Напряженность электрического поля - ЭЛЕКТРОДИНАМИКА

Цель: сформировать понятие напряженности электрического поля.

Ход урока

I. Повторение изученного

1. Опишите эксперимент Кулона.

2. Сформируйте закон Кулона.

3. В чем физический смысл коэффициента k?

4. Определите границы применимости этого закона.

5. Почему при описании механического движения не учитываются электрические силы?

II. Физический диктант. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона

1. Можно создать электрический заряд?

2. Создаем ли мы при электризации электрический заряд?

3. Может ли заряд существовать независимо от частицы?

4. Тело, суммарный положительный заряд частиц которого равен суммарному отрицательному заряду частиц, является...

5. Сила взаимодействия заряженных частиц с увеличением заряда любой из этих частиц...

6. При помещении зарядов в среду, сила взаимодействия между ними...

7. С увеличением расстояния между зарядами в 3 раза сила взаимодействия...

8. Величина, характеризующая электрические свойства среды, называется...

9. В каких единицах измеряется электрический заряд?

Ответы:

1. Да. 2. Нет. 3. Нет. 4. Нейтральными. 5. Увеличивается. 6. Уменьшается. 7. Уменьшается в 9 раз. 8. Диэлектрической проницаемостью. 9. В кулонах.

III. Изучение нового материала

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.

Эксперимент 1

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

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

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

Эксперимент 2

Заряженные электроны помещают под колокол воздушного насоса. Воздух выкачивают. 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 всегда существует электрическое поле. Электрическое поле — материальный объект, непрерывный в пространстве и способный действовать на другие электрические заряды.

Взаимодействие электрических зарядов есть результат действия поля заряженных тел.

Физическая величина, равная отношению силы с которой электрическое поле действует на пробный заряд q, к значению этого заряда, называется напряженностью электрического поля и обозначается Е.

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

Электрические поля подчиняются принципу суперпозиций. Тогда:

Эксперимент 3

Возьмем касторовое масло, нальем в тарелку, а сверху насыплем манной крупы. Поместим в тарелку электрод «+». (Можно от разряда -1 или от электрофорной машины.) Увидим спектр электрического поля, точечного заряда.

IV. Вопросы для повторения

1. Что такое электрическое поле?

2. Назовите основные свойства электрического поля?

3. Какое поле называется электрическим?

4. Что называется напряженностью электрического поля?

5. Чему равна напряженность электрического поля?

6. Сделайте чертеж, объясните сущность принципа суперпозиции электрических полей.

7. Какое электрическое поле называется однородным?

V. Решение задач

1. Капелька массой 10^-4, находится в равновесии в электрическом поле с напряженностью 98 Н/Кл. Найти величину заряда капельки.

Решение:

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

(Ответ: 10^-8 Кл.)

2. Два заряда q₁ = 3 · 10^-7 Кл и q₂ = -2 · 10^-7 Кл, находятся на расстоянии 0,2 м друг от друга. Определите напряженность электрического поля в точке С, расположенной на линии, соединяющей заряды на расстоянии 0,05 м правее от заряда q₂. (Ответ: 6,8 · 10^-5 Н/Кл.)

3. Два точечных заряда 6,7 · 10^-9 Кл и -13,3 · 10^-9 Кл находятся на расстоянии 5 см друг от друга. Найти напряженность электрического поля в точке, расположенной на расстоянии 3 см от положительного и 4 см от отрицательного. (Ответ: 100 кН/Кл.)

4. С каким ускорением движется электрон в поле с напряженностью 10 кВ/м? Заряд электронный 1,6 · 10^-19 Кл, масса электрона 9,1 · 10^-31 кг. (Ответ: 1,76 · 10¹⁵ м/с².)

5. В однородном поле напряженностью 40 кВ/м находится заряд 27 · 10^-9 Кл. Найдите напряженность результирующего поля на расстоянии 3 см от заряда в точках, лежащих:

а) на силовой линии однородного поля, проходящей через заряд;

б) на прямой, проходящей через заряд и перпендикулярной силовым линиям.

(Ответ: 6,7 · 10⁵ Н/Кл, 1,3 · 10⁵ Н/Кл, 4,8 · 10⁵ Н/Кл.)

Домашнее задание

П. 91-93, с. 259, задачи (1-3).