Энергетические характеристики электростатического поля

ФИЗИКА – 10

Урок № 72

«Энергетические характеристики электростатического поля»

(план-конспект)

Учебник: Физика. 10 класс: учебник для общеобразовательных организаций : базовый уровень / Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский; под ред. Н.А. Парфентьевой. — 4-е изд. — М.: Просвещение, 2018. — 416 с. : ил. —(Классический курс).

Количество часов: 102 (3 час/нед.)

Учитель физики: ________________ / Новиков И.О.

Урок № 72

«Энергетические характеристики электростатического поля»

Цели урока:

• ввести понятия «потенциал», «разность потенциалов», «потенциальное поле»; получить формулы для вычисления потенциала;

• сформировать представления об эквипотенциальной поверхности, работе электрического поля и связи силовой и энергетической характеристик поля;

• стимулировать познавательную деятельность постановкой учебных проблем, выдвижением гипотез и предположений;

• развивать умения сравнивать и анализировать;

• формировать умения выделять и характеризовать физические явления.

МТО: компьютер, проектор, таблица «Потенциал. Разность потенциалов».

ХОД УРОКА

1. Приветствие. Организационный момент

2. Проверка Д/З.

Опрос

1. Что понимают под работой электрического поля? Как выглядит формула?

2. Как связано изменение потен. энергии с работой?

3. Чему равна потен. энергия заряжённой частицы в однородном поле?

4. От чего зависит/не зависит работа по перемещению заряда из одной точки поля в другую?

5. Чему равна работа по перемещению заряда по замкнутому контуру?

3. Изучение нового материала

Мы изучили силовую характеристику поля – напряжённость. Сегодня мы рассмотрим энергетическую характеристику поля.

Работа любого электростатического поля при перемещении в нём заряжённого тела из одной точки в другую также не зависит от формы траектории, как и работа однородного. По замкнутому контуру А=0. Следовательно, это поле потенциально.

Потенциальное поле – это поле, в котором работа силы не зависит от формы пути, а зависит лишь от положений начальной и конечной точек траектории.

Мы знаем, что отношение потенциальной энергии к заряду не зависит от помещённого в поле заряда. Это позволяет ввести новую энергетическую характеристику – потенциал.

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

Потенциал поля неподвижного точечного заряда q в данной точке поля, находящейся на расстоянии r от заряда (источника поля):

, .

Напряжённость представляет собой силовую характеристику поля, которая определяет силу , действующую на заряд q в данной точке поля.

Потенциал – скалярная энергетическая характеристика поля, определяющая энергию заряда q в данной точке поля. Он не зависит от заряда, помещенного в электрическое поле.

Тогда, зная потенциал в данной точке поля и значение заряда, мы можем рассчитать потенциальную энергию заряда:

,

тогда работа сил поля равна:

Физический смысл имеет не сам потенциал точки элект. поля, а разность потенциалов. В физике принято считать, что разность потенциалов – это напряжение:

, .

Теперь рассмотрим связь между напряжённостью элект. поля и разностью потенциалов.

Каждой точке электрического поля соответствуют определённые значения потенциала и напряжённости.

Пусть заряд +q перемещается в направлении вектора напряжённости однородного элект. поля из точки 1 в точку 2, находящуюся на расстоянии от точки 1. Электрическое поле совершает работу, эту работу можно выразить через разность потенциалов между точками 1 и 2: . Приравнивая выражения для работы, найдем модуль

,

, .

Конечная формула показывает: чем меньше меняется потенциал на расстоянии , тем меньше напряжённость электростат. поля. Если потенциал не меняется совсем, то .

Напряжённость электрического поля направлена в сторону убывания потенциала.

Если от источника элект. поля провести векторы напряжённости поля, то на одинаковом расстоянии r от заряда (источника) потенциалы данных точек будут одинаковы. Концентрические линии окружностей и линии, перпендикулярные линиям напряжённости поля называют эквипотенциальными поверхностями.

Эквипотенциальные поверхности – поверхности равного потенциала.

Потенциал в любой точке поле равен алгебраической сумме потенциалов, созданных в этой точке каждым зарядом в отдельности:

4. Решение задач

Г: §9.4.2 №3, §9.6.3 №1, §9.6.4 №1

5. Домашнее задание

§ 94-96, вопросы, Г: §9.4.2 №4, §9.6.3 №2-3, §9.6.4 №2