Кулона:

1. Должны быть точечные заряды
2. Заряженные тела должны быть неподвижными.

Урок 4/96.

Решение задач.

Цель: научить учащихся решать задачи на применение закона Кулона в случаях,когда на заряженные тела, действуют силы, направленные вдоль одной прямой и под углом друг к другу.

Ход урока.

1. Организационный момент
2. Домашнее задание
3. Опрос
4. Решение задач
5. Итог урока

Чему равен заряд электрона?

Что называют точечным зарядом?

О чем говорит закон Кулона?

Формула закона Кулона?

Единица заряда?

Задача 1.

Два одинаковых точечных заряда g взаимодействуют в вакууме с силой 0,1 Н. Расстояние между зарядами 6 м. Найти величины зарядов.

q - ? Решение Вычисление

F = 0,1 Н

r = 6 м

k = 9 * 10 9

Согласно закону Кулона:

Ответ: величина зарядов 2 * 10 -5 Кл

Задача 2.

Два точечных заряда на расстоянии q находятся на расстоянии r друг от друга. Если расстояние между ними уменьшить на 50 см, то сила взаимодействия увеличивается в два раза. Найти расстояние r между зарядами.

R - ? Решение Вычисление

x = 50 см

Напишем закон Кулона для двух величин:

По условию, а из формул

Тогда

R - x

1) = + x

Ответ: расстояние равно 1, 75 м

№ 687 (Р)

F - ? СИ Решение Вычисление

q 1 = q 2 = q = 10 нКл 10*10 -9 Кл

r = 3 см 0,03 м

100*10 -5 Н = 10 2 *10 -5 Н=

k = 9*10 9 = 10 -3 Н = 1 мН

Ответ: сила взаимодействия между зарядами 1 мН

№ 679 (Р)

r - ? СИ Решение Вычисление

q 1 = 1 мкКл 10 -6 Кл

q 2 = 10 нКл 10 -8 Кл

F = 9 мН 9*10 -3 Н

K = 9*10 9

Ответ: расстояние между зарядами 0, 1 м.

№ 680

Решение

q 2 = 4 q 1

F 1 = F 2

Ответ: 2 раза

Урок 5/97

Напряженность электрического поля.

Цель: раскрыть материальный характер электрического поля, дать понятие напряженности электрического поля, исходя из ее общего определения, научить учащихся применять формулу в решение несложных задач на расчет напряженности. Величины пробного заряда и силы.

Ход урока.

1. Организационный момент
2. Домашнее задание
3. Изложение нового материала
4. Проверка домашнего задания
5. Итог урока

Если мы рассмотрим рисунок:

И зададим вопрос: «Что действует на заряд В? », то Кулон ряд других ученых однозначно отвечали: «Заряд А».

Однако, дальнейшее развитие науки показало, что взаимодействие зарядов носит сложный характер. Заряды воздействуют друг с другом посредством полей. Так, взаимодействие зарядов А и В происходит следующим образом. Вокруг заряда А существует электрическое поле, простирающееся на больший объем пространства, чем занимает сам заряд. Заряд В оказывается расположенным в этом электрическом поле, и оно действует на него силой Аналогично вокруг заряда В существует поле, которое действует на заряд А силой

Электрическое поле – особый вид материи. Вокруг наэлектризованного тела существует какой-то материальный передатчик взаимодействия – это поле. Какими же свойствами обладает электрическое поле?

Свойства электрического поля:

1. Порождается электрическими зарядами
2. Действует на электрический заряд с силой
3. Способно совершать работу по перемещению заряда, то есть поле обладает энергией
4. Обладает свойством суперпозиций
5. Электрическое поле точечного заряда убывает обратно пропорционально r 2 (~
6. Распространяется со скоростью с = 300 000 км/с (с – скорость распространения электромагнитных взаимодействий).

Для характеристики полей вводится соответствующие физические величины, отличные от характеристик вещества. Для электрического поля важнейшей характеристикой является напряженность.

