электрическое поле напряженность электрического поля 10 класс

Конспект к уроку физики на тему: «Электрическое поле. Напряженность поля» (10 класс)

20210413 vu tg sbscrb2

empty avatar

Содержимое разработки

УРОК «Электрическое поле. Напряженность поля»

Цели урока: раскрыть материальный характер электрического поля; дать понятие напряженности электрического поля.

Оборудование: компьютер, проектор, экран.

Верно ли утверждение, что в замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов всех тел системы остается постоянной? (Да)

Если в замкнутой системе число заряженных частиц уменьшилось, то означает ли это, что заряд всей системы тоже уменьшился? (Нет)

Можно создать электрический заряд? (Да)

Создаем ли мы при электризации электрический заряд? (Нет)

Может ли заряд существовать независимо от частицы? (Нет)

Тело, суммарный положительный заряд частиц которого равен суммарному отрицательному заряду частиц, является…(Нейтральным)

Сила взаимодействия заряженных частиц с увеличением заряда любой из этих частиц…(Увеличивается)

При помещении зарядов в среду, сила взаимодействия между ними…(Уменьшается)

С увеличением расстояния между зарядами в 3 раза сила взаимодействия… (Уменьшится в 9 раз)

Величина, характеризующая электрические свойства среды, называется… (Диэлектрической проницаемостью)

В каких единицах измеряется электрический заряд? (В Кулонах)

II. Изучение нового материала.

Слайд 3. Взаимодействие зарядов по закону Кулона является экспериментально установленным фактом. Однако не раскрывает физической картины самого процесса взаимодействия. И не отвечает на вопрос, каким путем осуществляется действие одного заряда на другой.

Подвесим на нитке легкую металлическую гильзу из фольги. Медленно приблизим к гильзе вертикально расположенную пластину пенопласта, предварительно зарядив ее, натираем шерстью.

— Что происходит? (Контакта нет, но гильза отклонилась от вертикали.)

Так происходит взаимодействие на расстоянии. Может дело в воздухе, который находится между телами?

Если электроны поместить под колокол воздушного насоса. Воздух выкачать. В безвоздушном пространстве электрон по-прежнему заряжен.

— Какой можно сделать вывод? (Во взаимодействии воздух не участвует.)

— Как же тогда осуществляется взаимодействие?

Фарадей дал следующее объяснение: вокруг каждого электрического заряда существует электрическое поле.

Электрическим полем называют вид материи, посредством которой происходит взаимодействие электрических зарядов.

Поле, создаваемое неподвижными зарядами, называют электростатическим.

Свойства электрического поля:

порождается электрическими зарядами;

обнаруживается по действию на заряд;

действует на заряды с некоторой силой.

Слайд 4. Напряженность электрического поля в данной точке численно равна силе, с которой поле действует на единичный положительный заряд, помещенный в эту точку. 99764568 1= 99764568 2

99764568 3= 99764568 4

Напряженность – силовая характеристика электрического поля.

99764568 5– напряженность поля точечного заряда

Слайд 5. Опыт показывает, что если на электрический заряд действуют одновременно электрические поля нескольких источников, то результирующая сила оказывается равной сумме, действующей со стороны каждого поля в отдельности.

Электрические поля подчиняются принципу суперпозиций: напряженность электрического поля совокупности зарядов в данной точке равна геометрической сумме напряжений электрических полей, создаваемых в этой точке отдельными зарядами.

99764568 6+ 99764568 7

99764568 8

99764568 9

Направление линий соответствует направлению силы, действующей на положительный заряд.

99764568 10

III. Закрепление изученного материала. Слайд 7.

Какие виды материи вы знаете?

Как называется поле неподвижных зарядов?

Что является источником электрического поля?

Главное свойство любого электрического поля?

Какой закон определяет силу взаимодействия зарядов?

Как называется величина, характеризующая силовое действие электрического поля. Как её вычислить?

Как направлены силовые линии электрического поля?

