Книга для учителя введение Концепция преподавания курса физики в классах с гуманитарным профилем обучения

раздела учащиеся выполняют контрольную работу 3. 
Экспериментальное подтверждение волновой природы света естественным образом 
ставит вопрос о происхождении этих волн. Ответ на этот вопрос был найден в разделе 
физики, на первый взгляд весьма далекой от оптики, — в электродинамике. 
Изучение электродинамики начинается с ознакомления с явлением электрического 
взаимодействия (демонстрации 3.1, 3.2). Для описания этого взаимодействия вводится 
понятие электрического заряда и обсуждаются его свойства на основе известных 
экспериментальных фактов. Важнейшим свойством электрического заряда является его 
сохранение в замкнутых системах. Сохранение заряда относится к фундаментальным 
законам природы. После изучения экспериментального закона Кулона вводятся понятие 
электрического поля и такие его характеристики, как напряженность электрического поля 
и линии напряженности электрического поля (демонстрация 3.4). 

---

Представления о поле затем развиваются при рассмотрении магнитного 
взаимодействия (демонстрации 3.5—3.8), для описания которого вводятся понятия 
вектора магнитной индукции и линий магнитной индукции, позволяющих наглядно 
изображать пространственную структуру магнитных полей (демонстрации 3.5, 3.6, 3.10). 
После рассмотрения статических электрических и магнитных полей изучаются 
электродинамические явления (демонстрации 3.13, 3.19). В отличие от сложившегося 
порядка изложения этого раздела школьной физики, соответствующего исторической 
последовательности физических открытий, в пособии сначала изучается явление 
возникновения магнитного поля при изменении электрического поля со временем, 
которое 
можно 
назвать 
магнитоэлектрической 
индукцией, 
а затем 
явление 
электромагнитной индукции, открытой Фарадеем. 
Изучение 
магнитоэлектрической 
индукции 
предваряется 
демонстрацией 
и обсуждением опыта (демонстрация 3.19), с помощью которого доступными для 
школьного кабинета средствами можно показать появление магнитного поля при 
изменении электрического поля. 
Это позволяет ввести понятие тока смещения, представляющего изменение 
со временем электрического поля, при котором в пространстве появляется магнитное 
поле, подобное магнитному полю около проводника с током. 
Опыты Фарадея показали, что не только переменное электрическое поле вызывает 
появление магнитного поля, но и переменное магнитное поле вызывает появление 
электрического поля. В этом состоит открытие электромагнитной индукции, сделанное 
Фарадеем в 1831 г. Явления магнитоэлектрической и электромагнитной индукции 
составляют основу электродинамики. Анализ уравнений, описывающих в совокупности 
электромагнитные явления, позволил Максвеллу прийти к заключению о возможности 
существования электромагнитного поля независимо от вещества в виде электромагнитных 
волн. Теоретическое предсказание Максвелла экспериментально подтвердил немецкий 
физик Г. Герц в 1888 г. В дальнейшем было установлено, что электромагнитные волны, 
так же как и вещество, могут переносить энергию, обладают импульсом и моментом 
импульса. Совокупность электромагнитных волн различных частот образует шкалу 
электромагнитных волн. В зависимости от особенностей получения и обнаружения 
электромагнитных волн шкала делится на различные диапазоны. Свет на этой шкале 
занимает узкий участок между длинами волн, равными 0,4 мкм и 0,8 мкм (демонстрация 
2.21). 
После изучения особенностей свойств электромагнитных волн различных диапазонов 
рассматривается строение вещества с точки зрения электронной теории, основой которой 
является взаимодействие частиц, обладающих электрическим зарядом. 
После теоретических работ Дж. Максвелла и экспериментальных исследований 
Г. Герца стало ясно, что в природе, кроме вещества, существует электромагнитное поле, 
способное взаимодействовать с веществом и обладающее, как и вещество, энергией 
и импульсом. Было показано, что электромагнитное поле может существовать 
в пространстве и времени независимо от вещества, распространяясь в виде волн. 
Оказалось, что скорость распространения этих волн равна скорости света. Это дало 
основание утверждать, что свет представляет собой электромагнитные волны 
с определенной частотой колебаний. 

---

Уравнения Максвелла в сжатой форме описали свойства электромагнитного поля и его 
взаимодействие с веществом. Было установлено, что электромагнитное поле является 
совокупностью электрического и магнитного полей, способных существовать независимо 
от вещества. Была открыта новая характеристика вещества (электрический заряд), 
характеризующая взаимодействие вещества с электромагнитным полем. 
Теория Максвелла объединила громадное число электрических, магнитных, 
оптических явлений, казавшихся совершенно непохожими друг на друга, ничего 
не имеющих общего друг с другом, в единую область электромагнитных явлений. 
Описание этих явлений с помощью теории Максвелла происходило в принципе так же, 
как и описание механического движения в механике Ньютона. По заданным начальным 
и граничным условиям для поля при определенных значениях зарядов и токов 
в пространстве в начальный момент времени определялось состояние поля в любой 
последующий момент времени и в любой точке пространства. 
При описании взаимодействия между зарядами и токами учитывалась конечная 
скорость распространения взаимодействия, равная скорости света. Окружающий мир стал 
казаться еще более упорядоченным и открытым для понимания человеком. 
В этом мнении убеждали и те открытия, которые привели к созданию промышленных 
технологий по использованию энергии электромагнитного поля, новых средств 
беспроволочной связи (демонстрации 3.28—3.31). 
В результате изучения этого раздела должны быть сформированы основные 
представления электродинамической картины мира: