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物理Ⅰの確認 電波(電磁波)は 電流の流れる向きと大きさが絶えず変化するときに発生 ・電場と磁場の方向は直角に交わっている(直交している)

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1 物理Ⅰの確認 電波(電磁波)は 電流の流れる向きと大きさが絶えず変化するときに発生 ・電場と磁場の方向は直角に交わっている(直交している)
物理Ⅰの確認  電波(電磁波)は 電流の流れる向きと大きさが絶えず変化するときに発生 電流・・・1秒間に通過する電荷の量  もう少し詳しく     電流のもとになる荷電粒子(+や-の電気を帯びた粒子)で考えると     +の電荷とーの電荷(点電荷対)の振動により,電場と磁場が発生。     それにより電磁波となって伝わる。 ・電場と磁場の方向は直角に交わっている(直交している) ・速さは 3.0×108m/s(30万km/秒)

2 ○理論的に 3.0×108 m/s の速さで伝わる電磁波の存在
本日はここから  電波の発見の歴史を知ろう マクスウェル(イギリス 1831~1879)          ○理論的に 3.0×108 m/s の速さで伝わる電磁波の存在             を予言(1864)               ★マックスウェル方程式確立 ヘルツ(ドイツ 1857~1894 )        ○電磁波の存在を実験にて確認(1888)              ★ヘルツの実験,周波数の単位 Hz(ヘルツ)            アンテナの原型を発明 マルコーニ(イタリア1874~1937 )        ○コヒーラ(電波の検出器)とアンテナの改良により,            無線通信に成功(1895)               ★大西洋間の横断通信実験に成功(1901)

3 ヘルツの実験とは 電波(電磁波)の存在を確認! 二つの電極の間に高電圧をかけ火花を飛ばす 金属の輪の狭いギャップに火花が 生じた
簡易ヘルツの実験装置 2枚の金属板がコンデンサーとして,金属棒がコイルとして働き,電荷振動が起こることにより電磁波を発生。 電波(電磁波)の存在を確認!

4 [やってみよう] ヘルツの実験① 発信器で放電させたら,検出器のネオン管は光るだろうか?直線型検出器の場合 発信器 平行 垂直 バチバチ
[やってみよう]  ヘルツの実験①   発信器で放電させたら,検出器のネオン管は光るだろうか?直線型検出器の場合 発信器 平行 垂直 バチバチ ネオン管 発信器で放電させたとき,検出器のネオン管は光るだろうか? ① 予想しよう ② 実験を行い,結果を 光る(○),反応なし(×)で書こう。 ③ なぜそうなるか考えよう。 (a) 結果(     ) (b) 結果(     )

5 発信器で放電させたら,検出器のネオン管は光るだろうか?ループ受信器の場合
[やってみよう]  ヘルツの実験② 発信器で放電させたら,検出器のネオン管は光るだろうか?ループ受信器の場合 平行 発信器 (c) 結果(     ) (d) 結果(     ) バチバチ 垂直 (f) 結果(     ) (e) 結果(     )

6 ヘルツの実験① 直線型検出器(電場Eを受信可能) 発信器 平行 垂直 バチバチ ネオン管 (b) (a)

7 ループ受信器(電場E 磁場Bとも受信可能)
ヘルツの実験② ループ受信器(電場E 磁場Bとも受信可能) 平行 発信器 B B E (c) (d) バチバチ 垂直 (e) (f)

8 電波(電磁波)の分類 波長(周波数)が異なるだけ!! 弱 電磁波の 直進・集束性 強 真空中の速さは 3.0×108m/s
★電波の周波数や強さは,電波法に基づいて利用する必要がある 電磁波の 直進・集束性 波長(周波数)が異なるだけ!! 真空中の速さは 3.0×108m/s

9 [やってみよう] 電波の性質を調べよう 目的:携帯電話(送信機)とAMラジオ(受信器)を用いて電波の性質を調べる。
[やってみよう] 電波の性質を調べよう 目的:携帯電話(送信機)とAMラジオ(受信器)を用いて電波の性質を調べる。 次の各実験を行い,ラジオから出るノイズの大きさの違いを聞いて, 電波の伝わり方,性質を調べてみましょう まず,結果を予想しよう。次に,実験を行い, この現象名,日常生活の中でおこる例を考えてみよう。

10 [やってみよう] 電波の性質を調べよう 実験1 携帯電話とラジオの間に板を立てる。(板の面が,携帯電話を向くように)
[やってみよう] 電波の性質を調べよう 実験1 携帯電話とラジオの間に板を立てる。(板の面が,携帯電話を向くように)    厚紙,アルミの板を立ててみましょう。 厚紙を立てた様子 アルミ板を立てた様子 ラジオから出てくるノイズの聞こえ具合はどうですか?

