Лекционный материал по теме "электрическое поле. напряженность электрического поля. работа. разность потенциалов."

Министерство образования и науки РТ

ГАПОУ «Лениногорский нефтяной техникум»

ЛЕКЦИЯ ПО ТЕМЕ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ. НАПРЯЖЕННОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ. ПОТЕНЦИАЛ ПОЛЯ. РАЗНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛОВ.

                                                                                                   Разработал преподавателем

                                                                                   физики ГАПОУ «ЛНТ»: Корытко И.А.

                                                                                                        для всех специальностей

УЧЕБНАЯ ЦЕЛЬ: раскрыть материальный характер электрического поля: дать понятие напряжённости электрического поля исходя из её общего определения, рассмотреть понятия и вывести формулу по определения потенциала электрического поля.

ВОСПИТАТЕЛЬНАЯ ЦЕЛЬ: способствование формированию научного мировоззрения; пробуждение познавательного интереса к предмету и окружающим явлениям.

РАЗВИВАЮЩАЯ ЦЕЛЬ: пособствование развитию умения анализировать, выдвигать гипотезы, предположения, строить прогнозы, наблюдать и экспериментировать; способствование развитию логического мышления; развитие умения выражать речью результаты собственной мыслительной деятельности.

ТИП УРОКА: изучение нового материала

МЕЖПРЕДМЕТНЫЕ СВЯЗИ: математика

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ

         Вспомним опыт, поднося к алюминиевому конусу наэлектризованную палочку, мы замечаем что конус начинает притягиваться к палочке уже на некотором расстоянии.

         Этот опыт говорит о том, что вокруг наэлектризованных тел существует какой то материальный передатчик взаимодействия электрических зарядов, который называется электрическим полем.

         Любой электрический заряд создает в пространстве электрическое поле, с помощью которого он взаимодействует с другими зарядами.

         Электрическое поле особый вид материи, существующий вокруг любого электрического заряда и проявляющий себя в действии на другие заряды.

         Обнаружить электрическое поле можно лишь одним способом: внести в интересующую нас точку пространства пробный заряд q_пр.

Если в данной точке поле есть, то на пробный заряд будет действовать электрическая сила. При отсутствии поля эта сила будет равна 0.

Когда поле исследуют пробным зарядом, то считают, что он своим присутствием не искажает исследуемое поле. Это означает, что величина пробного заряда должна быть очень малой по сравнению с зарядами создающими поле.

В качестве пробного заряда условились использовать «+» заряд.

F2                                            Пусть в некоторой точке пространства находится                   

                                                 точечный электрический заряд. Тогда в каждой точке

            q_пр        F1           окружающей среды на пробный заряд будет

                                                            действовать электрическая сила.  Поэтому поле

             F3                                          вокруг заряда называют силовым полем.

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ – вид материи посредством которого взаимодействуют электрические заряды.

Отношение силы с которой электрическое поле действует на пробный электрический заряд к данному заряду является силовой характеристикой электрического поля в данной точке и называется НАПРЖЕННОСТЬЮ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ.

Напряженность поля – величина векторная и обозначается .

=  (Н/Кл, В/м)

        Направление вектора напряженности совпадает с направлением силы, с которой поле действует на положительный заряд, помещенный в данную точку поля.

        В поле «+» заряда вектор напряженности направлен от заряда , а в поле «-« заряда – к заряду.

        Сила действующая на заряд q со стороны электрического поля: =q

НАПРЯЖЕННСТЬ ПОЛЯ ДЛЯ ТОЧЕЧНОГО ЗАРЯДА.

Точечный заряд обозначается через q₀

Вспомним закон Кулона F=

=   → =

Если электрическое поле создано не одним , а несколькими  зарядами или заряженными телами, то результирующий вектор напряженности равен геометрической сумме векторов напряженности от каждого из зарядов.

Напряженность поля системы зарядов

 равен векторной сумме напряженностей

полей каждого из зарядов системы:

+++…+   принцип суперпозиции.

ГРАФИЧЕСКОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ.

Электрическое поле принято изображать линиями напряженности электрического поля.

Линии напряженности электрического поля –

это линии , касательные к которым в

каждой точке совпадают с вектором

напряженности, а густота линий пропорциональна величине напряженности Е.

Графически изображая поле следует помнить, что линии напряженности электрического поля :

1.Нигде не пересекаются друг с другом

2.имеют начало на положительном заряде

 ( или в бесконечности) а конец на «-« заряде

 (или в бесконечности) , т е являются не

замкнутыми линиями

3.между зарядами нигде не прерываются 

РАБОТА ПО ПЕРЕМЕЩЕНИЮ ЭЛ ЗАРЯДА. ПОТЕНЦИАЛ, РАЗНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛОВ. СВЯЗЬ МЕЖДУ НАПРЯЖЕННОСТЬЮ И РАЗНОСТЬЮ ПОТЕНЦИАЛОВ.

+                  -                      пусть однородное электрическое поле созданно большими      

                                        Металлическими пластинами, имеющими заряды

                                        противоположного знака. Работу соввершаемую полем

                                        при перемещении «+» заряда из т1 находящейся на

                                       расстоянии  d1 от «-« но заряженной пластины в т2, расположенной на расстоянии d2 можно определить по формуле:

А=qE(d1-d2)

Работа при перемещении заряда между двумя точками в электростатическом поле не зависит от формы траектории, а определяется лишь положением начальной и конечной точек этой траектории. 

Работа сил электростатического поля при движении электрического заряда по любой замкнутой траектории = 0.

Поле, работа сил которого по любой замкнутой траектории = 0, называется потенциальным полем.

Потенциальная энергия «+» заряда:

Wp=qEd

 Если записать работу через изменение потенциальной энергии , то:

A=-Wp= -qE(d1-d2)

Работа равна изменению потенциальной энергии , взятому с противоположным знаком.

Потенциалом – электростатического поля называют отношение потенциальной энергии заряда в поле к этому заряду:

φ=Wp|q

разность потенциалов (напряжение) – между двумя точками равна отношению работы поля при перемещении заряда из начальной точки в конечную к этому заряду.

Разность потенциалов принято обозначать (φ1-φ2) или буквой U

φ1-φ2= U=A\q

→ A=Uq  т.к. A=qE(d1-d2)  приравниваем и получаем

  E= связь между напряженностью и разностью потенциалов.

 1. Заряд 5 нКл находится в электрическом поле с напряженностью 2 кН/Кл. С какой силой поле действует на заряд?

2. Заряды по 0,1 мкКл расположены на расстоянии 6 см друг от друга. Найдите напряженность поля в точке удаленной на 5 см от каждого из зарядов.

3. Напряженность электрического поля уединенного точечного заряда на расстоянии 1 м равна 32 Н/Кл. Определить напряженность этого поля на расстоянии 8 см от заряда.

4. Какую работу совершает поле при перемещении заряда 20нКл из точки с потенциалом 700 В в точку с потенциалом 200 В.

5. При перемещении заряда между точками с разностью потенциалов 1кВ поле совершило работу 40мкДж. Чему равен заряд?

6. Потенциальная энергия заряда 2нКл в электрическом поле равна 6 мкДж. Чему равен потенциал поля в этой точке?

7. Поле образовано зарядом 17нКл. Какую работу надо совершить, чтобы одноименный заряд 4нКл перенести из точки, удаленной  на 0,5 м, в точку удаленную от  того же заряда на 0,05 м.