Презентация по физике на тему "Электрическое поле" (10 класс)

• 1 слайд

  Электрическое поле
  10класс
  

• 2 слайд

  Действие электрического поля на электрические заряды
  Электрическое поле — особая форма материи, существующая вокруг тел или частиц, обладающих электрическим зарядом, а также в свободном виде в электромагнитных волнах.
  Электрическое поле непосредственно невидимо, но может наблюдаться по его действию на заряды.
  Электрическое поле действует на электрические заряды с некоторой силой.
  2
  2
  

• 3 слайд

  Свойства электрического поля
  Электрическое поле материально, т.е. существует независимо от нас, от наших знаний о нем.
  Порождается электрическим зарядом: вокруг любого заряженного тела существует электрическое поле.
  3
  

• 4 слайд

  Свойства электрического поля
  Электрическое поле распространяется в пространстве с конечной скоростью, равной скорости света в вакууме.
  с ≈ 3 · 108 м/с
  Поле, созданное неподвижными электрическими зарядами, называется электростатическим.
  4
  

• 5 слайд

  Напряженность электрического поля
  Для количественного определения электрического поля вводится силовая характеристика - напряженность электрического поля.
  Напряженностью электрического поля называют векторную физическую величину, равную отношению силы, с которой поле действует на положительный пробный заряд, помещенный в данную точку пространства, к величине этого заряда:
  Единица измерения напряженности:
  [E] = 1 Н/Кл = 1 В/м
  5
  

• 6 слайд

  Напряженность электрического поля
  Напряженность электрического поля – векторная физическая величина.
  Направление вектора напряженности совпадает в каждой точке пространства с направлением силы, действующей на положительный пробный заряд.
  6
  

• 7 слайд

  Напряженность – силовая характеристика электрического поля
  Если в точке А заряд q > 0, то векторы напряженности и силы направлены в одну и ту же сторону;
  при q < 0 эти векторы направлены в противоположные стороны.
  
  От знака заряда q, на который действует поле, не зависит направление вектора напряженности, а зависит направление силы.
  7
  

• 8 слайд

  Напряженность электрического поля
  Напряженность электрического поля точечного заряда на расстоянии r от него.
  E
  r
  0
  8
  

• 9 слайд

  Принцип суперпозиции электрических полей
  
  Принцип суперпозиции полей: напряженность электрического поля, создаваемого системой зарядов в данной точке пространства, равна векторной сумме напряженностей электрических полей, создаваемых в той же точке зарядами в отдельности:
  Для наглядного представления электрического поля используют силовые линии.
  
  9
  

• 10 слайд

  Напряженность электрического поля
  Принцип суперпозиции полей: если в данной точке пространства различные заряженные частицы создают электрические поля, напряженности которых Е1,Е2,Е3 и т.д., то результирующая напряженность поля в этой точке равна векторной сумме напряженностей этих полей:
  E = E1 + E2 + …
  E1
  E2
  E
  10
  

• 11 слайд

  Напряженность электрического поля
  Линии напряженности (или силовые линии электрического поля) – это непрерывные линии, касательные к которым в каждой точке поля, через которую они проходят, совпадают с векторами напряженности.
  E
  E
  11
  

• 12 слайд

  Напряженность электрического поля
  A
  B
  A
  B
  12
  

• 13 слайд

  Задача №1. Какое направление в точке О имеет вектор напряженности электрического поля, созданного двумя одноименными зарядами?
  1.↓ 2. ↑ 3. ← 4. →
  13
  

• 14 слайд

  Задача №2. Определите напряженность поля в центре квадрата, в углах которого находятся заряды: (+q), (+q), (—q), (—q)?
  E2
  3
  1
  4
  2
  E1
  E4
  E3
  14
  

• 15 слайд

  
  Задача №3. На рисунке показано расположение двух неподвижных точечных электрических зарядов + 2q и – q.
  максимальное значение в точке А
  максимальное значение в точке В
  одинаковые значения в точках А и С
  одинаковые значения во всех трех точках
  Модуль вектора напряженности электрического поля этих зарядов имеет
  EA
  EB
  15
  

• 16 слайд

  Потенциалом электростатического поля φ в данной точке называется физическая величина, равная отношению потенциальной энергии WP заряда q, помещенного в данную точку поля, к величине этого заряда:
  
  
  
  
  Потенциал электростатического поля
  (Вольт)
  
  16
  

• 17 слайд

  Потенциал
  Если поле создано не одним, а несколькими источниками, то потенциал точки равен алгебраической сумме потенциалов исходных полей.
  17
  

• 18 слайд

  Потенциал
  Поверхности равного потенциала называют эквипотенциальными поверхностями.
  Эквипотенциальные поверхности перпендикулярны линиям напряженности.
  A
  B
  Е
  >
  A
  B
  Е
  18
  

• 19 слайд

  Потенциал
  R
  потенциал внутри и на поверхности заряженной сферы
  потенциал вне заряженной сферы
  r
  R
  19
  

• 20 слайд

  А. >100 В
  Б.  100 В
  В. 100 В
  Г. 0 В
  A
  B
  Е
  Задача№4. Потенциал точки А равен 100 В. Потенциал точки В?
  20
  

• 21 слайд

  А. 200 В
  Б. 100 В
  В. 50 В
  Г. 0 В
  Е
  А
  В
  Задача№5. Потенциал точки А равен 100 В. Чему равен потенциал точки В?
  21
  

