LOGO

https://postika8.wixsite.com/viktor

https://postika.jimdo.com/Постика Віктор Васильович

Тема 1. Електричне поле.

Перший рівень

1. Чим обумовлена взаємодія електрично заряджених тіл?

2. У яких випадках заряджені тіла притягуються, а в яких - відштовхуються?

3. За яких умов виконується закон збереження електричного заряду?

4. Від чого залежить електрична сила взаємодії заряджених тіл?

Другий рівень

1. Чому притягування шматочків паперу натертим гребінцем не можна

пояснити дією сил тяжіння, пружності й ваги?

2. За допомогою якого досліду можна проілюструвати закон збереження

електричного заряду?

3. У чому полягають подібність і відмінності між законом всесвітнього

тяжіння й законом Кулона?

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 m сприймати електричне поле, але об’єктивність

його існування, матеріальність доведені експериментально.

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

Запам’ятати

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 , де l - відстань

між зарядами, а c - швидкість світла у вакуумі.l

tc

2. Напруженість

електричного поляЯкщо 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.

Відноення 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.

2. Напруженість

електричного поля

Напруженість поля в СІ виражається:

[E ] = Н/ Кл .

Напруженість електричного поля E — це векторна величина, що

характеризує електричне поле й дорівнює відношенню сили F, з якою

електричне поле діє на пробний заряд, поміщений у деяку точку поля, до

значення q цього заряду:

FE

q

2. Напруженість

електричного поляЗа 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.

+

C E→

-

C

E→

2. 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. .

2

1

r

QqkF

q

FE

2

QE k

r

2

04

QE

r

На заряд q, що перебуває на відстані r від заряду Q, діє сила

або

Оскільки модуль напруженості поля

, одержуємо, що модуль напруженості поля точкового заряду

Де Q - величина заряду, r – відстань від заряду

3. Напруженість поля

площини.

02E

q

S де

Напруженість рівномірно зарядженої площини

поверхнева густина заряду

Напруженість рівномірно зарядженої сфери

2

0

0, _

, _4

якщо r R

E Qякщо r R

r

де Q-заряд сфери

Зверніть увагу: всередині

сфери напруженості

немає

4. Принцип суперпозиції

Якщо 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.

напруженість електричного поля системи N зарядів дорівнює

векторній сумі напряженостей полів, створюваних кожним з них окремо:

1 2 ... NE E E E

4. Принцип суперпозиції

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.

5. Лінії напруженості

Уявні лінії, дотичні до яких у кожній точці збігаються з напрямком напруженості

електричного поля, називаються силовими лініями, або лініями напруженості

електричного поля

Силові лінії є безперервними, отже, починаються на позитивних зарядах і

закінчуються на негативних зарядах.

5. Лінії напруженостіСилові лінії електричного поля не перетинаються (якби вони перетиналися,

то в точці їх перетину напрямок напруженості поля не був би визначений).

За напрямок напруженості поля приймають напрямок сили, що діє на

позитивний заряд.

а - електричне поле однакових за значенням різнойменних зарядів; б -

електричне поле однакових за значенням однойменних зарядів; в - електричне

поле двох пластин, заряджених різнойменними зарядами однакових величин.

5. Лінії напруженості

Лінії напруженості лише допомагають наочно уявити розподіл поля в

просторі і є не більш реальними, ніж меридіани й паралелі на земній

кулі.

Заряджені частинки, які можуть вільно переміщуватися в речовині

називають вільними зарядами, а речовини, що містять вільні заряди

називають провідниками.

Запитання.1.

Електричне поле зарядженої кулі діє на

заряджену порошину, що перебуває поблизу

неї. Чи діє поле порошини на кулю?

Так , але поскільки заряд кульки значно менший за

заряд кулі, то дія не проявляється

Запитання.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.

Запитання.3.

Маленьку заряджену кульку піднесли до великого

металевого листа. Покажіть орієнтовний вид силових

ліній електричного поля.

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 поля в четвертій вершині ромба.Дано:l = 25 см = 0,25мq1 = q2 =2,5∙10-9 Клq3 = −5∙10−9 Кл-------------------------Е - ?

У четвертій вершині ромба кожний із трьох зарядів q1 , q2 і q3створює своє поле, напруженості яких дорівнюють відповідно. 321, EiEE

321 EEEE

:, ,

2

qE k

l 1 2 2

qE E k

l

2

3

3l

qkE

2

13

2

1

2

3

13

'

3

cos2cos2cos2

l

qqk

l

qk

l

qkEEEEE

Кл

Н

м

Кл

Кл

мНE

22

2

9 9 9

3

4

9 10 5 10 2 2,5 10 0,50,36 10

625 10

НE

Кл

Згідно із принципом суперпозиції результуюча напруженість у точці A дорівнює векторній сумі напруженостей: .

Оскільки поле створює система точкових зарядів, то модуль напруженості поля кожного заряду визначають за формулою

Отже

Модуль результуючої напруженості E′ полів, створених зарядами q1 і q2 , дорівнює E′ = 2E1cos α , де α = 60° . Тоді модуль напруженості E в четвертій вершині ромба (точці A ) дорівнює:

Перевіримо одиниці величин:

Визначимо значення шуканої величини:

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

Розв’язання.