Как изменится напряженность при увеличении электрического заряда?

Как изменится напряженность при увеличении расстояния от точки до заряда?

Как изменится сила, действующая на заряд, если напряженность электрического поля увеличить в два раза?

Капелька массой 99764568 11г., находится в равновесии в электрическом поле с напряженностью 98 Н/Кл. Найти величину заряда капельки.

99764568 14= 99764568 11г.

99764568 16

На капельку в электрическом поле действуют две силы: сила тяжести и сила электрического поля, т.к. капелька находится в равновесии F=mg

99764568 1= 99764568 2; F=Eq; Eq = mg; q= 99764568 19

q = 99764568 20Кл

Ответ: q = 99764568 20Кл

V.Домашнее задание: §92-94, № 699 (Р)

Какая сила действует на заряд 12 нКл, помещенный в точку, в которой напряженность электрического поля равна 2 кВ/м? (F=Eq=24• 99764568 23)

Читайте также:  чем обработать пол в душе летнем

Источник

Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции полей

Урок 61. Физика 10 класс

20210413 vu tg sbscrb2

61

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.

Получите невероятные возможности

20210706 unblock slide1

20210706 unblock slide2

20210706 unblock slide3

Конспект урока «Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции полей»

Напомним, что не так давно мы познакомились с понятием электрического поля. Электрическое поле — это особая форма материи, которая создается покоящимися электрическими зарядами и оказывает воздействие на другие заряды.

Для того, чтобы каким-то образом описать электрическое поле, необходимо ввести количественную характеристику, которая называется напряженностью электрического поля. Рассмотрим электрическое поле, создаваемое зарядом q1. Мы можем помещать в разные точки этого поля заряд q2 и измерять силу, с которой поле заряда q1 действует на заряд q2.

image001

Исходя из закона Кулона:

image002

Таким образом, отношение силы, действующей на заряд со стороны поля, к величине этого заряда не зависит от самого заряда:

image003

Поэтому, можно считать это отношение характеристикой поля. Итак, напряженность электрического поля — это отношение силы, действующей на помещаемый в данную точку поля заряд, к величине этого заряда:

image004

Как видно из формулы, единицей измерения напряженности поля является ньютон на кулон:

image005

Напряженность электрического поля, как и сила, является векторной величиной.

Направление вектора напряженности совпадает с направлением вектора силы, действующей на положительный заряд, помещенный в данное поле.

Исходя из всего выше сказанного, мы можем найти напряженность электрического поля, созданного точечным зарядом:

image006

Как видно из формулы, напряженность поля в данной точке прямо пропорциональна величине заряда и обратно пропорциональна квадрату расстояния между зарядом и данной точкой поля.

Рассмотрим простой пример, когда точечный положительный заряд создает электростатическое поле.

image007

Модуль напряженности данного поля вычисляется по формуле, которую мы только что рассматривали. То есть напряженность будет убывать пропорционально квадрату расстояния между зарядом и данной точкой поля. Таким образом, во множестве точек, равноудаленных от заряда будет наблюдаться одинаковая напряженность. Как вы знаете, множество точек равноудаленных от центра — это есть ни что иное, как сфера.

Теперь, внесем в данное поле так называемый пробный заряд. Пробным зарядом называется точечный положительный заряд.

Как вы знаете, в данном случае возникнет кулоновская сила отталкивания:

image008

Исходя из этого, мы можем определить направление вектора напряженности. Таким образом, мы можем заключить, что вектор напряженности будет направлен вдоль прямой, соединяющей заряд и данную точку поля.

image009

Теперь внесем пробный заряд в поле, создаваемое отрицательным зарядом. В этом случае между отрицательным зарядом и пробным зарядом возникнет кулоновская сила притяжения. Поскольку напряженность сонаправлена с силой Кулона, мы можем заключить, что напряженность поля, создаваемого отрицательным зарядом, будет направлена не от заряда, а к заряду.