Поместим в поле, созданное зарядом q 1 , некоторый пробный заряд q’, который будет испытывать действие со стороны заряда q 1 .

Обозначим положение заряда q’ буквой А. Сила воздействия этих двух точечных зарядов равна:

Если мы уберем заряд q’ и поместим на его место другой заряд q’’, то сила взаимодействия будет равна:

Не трудно заметить, что отношения и это отношение есть величина постоянная для данной точки поля:

Значит, выражение может являться характеристикой электрического поля в данной точке. Это отношение обозначается через букву E и называется напряженностью электрического поля:

Напряженностью электрического поля равна отношению силы, с которой поле действует на точечный заряд к этому заряду. Это силовая характеристика электрического поля.

В системе СИ единицей напряженности является:

Силу, действующую на точечный заряд q, можно определить из формулы:

Направление вектора направленности совпадает с направлением силы, действующей на положительный заряд. Если мы имеем положительный заряд q 1 > 0, то в точке А создана напряженность поля, которая будет направлена от заряда.

Если же поле создано отрицательным зарядом q 2

Напряженность поля не зависит от заряда вносимого в данную точку поля, она зависит только от поля и от положения пробного заряда в этом поле.

Пробный заряд – это точечный положительный заряд, который настолько мал, что своим полем не вызывает перераспределения заряда на теле, поле которого исследуется (пух, бусинка, ватка).

Напряженность поля точечного заряда может быть рассчитана по формуле:

№ 696 (Р)

E - ? СИ Решение Вычисление

q = 2 нКл 2*10 -9 Кл

F = 0,4 мкН 0,4*10 -6 Н

Ответ:

№ 697 (Р)

F -? СИ Решение Вычисление

F = 2*10 3 *12*10 -9 = 24*10 -6 Н

q = 12 нКл 12*10 -9 Кл

E = 2 2*10 3

Ответ:

Урок 6/98

Лини напряженности электростатического поля.

Цель: ознакомить учащихся со знаковыми моделями электрических полей и научить пользоваться этими моделями для характеристики электрических полей.

Ход урока.

1. Организационный момент
2. Домашнее задание
3. Опрос
4. Изучение нового материала
5. Итог урока

Свойства электрического поля

Чему равна напряженность электрического поля?

Единицы измерения Е?

От чего зависит и не зависит Е?

По какой формуле рассчитывается напряженность?

Для графического изображения электрического поля можно было бы из каждой точки поля провести стрелку, указывающую величину и направление напряженности электрического поля в этой точке. Однако такой способ изображения поля крайне неудобен, так как отдельный стрелки, накладываясь друг на друга, создали бы весьма запутанную картину.

Английский ученый Фарадей разработал более удобный способ изображения полей. Фарадей предложил изображать поле линиями, касательные к которым в каждой точке совпадают с вектором направленности поля в то же точке. Такие линии называются силовыми линиями поля, или линиями напряженности .

С помощью силовых линий поле точечного положительного заряда и точечного отрицательного заряда можно изобразить следующим образом.

Силовые линии этих полей представляют прямые линии. Так как электрическое поле существует во всех точках пространства, то через любую точку можно провести силовую линию.

Силовые линии нигде не пересекаются, они могут только сходиться к заряду или расходится от него.

А теперь изобразим электрические поля, с помощью силовых линий между двумя одинаковыми разноименно и одноименно заряженными телами:

В физической науке модельные представления (силовые линии) полей имели и имеют важное значение. Они позволили характеризовать электрические поля и вывести целый ряд закономерностей. Использование силовых линий позволяет успешно решать методическую задачу по формированию понятия поля.

А какими же свойствами обладают линии напряженности?

Свойства линий напряженности:

1. Начинаются с положительного заряда и заканчиваются на отрицательном заряде;
2. Не обрываются, то есть, непрерывны и не пересекаются;
3. Густота силовых линий больше вблизи заряда;
4. Оканчиваются или начинаются на заряженных телах, а затем расходятся в разные стороны.

