Урок №4: Електродинаміка. Основні поняття електродинаміки
| Максвелл Джеймс Клерк (1831–1879) — видатний англійський фізик, творець теорії електромагнітного поля. Рівняння Максвелла для електромагнітного поля лежать в основі всієї електродинаміки, поді- бно до того як закони Ньютона становлять основу класичної механіки. Максвелл також один із засновників молекулярно-кінетичної теорії будови речовини. Він вперше ввів у фізику уявлення про статистичні закони, що використовують математичне поняття ймовірності. |  |
Електродинаміка — розділ фізики, в якому вивчаються електромагнітні процеси у різних середовищах, що охоплюють сукупність явищ, у яких основну роль відіграють взаємодії між зарядженими частинками за допомогою електромагнітного поля. Серед відкритих наукою чотирьох типів взаємодій — гравітаційних, електромагнітних, сильних (ядерних) і слабких — саме електромагнітні взаємодії займають значне місце за широтою і різноманітністю прояву. У повсякденному житті й техніці ми найчастіше зустрічаємося з різними видами сил, які мають електромагнітну природу.
Це сили пружності, тертя, сили наших м’язів, м’язів тварин та ін.
Електромагнітні взаємодії дають змогу бачити книгу, яку ви читаєте, бо світло — одна з форм електромагнітного поля. Саме життя немислиме без цих сил. Живі істоти і серед них людина, як показали польоти космонавтів, здатні тривалий час перебувати в стані невагомості, коли сили всесвітнього тяжіння не впливають на життєдіяльність організмів. Але коли б на мить припинилася дія електромагнітних сил, то зникло б і життя.
При взаємодії частинок у найменших системах природи — в атомних ядрах і при взаємодії космічних тіл електромагнітні сили відіграють важливу роль. У той же час сильні й слабкі взаємодії визначають процеси тільки в дуже малих масштабах, а гравітаційні — тільки в космічних (принаймні одне з тіл повинно мати космічні розміри). Будова атомної оболонки, зчеплення атомів у молекули (хімічні взаємодії) й утворення макроскопічних тіл визначаються електромагнітними взаємодіями. Важко назвати явища в довкіллі, які не були б пов’язані з дією електромагнітних сил.
Створенню електродинаміки передував довгий ланцюг планомірних досліджень і випадкових відкриттів, починаючи з виявлення здатності янтарю, потертого об шерсть, притягати легкі предмети, й закінчуючи гіпотезою видатного англійського вченого Джеймса Клерка Максвелла про породження магнітного поля змінним елек- тричним полем.
Тільки в другій половині XIX ст., після створення електродинаміки, розпочалося широке практичне використання електромагнітних явищ. Винайдення радіо О.С. Поповим (1859–1906) — одне з найважливіших застосувань принципів нової теорії.
У процесі розвитку електродинаміки вперше наукові дослідження передували технічним застосуванням. Якщо парову машину було збудовано задовго до створення теорії теплових процесів, то сконструювати електродвигун або радіоприймач вдалося лише після відкриття і вивчення законів електродинаміки.
Численні практичні застосування електромагнітних явищ змінили життя людей на всій земній кулі. Так, сучасна цивілізація немислима без широкого застосування енергії електричного струму.
Розетки на стінах наших квартир утворюють своєрідне «середовище проживання» сучасної людини, до якого ми так звикли, що його дивовижні властивості перестали помічати.
Наше завдання — вивчити основні закони електромагнітних взаємодій, а також ознайомитися з основними способами добування електричної енергії та використанням її на практиці.
Електродинаміка — це розділ фізики, в якому вивчаються властивості й закономірності прояву електромагнітного поля, що здійснює взаємодію між електрично зарядженими тілами або частинками, з яких вони складаються.
Основні поняття розділу «Електродинаміка»:
- Закон збереження електричного заряду. Електричне поле, його характеристики.
- Електричний струм. Струм у різних середовищах. Закони електричного струму.
- Магнітне поле, його характеристики. Магнітні властивості речовини.
- Електромагнітна індукція, закон електромагнітної індукції.
- Змінний струм, його одержання та передача на відстань.
- Утворення електромагнітних коливань, їх властивості.
- Утворення і поширення електромагнітних хвиль, їхні властивості.
- Електромагнітні хвилі в природі і техніці.
Познайомтесь з основними поняттями електродинаміки. Попереднє знайомство з ними вже відбувалося в основній школі. Під час вивчення понять ви будете їх обґрунтовувати на основі загальних закономірностей природи — збереження, спрямованості процесів до рівноважного стану, періодичності процесів у природі, і таким чином об’єднувати в систему, формувати фрагмент природничо-наукової картини світу.
Кожен з вас буде продовжувати формувати свій «образ природи» — особистісно значиму систему знань про природу. На її моделі ви покажете основні знання з розділу
«Електродинаміка», а також ті елементи знань з розділу, які здаються вам найбільш важливими. Ці елементи знань ви будете показувати і на структурно-логічній схемі (СЛС) розділу, яка моделює цілісність засвоєних під час його вивчення знань.
Модель її можете побачити на с. 48 підручника. СЛС буде захищатись кожним учнем в кінці вивчення розділу. З перших уроків можете думати над тим, якими малюнками, фотографіями її ілюструвати, які вислови підібрати з улюблених літературних творів.
В підручнику знайдете перелік проектів, серед яких можете обрати такий, що вам здається найбільш цікавим для вас. Можете запропонувати свій проект, як і обрати співрозробників зі своїх однокласників.
Домашнє завдання: Опрацювати конспект та письмово дати відповіді на такі питання:
1. Що вивчає розділ «Електродинаміка».
2. Зверніться до основних понять розділу і виявіть, з якими поняттями ви вже частково познайомилися в попередніх класах.
3. Пригадайте зміст загальних закономірностей природи.
Поміркуйте
1. Для чого людині необхідний «образ природи»? Чим «образ природи» відрізняється від ПНКС і що між ними спільне?