Возникает резонный вопрос: как охарактеризовать поле, если оно создается не одним, а несколькими зарядами? В этом случае, нам снова нужно воспользоваться пробным зарядом и рассмотреть, силы, действующие на него:

image010

Итак, на рисунке пробный заряд обозначен за q. На него будут действовать кулоновские силы притяжения со стороны зарядов q1 и q3 (поскольку они отрицательные) и кулоновская сила отталкивания со стороны заряда q2 (поскольку он положительный). Как вы знаете, результирующая сила равна векторной сумме всех сил, действующих на данное тело:

image011

Если теперь мы разделим это уравнение на величину пробного заряда, то получим, что напряженность поля в данной точке равна векторной сумме напряженностей полей, создаваемых зарядами:

image012

Этот метод называется принципом суперпозиции полей, который гласит следующее: если в данной точке пространства различные заряженные частицы создают электрические поля, с определенными напряженностями, то результирующая напряженность поля в этой точке будет равна векторной сумме напряженностей этих полей.

Пример решения задачи.

Задача. Два равных по модулю заряда находятся в вершинах равностороннего треугольника, сторона которого равна 2 м. Найдите модуль и направление напряженности в третьей вершине треугольника, если модуль заряда равен 150 нКл.

Источник

Напряженность электрического поля

613e1e2484d3c242686351

Что такое электрическое поле

Однажды Бенджамин Франклин, чей портрет можно увидеть на стодолларовой купюре, запускал воздушного змея во время дождя с грозой. Столь странное занятие он выбрал не просто так, а с целью исследования природы молнии. Заметив, что на промокшем шнуре волоски поднялись вверх (т. е. он наэлектризовался), Франклин хотел прикоснуться к металлическому ключу. Но стоило ему приблизить палец, раздался характерный треск и появились искры. Сработало электрическое поле.

Читайте также:  прощение не меняет прошлого но обогащает будущее пол балса

Это случилось в середине XVIII века, но еще целое столетие ученые не могли толком объяснить, как именно заряженные тела взаимодействуют друг с другом, не соприкасаясь. Майкл Фарадей первым выяснил, что между ними есть некое промежуточное звено. Его выводы подтвердил Джеймс Максвелл, который установил, что для воздействия одного такого объекта на другой нужно время, а значит, они взаимодействуют через «посредника».

В современной физике электрическое поле — это некая материя, которая возникает между заряженными телами и обусловливает их взаимодействие. Если речь идет о неподвижных объектах, поле называют электростатическим.

Объекты, несущие одноименные заряды, будут отталкиваться, а тела с разноименными зарядами — притягиваться.

613efc510e72f863009027

Определение напряженности электрического поля

Для исследования электрического поля используются точечные заряды. Давайте выясним, что это такое.

Точечным зарядом называют такой наэлектризованный объект, размерами которого можно пренебречь, поскольку он слишком мал в сравнении с расстоянием, отделяющим этот объект от других заряженных тел.

Теперь поговорим непосредственно о напряженности, которая является одной из главных характеристик электрического поля. Это векторная физическая величина. В отличие от скалярных она имеет не только значение, но и направление.

Для того, чтобы исследовать электрическую напряженность, нужно в поле заряженного тела q1 поместить еще один точечный заряд q2 (допустим, они оба будут положительными). Со стороны q1 на q2 будет действовать некая сила. Очевидно, что для расчетов нужно иметь в виду как значение данной силы, так и ее направление, то есть вектор.

Напряженность электрического поля — это показатель, равный отношению силы, действующей на заряд в электрическом поле, к величине этого заряда.

Напряженность является силовой характеристикой поля. Она говорит о том, как сильно влияние поля в данной точке не только на другой заряд, но также на живые и неживые объекты.

Единицы измерения и формулы

Из указанного выше определения понятно, как найти напряженность электрического поля в некой точке:

E = F / q, где F — действующая на заряд сила, а q — величина заряда, расположенного в данной точке.

