Електричне поле. Напруженість електричного поля

1-й семестр

ЕЛЕКТРОДИНАМІКА

1. Електричне поле

УРОК 2/2

Тема. Електричне поле. Напруженість електричного поля

Мета уроку: сформувати в учнів уявлення про електричне поле і його властивості; дати поняття про напруженість електричного поля.

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

ПЛАН УРОКУ

Демонстрації

5 хв.

1. Виявлення електричного поля зарядженої кулі за допомогою зарядженої гільзи.

2. Відхилення стрілки електрометра, поміщеного в електричне поле заряду.

3. Досліди із султанами, установленими на ізолювальних штативах.

Вивчення нового матеріалу

30 хв.

1. Електричне поле.

2. Напруженість електричного поля.

3. Напруженість поля точкового заряду.

4. Принцип суперпозиції.

5. Лінії напруженості

Закріплення вивченого матеріалу

10 хв.

1. Якісні питання.

2. Навчаємося розв’язувати задачі.

ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Електричне поле

Відповідно до ідей Майкла Фарадея електричні заряди не діють один на одного безпосередньо. Кожний заряд створює в навколишньому просторі електричне поле, і взаємодія зарядів відбувається за допомогою полів, створюваних цими зарядами. Взаємодія, наприклад, двох електричних зарядів q1 і q2 зводиться до того, що поле заряду

q1 діє на заряд q2, а поле заряду q2 діє на заряд q1.

Людина не може безпосередньо за допомогою органів почуттів сприймати електричне поле, але об’єктивність його існування, матеріальність доведені експериментально.

Поле, як і речовина, є однією з форм існування матерії.

O Електричне поле – це форма матерії, що існує біля заряджених тіл і проявляється в дії з деякою силою на будь-яке заряджене тіло, що перебуває в цьому полі.

Поле, створене нерухомими в цій системі відліку зарядами, називають електростатичним.

Необхідно звернути увагу на те, що електричне поле поширюється в просторі хоча й із величезною, але кінцевою швидкістю – швидкістю світла. Завдяки цій властивості взаємодія між двома зарядами починається не миттєво, а через певний інтервал часу? t = l/c, де l – відстань між зарядами, а c – швидкість світла у вакуумі.

2. Напруженість електричного поля

Якщо по черзі поміщати в ту саму точку поля невеликі заряджені тіла й вимірювати сили, що діють на них з боку поля, то виявиться, що сили прямо пропорційні величинам зарядів. Відношення сили до заряду F/q залишається постійним, не залежить від модуля заряду й характеризує тільки електричне поле в тій точці, де перебуває заряд. Цю характеристику називають напруженістю електричного поля.

O Напруженість електричного поля Електричне поле. Напруженість електричного поля, – це векторна величина, що характеризує електричне й дорівнює відношенню сили Електричне поле. Напруженість електричного поля, з якою електричне поле діє на пробний заряд, поміщений у деяку точку поля, до значення q цього заряду:

Електричне поле. Напруженість електричного поля

Напруженість поля в СІ виражається: [E] = Н/Кл.

За напрямок вектора напруженості в деякій точці електричного поля вибирають напрямок кулонівської сили, що діяла б на пробний позитивний заряд, якби він був поміщений у цю точку поля.

Електричне поле. Напруженість електричного поля

3. Напруженість поля точкового заряду

Нехай точковим зарядом Q, розташованим у вакуумі, створено електричне поле. Щоб знайти напруженість даного поля в довільній точці, помістимо в цю точку пробний заряд q. На заряд q, що перебуває на відстані r від заряду Q, діє сила Електричне поле. Напруженість електричного поля Оскільки модуль напруженості поля E = F/q, одержуємо, що модуль напруженості поля точкового заряду Електричне поле. Напруженість електричного поля

4. Принцип суперпозиції

Знаючи напруженість поля Електричне поле. Напруженість електричного поля електричного поля, створеного деяким зарядом у певній точці простору, нескладно визначити модуль і напрямок вектора сили, з якою поле буде діяти на будь-який заряд q, поміщений у цю точку:

Електричне поле. Напруженість електричного поля

Якщо ж поле утворене не одним зарядом, а декількома, то результуючу силу, що діє на пробний заряд з боку системи зарядів, визначають векторною сумою всіх сил, з якими діяли б заряди системи окремо на цей пробний заряд.

Звідси випливає принцип суперпозиції електричних полів:

O напруженість електричного поля системи N зарядів дорівнює векторній сумі напруженостей полів, створюваних кожним з них окремо:

Електричне поле. Напруженість електричного поля

5. Лінії напруженості

Електричне поле можна зобразити графічно, використовуючи так звані лінії напруженості електричного поля (силові лінії) – лінії, дотичні до яких у кожній точці збігаються з напрямком вектора напруженості електричного поля.

Електричне поле. Напруженість електричного поля

Властивості силових ліній: вони не перетинаються; не мають зламів; починаються на позитивних зарядах і закінчуються на негативні. Щоб охарактеризувати не тільки напрямок, але й модуль напруженості поля в різних точках, силові лінії проводять так, що густота силових ліній пропорційна модулю напруженості.

ПИТАННЯ ДО УЧНІВ У ХОДІ ВИКЛАДУ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

Перший рівень

1. Як можна виявити електричне поле в певній точці?

2. Які головні ознаки й властивості електричного поля?

