Noarootsi Gümnaasiumi õppekava

III kursus: Elektromagnetism

1. 
   Elektriväli ja magnetväli
   
   1. 
      Õppesisu
      

Elektrilaeng. Positiivsed ja negatiivsed laengud. Elementaarlaeng. Laengu jäävuse seadus. Elektrivool. Coulomb’i seadus. Punktlaeng. Ampere’i seadus. Püsimagnet ja vooluga juhe. Elektri- ja magnetvälja kirjeldavad vektorsuurused elektrivälja tugevus ja magnetinduktsioon. Punktlaengu väljatugevus ja sirgvoolu magnetinduktsioon. Elektrivälja potentsiaal ja pinge. Pinge ja väljatugevuse seos. Välja visualiseerimine: välja jõujoon ja ekvipotentsiaalpind. Homogeenne elektriväli kahe erinimeliselt laetud plaadi vahel, homogeenne magnetväli solenoidis.

2. 
   Põhimõisted
   

Elektrilaeng, elementaarlaeng, voolutugevus, punktlaeng, püsimagnet, aine magneetumine, magnetnõel, elektriväli, magnetväli, elektrivälja tugevus, magnetinduktsioon, potentsiaal, pinge, jõujoon, ekvipotentsiaalpind, homogeenne väli. Mõõtühikud: amper (A), kulon (C), volt (V), elektronvolt (eV), volt meetri kohta (, tesla (T).

3. 
   Praktilised tööd ja IKT rakendamine
   

Elektrostaatika seaduspärasuste praktiline uurimine kahe elektripendli (niidi otsas rippuva elektriseeritud fooliumsilindri) abil või sama uuringu arvutisimulatsioon.

Kahe juhtme magnetilise vastastikmõju uurimine demokatse või arvutisimulatsiooni abil.

4. 
   Õpitulemused
   

Kursuse lõpul õpilane:

eristab sõna laeng kolme tähendust

teab elektrivoolu kokkuleppelist suunda, seletab voolu suuna sõltumatust laengukandjate märgist ning kasutab probleemide lahendamisel valemit  ;

teab, et magnetväljal on kaks põhimõtteliselt erinevat võimalikku tekitajat – püsimagnet ja vooluga juhe, elektrostaatilisel väljal aga ainult üks – laetud keha, seletab nimetatud asjaolu ilmnemist väljade geomeetrias;

kasutab probleeme lahendades Coulomb’i ja Ampere’i seadust  ja ;

teab elektrivälja tugevuse ja magnetinduktsiooni definitsioone ning oskab rakendada definitsioonivalemeid  ja ;

kasutab elektrivälja tugevuse ja magnetinduktsiooni vektorite suundade määramise eeskirju;

tunneb Ørstedi katsest tulenevaid sirgjuhtme magnetvälja geomeetrilisi omadusi, kasutab Ampere’i seadust kujul    ja rakendab vastava jõu suuna määramise eeskirja;

kasutab probleeme lahendades valemeid ,  ja ;

seletab erinevusi mõistete pinge ja potentsiaal  kasutamises;

joonistab elektrostaatilise välja E-vektori (kuni kahe väljatekitaja korral) ning juhtmelõigu või püsimagneti magnetvälja B-vektori etteantud punktis, joonistab nende väljade jõujooni ja elektrostaatilise välja ekvipotentsiaalpindu;

teab, et kahe erinimeliselt laetud plaadi vahel tekib homogeenne elektriväli ning solenoidis tekib homogeenne magnetväli; oskab joonistada nende väljade jõujooni.

2. 
   Elektromagnetväli
   
   1. 
      Õppesisu
      

Liikuvale laetud osakesele mõjuv magnetjõud. Magnetväljas liikuva juhtmelõigu otstele indutseeritav pinge. Faraday katsed. Induktsiooni elektromotoorjõud. Magnetvoo mõiste. Faraday induktsiooniseadus. Lenzi reegel. Kondensaator ja induktiivpool. Mahtuvus ja induktiivsus. Elektromagnetvälja energia.

2. 
   Põhimõisted
   

Lorentzi jõud, elektromagnetilise induktsiooni nähtus, pööriselektriväli, induktsiooni elektromotoorjõud, magnetvoog, kondensaator, mahtuvus, endainduktsioon, induktiivsus, elektromagnetväli. Mõõtühikud: veeber(Wb), farad (F) ja henri(H).

3. 
   Praktilised tööd ja IKT rakendamine
   

Poolis tekkiva induktsiooni elektromotoorjõu suurust mõjutavate tegurite uurimine.
Tutvumine kondensaatorite ja induktiivpoolide talitluse ning rakendustega demokatsete või arvutisimulatsioonide abil.