Если нужно выразить силу через напряженность, мы получим следующую формулу:

F = q × E

Направление напряженности электрического поля всегда совпадает с направлением действующей силы. Если взять отрицательный точечный заряд, формулы будут работать аналогично.

Поскольку сила измеряется в ньютонах, а величина заряда — в кулонах, единицей измерения напряженности электрического поля является Н/Кл (ньютон на кулон).

Принцип суперпозиции

Допустим, у нас есть несколько зарядов, которые перекрестно взаимодействуют и образуют общее поле. Чему равна напряженность электрического поля, создаваемого этими зарядами?

Было установлено, что общая сила воздействия на конкретный заряд, расположенный в поле, является суммой сил, действующих на данный заряд со стороны каждого тела. Из этого следует, что и напряженность поля в любой взятой точке можно вычислить, просуммировав напряжения, создаваемые каждым зарядом в отдельности в той же точке (с учетом вектора). Это и есть принцип суперпозиции.

Это правило корректно для любых полей, за некоторыми исключениями. Принцип суперпозиции не соблюдается в следующих случаях:

речь идет о сверхсильных полях с напряженностью более 10 20 в/м.

Но задачи с такими данными выходят за пределы школьного курса физики.

Напряженность поля точечного заряда

У электрического поля, создаваемого точечным зарядом, есть одна особенность — ввиду малой величины самого заряда оно очень слабо влияет на другие наэлектризованные тела. Именно поэтому такие «точки» используют для исследований.

Но прежде чем рассказать, от чего зависит напряженность электрического поля точечного заряда, рассмотрим подробнее, как взаимодействуют эти заряды.

Закон Кулона

Предположим, в вакууме есть два точечных заряженных тела, которые статично расположены на некотором расстоянии друг от друга. В зависимости от одноименности или разноименности они могут притягиваться либо отталкиваться. В любом случае на эти объекты воздействуют силы, направленные по соединяющей их прямой.

613efcb30f627303973267

Закон Кулона

Модули сил, действующих на точечные заряды в вакууме, пропорциональны произведению данных зарядов и обратно пропорциональны квадрату расстояния между ними.

Читайте также:  чем отделать дверной проем межкомнатной двери без двери

Силу электрического поля в конкретной точке можно найти по формуле: 613e20fbede36924992526где q1 и q2 — модули точечных зарядов, r — расстояние между ними.

В формуле участвует коэффициент пропорциональности k, который был определен опытным путем и представляет собой постоянную величину. Он обозначает, с какой силой взаимодействуют два тела с зарядом 1 Кл, расположенные на расстоянии 1 м.

613e216d0e246779855958

Учитывая все вышесказанное, напряжение электрического поля точечного заряда в некой точке, удаленной от заряда на расстояние r, можно вычислить по формуле:

613e21e4e1c60298189249

Итак, мы выяснили, что называется напряженностью электрического поля и от чего зависит эта величина. Теперь посмотрим, как она изображается графическим способом.

Линии напряженности

Электрическое поле нельзя увидеть невооруженным глазом, но можно изобразить с помощью линий напряженности. Графически это будут непрерывные прямые, которые связывают заряженные объекты. Условная точка начала такой прямой — на положительном заряде, а конечная точка — на отрицательном.

Линии напряженности — это прямые, которые совпадают с силовыми линиями в системе из положительного и отрицательного зарядов. Касательные к ним в каждой точке электрического поля имеют то же направление, что и напряженность этого поля.

613efd0171f1d012199642

При графическом изображении силовых линий можно передать не только направление, но и величину напряженности электрического поля (разумеется, условно). В местах, где модуль напряженности выше, принято делать более густой рисунок линий. Есть и случаи, когда густота линий не меняется — это бывает при изображении однородного поля.

Однородное электрическое поле создается разноименными зарядами с одинаковым модулем, расположенными на двух металлических пластинах. Линии напряженности между этими зарядами представляют собой параллельные прямые всюду, за исключением краев пластин и пространства за ними.