До этого момента мы рассматривали графические изображения неоднородных полей. Теперь давайте рассмотрим силовые линии однородного поля.

Электрическое поле, напряженность которого одинакова во всех точечках пространства, называется однородным.

Силовые линии данного поля представляют собой параллельные прямые, густота которых всюду одна и та же.

Метод описания полей с помощью силовых линий хорош тем, что мы можем более сильное поле показать более густо расположенными линиями.

Дата 08.10.2014. класс 11А предмет физика Задачи образования : обучающая: повторить, что такое магнитный поток, закон Ома; сформировать понятие "электромагнитной индукции". Сформировать потребность в знаниях об электромагнитной индукции (индукционных токах, их получении и величине). Научить умению самостоятельного учебного труда, научить проведению анализа и сравнения. (предметный результат)развивающая: научить самоконтролю при решении расчётных задач; научить делать выводы по теме; содействовать развитию мышления; навыков сравнения, анализа физического явления. (метопредметный результат)

воспитательная: расширить кругозор учащихся о электромагнитных полях в его личностных ощущениях; приучать к аккуратности при работе с приборами и записями в тетрадях; воспитание ответственного отношения к учебному труду (личностный результат).

В единой природе электромагнетизма М. Фарадей был уверен и, благодаря, его открытию,в мире созданы устройства генераторов всех электростанций мира превращающих механическую энергию в электрическую. Около 80% электроэнергии получаем благодаря открытию М. Фарадея. Первоначально Фарадей проделал опыт№1 : Две катушки, вставленные одна в другую. Внешняя катушка замкнута на гальванометр, а по внутренней течёт постоянный ток. Замыкаем и размыкаем ключ. Вопрос : Почему во внешней катушке появился ток? И почему исчез? Ваша гипотеза.

Опыт№2 .На гальванометр замкнута катушка. В катушку вставляем и из катушки вынимаем постоянный магнит. Вопрос: Почему появляется электрический ток?

Вопрос: Повторим что такое магнитный поток?

Вопрос : С чем можно сравнить магнитный поток? Попытайтесь объяснить: Почему возникает ток.

Вопрос : Каким должен быть поток?

Опыт№3 .Если катушку будем одевать на магнит?Опыт№4. Катушку с током одеваем и снимаем с сердечника от трансформатора.Опыт№5 .Изменение тока с помощью реостата. Электрический ток в замкнутом контуре, возникающий при изменении магнитного поля, называется индукционным. Так что же такое электромагнитная индукция?

16041 опыт Фарадею принёс результат (29.08.1831г).

Задание. Первая группа : Установить зависимость силы индукционного тока от скорости изменения магнитного потока.Вторая группа: Установить зависимость направления тока от полюсов магнита и от того вставляется или вынимается магнит.Третья группа : Выяснить будет ли индукционный ток,если магнитное поле не изменяется или магнит вращается внутри катушки вокруг своей оси.Четвёртая группа : Читают о применении индукционного тока в дополнительной литературе.

Делаем выводы с использованием компьютера "Программа по теме "Электромагнетизм".

УРОК 1/1

Тема. Электрические взаимодействия

Цель урока: ознакомить учащихся с электрическими взаимодействиями; разъяснить им физический смысл закона сохранения заряда и закона Кулона.

Тип урока: урок изучения нового материала.

ПЛАН УРОКА

ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА

Первые шаги к разгадке природы электричества были сделаны во время изучения электрических разрядов, которые возникают между разноименно заряженными телами. Такие разряды напоминают крошечную молнию.

Для того чтобы понять появление всех этих искр, ознакомимся с одним из электрических явлений. Возьмем пластмассовую расческу или авторучку и проведем ею несколько раз по сухим волосам или шерстяному свитеру. Как не странно, но после такого простого действия пластмасса приобретет нового свойства: начнет притягивать мелкие кусочки бумаги, другие легкие предметы и даже тонкие струйки воды.

Из выполненных опытов и наблюдений можно сделать вывод:

Ø явления, в которых тела приобретают свойства притягивать другие тела, называют электризацией.

В XVII веке немецкий ученый Отто фон Герике обнаружил, что электрическое взаимодействие может быть не только притягуванням, но и отталкиванием. В начале XVIII века французский ученый Шарль Дюфе объяснил притяжение и отталкивание наэлектризованных тел существованием двух типов электрических зарядов:

Ø если тела имеют электрические заряды того самого типа, они отталкиваются, а если разных типов, то притягиваются.

Тела, имеющие способность к электрических взаимодействий, называют наелектризованими. Если тело наэлектризовано, говорят, что оно имеет электрический заряд.

Ø Электрический заряд - это физическая величина, характеризующая интенсивность электромагнитных взаимодействий тел или частиц.

Заряды различных типов назвали положительными и отрицательными. Электрический заряд наэлектризованной стеклянной палочки, потертой о шелк, назвали положительным, а заряд ебонітової палочки, потертой о мех, - отрицательным.

Тела, не имеющие электрического заряда, называют заряженными или электрически нейтральными. Но иногда и такие тела обладают способностью к электрических взаимодействий.

Во время электризации тело, что потеряло часть своих электронов, заряжается положительно, а тело приобрело лишних электронов - отрицательно. Общее же количество электронов в этих телах остается неизменной.

При электризации тел выполняется очень важный закон - закон сохранения заряда:

Ø в электрически изолированной системе тел алгебраическая сумма зарядов всех тел остается неизменной.

Этот закон не утверждает, что суммарные заряды всех положительно заряженных и всех отрицательно заряженных частиц должны каждый отдельно храниться. Во время ионизации атома в системе образуются две частицы: положительно заряженный ион и отрицательно заряженный электрон. Суммарные положительный и отрицательный заряды при этом увеличиваются, же полный электрический заряд остается неизменным. Нетрудно увидеть, что всегда сохраняется разница между общим числом всех положительных и отрицательных зарядов.

Закон сохранения электрического заряда выполняется и тогда, когда заряженные частицы испытывают превращения. Так, во время столкновения двух нейтральных (не имеют электрического заряда) частиц могут рождаться заряженные частицы, однако алгебраическая сумма зарядов порожденных частиц при этом равна нулю: вместе с положительно заряженными частицами рождаются и отрицательно заряженные.

Французский ученый Шарль Кулон исследовал, как зависит сила взаимодействия между заряженными телами от значений зарядов тел и от расстояния между ними. В своих опытах Кулон не учитывал размеры тел, которые взаимодействуют.

Заряд, помещенный на теле, размеры которого малы по сравнению с расстояниями до других тел, с которыми оно взаимодействует, называют точечным зарядом.

Закон Кулона, открытый 1785 p ., количественно описывает взаимодействие заряженных тел. Он является фундаментальным законом, то есть установлен при помощи эксперимента и не следует ни из какого другого закона природы.

Ø Неподвижные точечные заряды q 1 и q 2 взаимодействуют в вакууме с силой F , прямо пропорциональной модулям зарядов и обратно пропорциональной квадрату расстояния r между зарядами:

Значение коэффициента пропорциональности k зависит от выбора системы единиц.

Единица электрического заряда в СИ названа в честь Кулона - это 1 кулон (Кл).

Коэффициент пропорциональности k в законе Кулона численно равен k = 9·10 9 Н·м2/Кл2. Физический смысл этого коэффициента заключается вот в чем: два точечных заряда по 1 Кл каждый, находящиеся на расстоянии 1 м друг от друга, взаимодействуют с силой, равной 9·109 Н.