11 [やってみよう] 電波の性質を調べよう 実験1の応用 ラジオを金網で囲った場合はどうだろう? また,アルミ箔で包んだ場合はどうだろう?
[やってみよう] 電波の性質を調べよう 実験1の応用  ラジオを金網で囲った場合はどうだろう?           また,アルミ箔で包んだ場合はどうだろう?  アルミ箔で包んだ様子 金網で囲った様子 ラジオから出てくるノイズの聞こえ具合はどうですか?

12 [やってみよう] 電波の性質を調べよう 実験2 実験1の板の所に金網(すだれ状)を置いたらどうなるか。
[やってみよう] 電波の性質を調べよう 実験2 実験1の板の所に金網(すだれ状)を置いたらどうなるか。     また,面の向きはそのままでゆっくり回転させたらどうなるか。 金網を立てた様子 金網を90度回転させた様子

13 [やってみよう] 電波の性質を調べよう 実験3 実験1のようにアルミ板①を立て,もう一枚のアルミの板を図のように
[やってみよう] 電波の性質を調べよう 実験3  実験1のようにアルミ板①を立て,もう一枚のアルミの板を図のように     ①の端に立てる。次に,②を①から遠ざけてみる。     また,向きも変えてみたらどうなるか。 うまく聞こえましたか? アルミ板②の向きを変えたらどうでした? ○○の法則に従ってますか?

14 [やってみよう] 電波の性質を調べよう 実験4 携帯電話から見てラジオの後ろにアルミ板を立てる(板の面が,携帯電話
[やってみよう] 電波の性質を調べよう 実験4  携帯電話から見てラジオの後ろにアルミ板を立てる(板の面が,携帯電話     を向くように)。次に,板をラジオから遠ざけていき,受信状態を調べる。 アルミを遠ざける ・うまく聞こえましたか? ・ノイズがよく聞こえる(または聞こえない)位置を  記録しておきましょう

15 [やってみよう] 電波の性質を調べよう 実験結果 ・実験1・・・ ・実験2・・・ ・実験3・・・ ・実験4・・・ ★その他の現象として 

16 [やってみよう] 電波の性質を調べよう 実験結果 遮へい(遮蔽) 偏り 反射 (例) アルミ板では電波は通らない ・実験1・・・
[やってみよう] 電波の性質を調べよう 実験結果 (例) 遮へい(遮蔽) ・実験1・・・ アルミ板では電波は通らない 厚紙では変化無し ・実験2・・・ 回転させるとノイズが入るところと 入らないところがある 偏り (横波である) ・実験3・・・ アルミ板②によって反射されて ノイズが入る。 反射 (反射した電波との)干渉 ・実験4・・・ ノイズが強くなったり弱くなったり する。 ★その他の現象として 回折・・・波長が長い電波ほど回り込みやすい。

17 [やってみよう] 電波の性質を調べよう (発展問題) 実験4で,ノイズが強い位置の間隔,または,ノイズが弱い位置の
[やってみよう] 電波の性質を調べよう (発展問題)  実験4で,ノイズが強い位置の間隔,または,ノイズが弱い位置の       間隔を測る。これより携帯電話の波長を求め,周波数を800MHzとして,       電波の速さを計算してみよう。ただし,1 MHz=106 Hz

18 [やってみよう] 電波の性質を調べよう (発展問題) 実験4で,ノイズが強い位置の間隔,または,ノイズが弱い位置の
[やってみよう] 電波の性質を調べよう (発展問題)  実験4で,ノイズが強い位置の間隔,または,ノイズが弱い位置の       間隔を測る。これより携帯電話の波長を求め,周波数を800MHzとして,       電波の速さを計算してみよう。ただし,1 MHz=106 Hz  考え方・・・定常波を思いだそう 半波長(λ/2) 例:半波長(λ/2)=18cmの時 波長λ= 18cm×2 = 36cm = 0.36m 速さ=周波数×波長より ( v = f ×λ) V = (800×106)×0.36   = 2.88×108 m/s 電磁波の速さ3.0×108m/s

19 電磁波のまとめ 電磁波は, ・電界(電場)と磁界(磁場)がお互いに変化し影響 し合いながら伝わる横波である。
  ・電界(電場)と磁界(磁場)がお互いに変化し影響    し合いながら伝わる横波である。   ・電気のエネルギーを,電波のエネルギーとして    空間を通って運ぶ。   ・遮へい,偏り,反射,干渉,(回折)の性質をもつ。   ・周波数(波長)により分類される(速さは同じ)。


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