Задачі.2. На відстані r1 = 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 r2 =10 см

від нього.

Розв’язокДошка

Розв'язування задач2. На відстані r1 = 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 r2 =10 см від нього.

Задача

2. На відстані r1 = 2 см від нерухомого точкового заряду у вакуумі напруженістьелектричного поля цього заряду E1 = 900 Н/Кл. Визначте напруженість E2електричного поля цього заряду на відстані r2 =10 см від нього.

Дано:r1= 2 см = 0,02мE1 = 900 H/Клr2= 10 см = 0,1м

E2 - ?

Розв'язок:

E1 = -------------Q

4πε0 r12

→ Q = E1 4πε0 r12

E2 = -------------Q

4πε0 r22

= -------------E1 4πε0 r1

2

4πε0 r22

= ---------E1r1

2

r22

= --------------------------900 H/Кл∙(0,02м)2

(0,1м)2= --------------------------

900 H/Кл∙4∙10-4 м2

10-2 м2

-2

= 36 H/Кл

В: 36 H/Кл

Задачі.

3. У вертикально напрямленому однорідному електричному полі перебуває

порошина масою 10−9 г й зарядом 3,2⋅10−17Кл . Яка напруженість поля,

якщо сила ваги порошини врівноважена силою електричного поля?

Розв’язок

Дошка

Розв'язування задач3. У вертикально напрямленому однорідному електричному полі перебуває порошина масою 10−9 г й

зарядом 3,2⋅10−17Кл . Яка напруженість поля, якщо сила ваги порошини врівноважена силою

електричного поля?

Задача

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

Дано:m = 10−9 г = 10−12 кгq=3,2⋅10−17Клmg = Fел-------------E - ?

Розв'язок:Сила тяжіння, що діє на порошинку зрівноважується силою електричного поля

E = ------Fел

q= ------

mgq

= -----------------------10−12 кг∙10 Н/кг

3,2⋅10−17Кл= 3,1∙105 Н/Кл

В:3,1∙105 Н/Кл

ЩО МИ ДІЗНАЛИСЯ НА УРОЦІ

ЩО МИ ДІЗНАЛИСЯ НА УРОЦІ

Напруженістю електричного поля в даній його точці називається векторна

фізична величина, яка чисельно дорівнює відношенню сили, з якою поле діє

на точковий заряд, поміщений у цю точку, до значення цього заряду:

FE

q

H

EKл

ЩО МИ ДІЗНАЛИСЯ НА УРОЦІ

Модуль напруженості поля точкового заряду

де k – універсальна газова стала, Q – величина заряду,

r – відстань від заряду.

2

QE k

r 2

04

QE

r

ЩО МИ ДІЗНАЛИСЯ НА УРОЦІ

Напруженість рівномірно зарядженої площини

02E

q

S поверхнева густина заряду

ЩО МИ ДІЗНАЛИСЯ НА УРОЦІ

Напруженість рівномірно зарядженої сфери

2

0

0, _

, _4

якщо r R

E Qякщо r R

r

де Q-заряд сфери

Зверніть увагу:

всередині сфери напруженості немає

Домашнє завдання.

1. Прочитати § 2 (с 10 – 13).

(Конспект Урок №2)

2. Розв'язати задачі Вправа 2 №№

1-2 (Конспект ст.5, слайд 39)

3.*Виконати самостійну роботу №1 "Електричне поле.

Напруженість електричного поля."

LOGO

Постика Віктор

Васильович

Домашнє завдання.Домашнє завдання. Основне 1. Прочитати § 2 (с 10 – 13).

2. Розв'язати задачі:

Рів 1:

1. Зобразіть лінії напруженості поля, створеного двома однаковими позитивними

зарядами, що перебувають на деякій відстані один від одного. (Б.2.6)

2. На заряд 8 нКл, внесений у дану точку поля, діє сила 40 мН. Знайти модуль

напруженості поля в даній точці. (Б.2.11, 5∙106 Н/Кл)

3. Яку напруженість має електричне поле, створене точковим зарядом 3 нКл на відстані

20 см від цього заряду? (Б.2.14, 675 Н/Кл)

Рів 2:

1. Відстань між двома точковими зарядами, модулі яких дорівнюють 8 нКл кожний,

становить 40 см. Знайти напруженість поля всередині відрізка, що з'єднує ці заряди.

Розглянути випадки: а) заряди позитивні; б) заряди негативні; в) один заряд позитивний,

інший негативний. (Б.2.17, 0; 0; 3,6 кН/Кл)

2. У деякій точці електричного поля, створеного точковим зарядом, на заряд 0,1 мкКл діє

сила 4 мН. Знайти напруженість електричного поля в цій точці й визначити заряд, який

створив поле, якщо точка віддалена від цього заряду на 30 см. (Б.2.20, 4∙104 Н/Кл; 0,4

мкКл)