4. 
   Õpitulemused
   

Kursuse lõpul õpilane:

rakendab probleemide lahendamisel Lorentzi jõu valemit  ning oskab määrata Lorentzi jõu suunda;

rakendab magnetväljas liikuva juhtmelõigu otstele indutseeritava pinge valemit
;

kasutab elektromotoorjõu mõistet ja teab, et induktsiooni elektromotoorjõud on kõigi indutseeritavate pingete summa;

seletab füüsikalise suuruse magnetvoog tähendust, teab magnetvoo definitsiooni ja kasutab probleemide lahendamisel magnetvoo definitsioonvalemit ;

seletab näite varal Faraday induktsiooniseaduse kehtivust ja kasutab probleemide lahendamisel valemit ;

seletab pööriselektrivälja tekkimist magnetvoo muutumisel;

seletab mõistet eneseinduktsioon;

teab füüsikaliste suuruste (mahtuvus ja induktiivsus) definitsioone ning nende suuruste mõõtühikuid, kasutab probleemide lahendamisel seoseid    ja ;

teab, et kondensaatoreid ja induktiivpoole kasutatakse vastavalt elektrivälja või magnetvälja energia salvestamiseks;

kasutab probleemide lahendamisel elektrivälja ning magnetvälja energia valemeid
 ja .

3. 
   Elektromagnetlained
   
   1. 
      Õppesisu
      

Elektromagnetlainete skaala. Lainepikkus ja sagedus. Optika – õpetus valguse tekkimisest ja levimisest. Valguse dualism ja dualismiprintsiip looduses. Footoni energia. Valguse värvuse ja lainepikkuse seos. Elektromagnetlainete amplituud ja intensiivsus. Difraktsioon ja interferents, nende rakendusnäited. Polariseeritud valgus, selle saamine, omadused ja rakendused.

2. 
   Põhimõisted
   

Elektromagnetlaine, elektromagnetlainete skaala, lainepikkus, sagedus, kvandi (footoni) energia, dualismiprintsiip, amplituud, intensiivsus, koherentsus, difraktsioon, interferents, polarisatsioon.

3. 
   Praktilised tööd ja IKT rakendamine
   

Ühelt pilult, kaksikpilult ja juuksekarvalt saadava difraktsioonipildi uurimine laseriga, pilu laiuse ja difraktsioonipildi laiuse pöördvõrdelisuse kindlakstegemine kas praktilise töö käigus või arvutimudeli abil.

4. 
   Lõiming
   

Bioloogia – fotosüntees

Geograafia – Maa energiabilanss

5. 
   Õpitulemused
   

Kursuse lõpul õpilane:

selgitab valguse korral dualismiprintsiipi ja selle seost atomistliku printsiibiga;

rakendab probleemide lahendamisel kvandi energia valemit  Ef = h f;

teab, et valguse laineomadused ilmnevad valguse levimisel, korpuskulaaromadused aga valguse kiirgumisel ning neeldumisel;

kirjeldab elektromagnetlainete skaalat, määrab etteantud spektraalparameetri-ga  elektromagnetkiirguse kuuluvust selle skaala mingisse kindlasse piirkonda;

leiab ühe etteantud spektraalparameetri (lainepikkus vaakumis, sagedus, kvandi energia) põhjal teisi;

teab nähtava valguse lainepikkuste piire ja põhivärvuste lainepikkuste järjestust;

teab lainete amplituudi ja intensiivsuse mõisteid ning oskab probleemide lahendamisel neid kasutada;

seletab valguse koherentsuse tingimusi ja nende täidetuse vajalikkust vaadeldava interferentsipildi saamisel;

seletab joonise järgi interferentsi- ja difraktsiooninähtusi optikas;

seletab polariseeritud valguse olemust.

4. 
   Valguse ja aine vastastikmõju
   
   1. 
      Õppesisu
      

Valguse peegeldumine ja murdumine. Murdumisseadus. Murdumisnäitaja seos valguse kiirusega. Kujutise tekitamine läätse abil ja läätse valem. Valguse dispersioon. Spektroskoobi tööpõhimõte. Spektraalanalüüs. Valguse kiirgumine. Soojuskiirgus ja luminestsents.

2. 
   Põhimõisted
   

Peegeldumine, murdumine, absoluutne ja suhteline murdumisnäitaja, koondav ja hajutav lääts, fookus, fookuskaugus, aine dispersioon, prisma, spektraalriist, soojuskiirgus, luminestsents.

3. 
   Praktilised tööd ja IKT rakendamine
   

Läbipaistva aine murdumisnäitaja määramine.

Tutvumine eritüübiliste valgusallikatega.

Lõiming

Bioloogia - fotosüntees

Õpitulemused

Kursuse lõpul õpilane

tunneb valguse murdumisseadust;

kasutab seoseid =  ja ;

konstrueerib kiirte käiku kumer- ja nõgusläätse korral;

kasutab läätse valemit kumer- ja nõgusläätse korral;

teab nähtava valguse lainepikkuste piire ja põhivärvuste lainepikkuste järjestust;

kirjeldab valge valguse lahutumist spektriks prisma ja difraktsioonvõre näitel;

tunneb spektrite põhiliike ja teab, mis tingimustel nad esinevad;

eristab soojuskiirgust ja luminestsentsi, toob näiteid vastavatest valgusallikatest.

4.