3. Чи залежить напруженість поля в певній точці від модуля пробного заряду, поміщеного в цю точку поля? від модуля заряду, що створює поле?

4. Що визначає густоту силових ліній?

5. Як визначають напрямок ліній напруженості поля?

Другий рівень

1. Як зміниться енергія електричного поля двох різнойменних зарядів, якщо зменшити відстань між ними? збільшити відстань між ними?

2. Чи можуть силові лінії перетинатися?

3. Чи правильним є твердження: вільні заряджені частинки рухаються в електростатичному полі уздовж силових ліній цього поля?

4. У міру видалення від точкового заряду густота ліній напруженості зменшується. Що це означає?

ЗАКРІПЛЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ

1). Якісні питання

1. Електричне поле зарядженої кулі діє на заряджену порошину, що перебуває поблизу нєї. Чи діє поле порошини на кулю?

2. Чому стрілка електрометра відхиляється, якщо до нього піднести заряджений предмет, не торкаючись електрометра?

Указівка. У результаті поділу зарядів, що відбувається під дією електричного поля, стрілка й нижня частина стрижня електрометра набувають однойменних зарядів.

3. Маленьку заряджену кульку піднесли до великого металевого листа. Покажіть орієнтовний вид силових ліній електричного поля.

2). Навчаємося розв’язувати задачі

1. У вершинах при гострих кутах ромба, складеного із двох рівносторонніх трикутників зі сторонами l = 25 см, розташовані точкові заряди q1 = q2 = 2,5 – 10-9 Кл. У вершині при одному з тупих кутів ромба розташований точковий заряд q3 = -5 – 10-9 Кл. Визначте напруженість електричного в четвертій вершині ромба.

Розв’язання. У четвертій вершині ромба кожний із трьох зарядів q1, q2 і q3 створює своє поле, напруженості яких дорівнюють Електричне поле. Напруженість електричного поля1, Електричне поле. Напруженість електричного поля2 і Електричне поле. Напруженість електричного поля3 відповідно. Згідно із принципом суперпозиції результуюча напруженість Електричне поле. Напруженість електричного поля у точці A дорівнює векторній сумі напруженостей: Електричне поле. Напруженість електричного поля = Електричне поле. Напруженість електричного поля1 + Електричне поле. Напруженість електричного поля2 + Електричне поле. Напруженість електричного поля3.

Електричне поле. Напруженість електричного поля

Оскільки поле створює система точкових зарядів, то модуль напруженості поля кожного заряду визначають за формулою: Електричне поле. Напруженість електричного поля Отже, Електричне поле. Напруженість електричного поля

Модуль результуючої напруженості E’ полів, створених зарядами q1 і q2, дорівнює E’ = 2E1cosЕлектричне поле. Напруженість електричного поля, де Електричне поле. Напруженість електричного поля = 60°. Тоді модуль напруженості E в четвертій вершині ромба (точці A) дорівнює:

Електричне поле. Напруженість електричного поля

Визначимо значення шуканої величини:

Електричне поле. Напруженість електричного поля

Відповідь: напруженість поля в четвертій вершині ромба дорівнює 360 Н/Кл і напрямлена до заряду q3.

2. На відстані r = 2 см від нерухомого точкового заряду у вакуумі напруженість електричного поля цього заряду E1 = 900 Н/Кл. Визначте напруженість E2 електричного поля цього заряду на відстані r1 = 10 см від нього.

3. У вертикально напрямленому однорідному електричному полі перебуває порошина масою 10-9 г й зарядом 3,2 – 10-17 Кл. Яка напруженість поля, якщо сила ваги порошини врівноважена силою електричного поля?

ЩО МИ ДІЗНАЛИСЯ НА УРОЦІ

– Електричне поле – це форма матерії, що існує біля заряджених тіл і проявляється в дії з деякою силою на будь-яке заряджене тіло, що перебуває в цьому полі.

– Напруженість електричного поля Електричне поле. Напруженість електричного поля – це векторна величина, що характеризує електричне поле й дорівнює відношенню сили Електричне поле. Напруженість електричного поля, з якою електричне поле діє на пробний заряд, поміщений у деяку точку поля, до значення q цього заряду: Електричне поле. Напруженість електричного поля = Електричне поле. Напруженість електричного поля/q.

– Напруженість поля точкового заряду: Електричне поле. Напруженість електричного поля

– Принцип суперпозиції полів: напруженість електричного поля системи N зарядів дорівнює векторній сумі напруженостей полів, створюваних кожним з них окремо: Електричне поле. Напруженість електричного поля = Електричне поле. Напруженість електричного поля 1 + Електричне поле. Напруженість електричного поля 2 +… + Електричне поле. Напруженість електричного поляN.

– Лінії напруженості електричного поля (силові лінії) – лінії, дотичні до яких у кожній точці збігаються з напрямком вектора напруженості електричного поля.

Домашнє завдання

1. Підр-1: § 2; підр-2: § 1 (п. 2, 3, 4).

2. Зб.:

Рів1 № 1.18; 1.19; 1.20; 1.24.

Рів2 № 1.45; 1.46; 1.48, 1.51.

Рів3 № 1.58, 1.59; 1.61;1.68.


1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (No Ratings Yet)
Loading...

Експериментальний метод дослідження.
Ви зараз читаєте: Електричне поле. Напруженість електричного поля