Источник

Физика. 10 класс

Конспект урока

Урок 27. Напряжённость и потенциал электростатического поля. Разность потенциалов

Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке:

1) Теория дальнодействия;

2) Теория близкодействия;

3) Электрическое поле;

4) Скорость электрического поля;

5) Напряжённость электрического поля;

6) Однородное и неоднородное электрическое поле;

7) Принцип суперпозиции полей;

8) Диэлектрическая проницаемость;

9) Электростатическая защита

10) Работа электрического поля;

11) Потенциал и разность потенциалов.

Напряжённость отношение силы, действующей на помещаемый в данную точку поля точечный заряд, к этому заряду.

Напряжение – разность потенциалов.

Потенциальное поле – поле, работа которого по перемещению заряда по замкнутой траектории всегда равна нулю.

Напряжённость направлена в сторону убывания потенциала.

Эквипотенциальные поверхности – поверхности равного потенциала.

Свободные заряды заряженные частицы, способные свободно перемещаться в проводнике под влиянием электрического поля.

Электростатическая индукция – явление разделения зарядов и их распределение по поверхности проводника во внешнем электрическом поле.

Основная и дополнительная литература

Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Сотский. Физика.10 класс. Учебник для общеобразовательных организаций М.: Просвещение, 2014. – С. 290 – 320.

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Согласно идее Фарадея электрические заряды не действуют друг на друга непосредственно. Каждый из них создаёт в окружающем пространстве электрическое поле.

Электрическое поле, напряженность которого одинакова во всех точках, называется однородным. Поле между параллельными пластинами однородно

Главное свойство электрического поля – это действие его на электрические заряды с некоторой силой.

Напряжённость-это отношение силы, действующей на помещаемый в данную точку поля точечный заряд, к этому заряду.

Если в данной точке пространства различные заряженные частицы создают поля, напряжённости которых Е1, Е2, то результирующая напряжённость поля в этой точке равна геометрической сумме напряжённостей этих полей. В этом состоит принцип суперпозиции полей.

3c0270a2 3c64 4b1f 8ea6 09668730f535

Заряд, помещенный в электрическое поле обладает потенциальной энергией.

b2a7212c 3836 4e35 a476 bd31335005e9

Потенциалом φ точки электростатического поля называют отношение потенциальной энергии Wn заряда, помещённого в данную точку, к этому заряду q.

e6ae6012 e40c 4924 a392 4b72ea5455da

Напряжение – это работа, совершаемая полем при перемещении заряда 1Кл.

11c8f19a 0125 4c45 8fe7 917ba66b8c3d

fe384c26 c652 43c2 91e8 5ff01a1cee9c

Примеры и разбор решения заданий

1. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго

6c2be51e 50a6 426f 9421 9060a1bcd632

96ba4017 68d8 4012 aa23 d51ecb5dd7c9

Потенциальная энергия заряда в однородном электростатическом поле

90c92e6c 9d05 4191 95e2 f352f9cbdcd3

Решение: вспомнив формулы величин, можем установить:

09887030 565c 4e8b a7c7 ac9dbc199626

8332420e 3bca 4fa1 a7db bb8c228aeedf

Потенциальная энергия заряда в однородном электростатическом поле

36b7f976 7782 4969 b26a d23e105b264f

Работа электрического поля при перемещении заряда вдоль силовой линии:

при этом изменение потенциальной энергии равно:

16fd2da5 5f7a 4ca4 99c5 2cea035f6bcb

Напряжение между начальной и конечной точками перемещения равно:

df1ab27d 864a 4b34 87f2 b089bbe4585a

588003dc 3d12 4493 90cd 635ad52a805e

e2fecac1 9d16 44c6 8574 ca4f79fd3bb2

Ответ: ea4c5bce 5efe 4bf0 9ca5 b35a0c2810bf

Источник

Оцените статью
Мой дом
Adblock
detector