• 22 слайд

  Задача№6. Заряд 1 создает в точке А потенциал 400 В, заряд 2 создает в этой точке потенциал –300 В. Итоговый потенциал в точке А равен
  А. –120000 В
  Б. 500 В
  В. 100 В
  Г. -100В
  -
  +
  А
  22
  

• 23 слайд

  Работа электрического поля по перемещению электрического заряда
  1
  2
  Е
  S
  Работа однородного электростатического поля по перемещению электрического заряда.
  F
  23
  

• 24 слайд

  Работа электрического поля по перемещению электрического заряда
  1
  2
  Е
  S
  F
  [U ] = В - напряжение
  24
  

• 25 слайд

  Работа электростатического поля по перемещению заряда
  
     Пусть пластины расположены вертикально, левая пластина B заряжена отрицательно, а правая D - положительно. Вычислим работу, совершаемую полем при перемещении положительного заряда q из точки 1, находящейся на расстоянии d1 от левой пластины, в точку 2, расположенную на расстоянии d2 от нее. Точки 1 и 2 лежат на одной силовой линии.
  Электрическое поле при перемещении заряда совершит положительную работу
  A = qE(d1 -d2) = - (qE d2 - qE d1)
  
  
  25
  

• 26 слайд

     Потенциальная энергия
  Работа электростатической силы не зависит от формы траектории точки ее приложения, эта сила является консервативной, и ее работа согласно формуле равна изменению потенциальной энергии, взятому с противоположным знаком:
  
  
  
  А = - (Wп2 - Wп1)
     Если поле совершает положительную работу, то потенциальная энергия заряженного тела в поле уменьшается. Одновременно согласно закону сохранения энергии растет его кинетическая энергия. И наоборот, если работа отрицательна то, потенциальная энергия растет, а кинетическая энергия уменьшается; частица тормозится.
  
  A = qEd
  26
  

• 27 слайд

  
  
  
  
  
  Задача №7. В однородном электрическом поле напряженностью 60 кВ/м переместили заряд 5 нКл. Перемещение, равное по модулю 20 см, образует угол 600 с направлением силовой линии. Найти работу поля, изменение потенциальной энергии взаимодействия заряда и поля и напряжение между начальной и конечной точками перемещения. Дать ответы на те же вопросы при перемещении отрицательного заряда.
  Дано
  Е = 60 кВ/м
  q = 5 нКл
  Ɩ = 20 см
  Найти:
  А=? ΔW=?
  U = ?
  Работа поля по перемещению заряда A = Eqd.
  d = lcos α. A = Eqlcosα. А = 60 · 103В/м · 5· 10−9 Кл · 0.2 м · cos 600  = 3 · 10−5 Дж. Изменение потенциальной энергии равно совершенной работе: ΔW = -A = -3 · 10−5 Дж (потенциальная энергия уменьшилась). Напряжение определим через напряженность поля: U = Ed = Elcos α, т.к. заряд перемещали под углом к направлению силовых линий. U = 60 · 103 В/м ·  0.2 м · cos 600 = 6000 В. В случае с отрицательным зарядом значения A и ΔW просто изменят знак.
  
  27
  

• 28 слайд

  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  Задача №8. Электрон переместился в ускоряющем электрическом поле из точки с потенциалом 200 В в точку с потенциалом 300 В. Найти изменение его потенциальной энергии, кинетическую энергию электрона и приобретенную скорость. Начальная скорость электрона равна нулю.
  
  Дано:
  φ1 = 200 В
  φ2 = 300 В
  q =1.6 · 10-19Кл
  m=9.1 · 10−31кг
  
  
  Найти
  ΔW = ? E = ?
  υ = ?
  Работа, совершенная полем при перемещении электрона, A12=q(φ2−φ1) =1.6 · 10-19Кл ·(300В —200В)= 1.6 ·10-17 Дж. Изменение потенциальной энергии электрона в поле:  ΔW = -A = -1.6 · 10−17 Дж. Это уменьшение компенсируется увеличением его кинетической энергии, что следует из закона сохранения энергии: E =1.6 · 10−17 Дж. Поскольку E = mυ2/2, то  υ = √(2E / m) = √(2 · 1.6 · 10–17 Дж /9.1 · 10–31 кг) = 6 · 106м/с = 6 Мм/с.
  
  
  Ответ: ΔW = -1.6 · 10−17 Дж. E = 1.6 · 10−17 Дж. υ = 6 · 106м/с.
  28
  

• 29 слайд

  Задача №9. Какую разность потенциалов должен пройти электрон, чтобы его скорость увеличилась от 10 до 30 Мм/с?
  
  Дано:
  υ1 = 10 Мм/с
  υ2 = 30 Мм/с
  q = 1.6 · 10-19 Кл
  m = 9.1 · 10−31 кг
  
  Найти
  U = ?
  
  Решение:
  Изменение кинетической энергии электрона: ΔE = mυ22 / 2 — mυ12 / 2
  = (9.1 · 10–31 кг · (30 · 106)2 м2/с2) / 2 -  (9.1 · 10–31 кг · (10 · 106)2 м2/с2) / 2 = 3.6 · 10−16 Дж. Это же изменение по закону сохранения энергии равняется работе, которую совершило при этом электрическое поле: ΔE = A = 3.6 · 10−16 Дж.
  U =  A / q = 3.6 · 10−16 Дж / -1.6 · 10-19Кл =
  -2250 В.
  Ответ:  U = -2250 В.
  
  29
  

• 30 слайд

  Спасибо за внимание!
  30