ВОПРОСЫ К УЧАЩИМСЯ В ХОДЕ ИЗЛОЖЕНИЯ НОВОГО МАТЕРИАЛА

Первый уровень

1. Как можно определить, заряжены ли тела?

2. В каких случаях заряженные тела притягиваются а в каких отталкиваются?

3. При каких условиях выполняется закон сохранения электрического заряда?

4. От чего зависит электрическая сила взаимодействия заряженных тел?

5. В чем сходство и различие закона всемирного тяготения и закона Кулона?

Второй уровень

1. Почему притяжение кусочков бумаги натертым гребешком нельзя объяснить действием сил тяготения, упругости и веса?

2. Зависит ли сила электрического взаимодействия от расстояния между заряженными телами? Подтвердите ваш ответ примером.

3. С помощью какого опыта можно проиллюстрировать закон сохранения электрического заряда?

4. Как изменится сила кулоновского взаимодействия двух точечных зарядов при увеличении каждого заряда в 3 раза, если расстояние между ними уменьшить в 2 раза?

ЗАКРЕПЛЕНИЕ ИЗУЧЕННОГО МАТЕРИАЛА

1. Почему электрическое отталкивание обнаружили почти через две тысячи лет после того, как было обнаружено притяжения?

Два тела испытывают электрического притяжения, если заряжен только одно из тел, причем зарядом любого знака. А электрическое отталкивание проявляет себя только тогда, когда заряжены оба тела, причем обязательно одноименно.

2. Когда с первой капельки миллиард электронов переместили на вторую, между ними возникла сила электрического взаимодействия. Сколько электронов необходимо переместить с первой капельки на вторую, чтобы эта сила увеличилась в 4 раза?

3. На каком расстоянии находятся друг от друга точечные заряды 4 и 6 нКл, если сила их взаимодействия равна 6 мН?

4. Сколько электронов надо «перенести» с одной пылинки на другую, чтобы сила кулоновского притяжения между порошинами на расстоянии 1 см равна 10 мкН? (Ответ: 2,1·109)

5. Заряды двух одинаковых маленьких металлических шариков равны q 1 = -2 нКл и q 2 = 10 нКл. После соприкосновения шариков их развели на предыдущую расстояние. Во сколько раз изменился модуль силы взаимодействия между ними?

Пусть расстояние между шариками равна r . Тогда модуль силы взаимодействия между ними изменился от до Здесь q - заряд каждого из шариков после соприкосновения. Согласно закону сохранения заряда 2q = q 1 + q 2 . Итак,

Ответ: уменьшился в 1,25 раза.

6. На шелковой нитке висят два заряженных шарика массой 20 мг каждый (см. рисунок). Модули зарядов шариков 1,2 нКл. Расстояние между шариками 1 см. Чему равна сила натяжения нити в точках А и В? Рассмотрите случаи одноименных и разноименных зарядов. (Ответ: сила натяжения нити в точке А равна 0,39 мН; В точке В для одноименных зарядов 0,33 мН, а для разноименных - 66 мкН.)

ЧТО МЫ УЗНАЛИ НА УРОКЕ

Явления, в которых тела приобретают свойства притягивать другие тела, называют электризацией.

Электрический заряд - это физическая величина, характеризующая интенсивность электромагнитных взаимодействий тел или частиц.

В электрически изолированной системе тел алгебраическая сумма зарядов всех тел остается неизменной:

· Заряд, помещенный на теле, размеры которого малы по сравнению с расстояниями до других тел, с которыми оно взаимодействует, называют точечным зарядом.

· Неподвижные точечные заряды q 1 и q 2 взаимодействуют в вакууме с силой F , прямо пропорциональной модулям зарядов и обратно пропорциональной квадрату расстояния r между зарядами:

Домашнее задание

Рів1 № 1.8; 1.9; 1.10; 1.11.

Рів2 № 1.31; 1.32; 1.34, 1.35.

Рів3 № 1.54, 1.55; 1.56; 1.57.

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.