Для всех учителей из 37 347 образовательных учреждений по всей стране

Скидка до 75% на все 778 курсов

Выбрать курс
версия для слабовидящих
Каждую неделю мы делим 100 000 ₽ среди активных педагогов. Добавьте свои разработки в библиотеку “Инфоурок”
Добавить авторскую разработку
и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ №ФС77-60625 от 20.01.2015
Инфоурок Видеоуроки Физика 10 класс Электрическое поле. Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции полей

Электрическое поле. Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции полей

Описание видеоурока

Закон взаимодействия неподвижных электрических зарядов был установлен экспериментально. Обсудим эксперименты.
1)    Поместим заряженный электроскоп под купол и выкачаем воздух. На листочках электроскопа заряд сохранился. Следовательно, в передаче электрического взаимодействия воздух не участвует.
2)    Даже при отсутствии непосредственного контакта, гильза взаимодействует, притягиваясь к заряженной палочке. Следовательно, заряженные тела способны взаимодействовать друг с другом на расстоянии.
3)    По мере приближения палочки к гильзе угол отклонения нити от вертикали увеличивается. Следовательно, чем ближе гильза к источнику электрического поля, тем с большей силой действует на неё это поле.
Но оставался нерешенным вопрос, как осуществляется это взаимодействие. Согласно теории действия на расстоянии одно тело действует на другое непосредственно через пустоту, и это действие передается мгновенно. Теория близкодействия утверждает, что любое взаимодействие осуществляется с помощью промежуточных агентов и распространяется с конечной скоростью. После длительной борьбы теория близкодействия одержала окончательную победу.
Решительный поворот к представлению о близкодействии был сделан великими английскими учеными-физиками Майклом Фарадеем и Джеймсом Клерком Максвеллом
Согласно идее Фарадея электрические заряды не действуют друг на друга непосредственно. Каждый из них создает в окружающем пространстве электрическое поле. Поле одного заряда действует на другой заряд и наоборот. По мере удаления от заряда поле ослабевает. Первоначально эта идея выражала лишь уверенность Фарадея в том, что действие одного тела на другое через пустоту невозможно.
Основываясь на идеях Фарадея, Джеймс Клерк Максвелл сумел теоретически доказать, что электромагнитные взаимодействия должны распространятся в пространстве с конечной скоростью. Максвелл нашел, что скорость распространения электромагнитных взаимодействий равна скорости света в вакууме, то есть 300 000 км/с. Электромагнитное поле обнаруживает себя как нечто реально существующее. Например, радиосвязью мы называем передачу информации с помощью электромагнитных волн.
Электрическое поле часто возникает возле телевизионного экрана (относится к телевизорам с ЭЛТ) при включении или выключении телеприёмника. Это поле можно почувствовать по его действию на волоски на руках или лице.
Электрическое поле существует реально: его свойства можно исследовать опытным путем. Но мы не можем сказать, из чего это поле состоит. Здесь мы доходим до границы того, что известно науке. О природе электрического поля мы можем сказать лишь следующее:
во-первых, поле материально; оно существует независимо от нас, от наших знаний о нем;
во-вторых, поле обладает определенными свойствами, которые не позволяют его спутать ни с чем другим в окружающем мире. Следует знать, что существуют различные виды материи и каждому из них присущи свои законы.
Под действием электрической силы, частица, оказавшись в электрическом поле, приобретает ускорение, определяемое согласно второму закону Ньютона отношением силы электрического поля к массе заряда.
Электрическое поле неподвижных зарядов называют электростатическим. Оно не меняется со временем и создается только электрическими зарядами, имея неразрывную связь.
Электрическое поле обнаруживается по силам, действующим на заряд. Если поочередно помещать в одну и ту же точку поля небольшие заряженные тела и измерять силы, то обнаружится, что сила, действующая на заряд со стороны поля прямо пропорциональна этому заряду. Поэтому отношение силы, действующей на помещаемый в данную точку поля заряд, к этому заряду для каждой точки поля не зависит от этого заряда и может рассматриваться как характеристика поля. Эту характеристику называют напряженностью электрического поля. Напряженность поля равна отношению силы, с которой поле действует на точечный заряд, к этому заряду.
Решим задачу. В некоторой точке поля на заряд (2 нанокулон)2нКл действует сила 0,4 (четыре десятых микроньютон) мкН. Найти напряженность поля в этой точке. 
Решение: Воспользуемся определением напряженности электрического поля, подставим данные и получим ответ: напряженность поля равна 200 вольт на метр.
Направление вектора напряженности совпадает с направлением силы, действующей на положительный заряд, и противоположно направлению силы, действующей на отрицательный заряд.
Модуль напряженности поля точечного заряда (кю) q  на расстоянии (эр) r  от него прямо пропорционален отношению  модуля величины точечного заряда к квадрату расстояния от него с коэффициентом пропорциональности Кулона, равным один к четыре пи эпсилон нулевое.
Если на тело действуют несколько сил, то согласно законам механики результирующая сила равна геометрической сумме сил.  На электрические заряды действуют силы со стороны электрического поля. Значит, напряженности электрических полей тоже складываются геометрически. В этом состоит принцип суперпозиции полей, который формулируется так: если в данной точке пространства различные заряженные частицы создают электрические поля, напряженности которых (е1, е2, е3)
Ē1Ē2Ē3 и т.д., то результирующая напряженности поля в этой точке равна их сумме. 
Мы получим некоторое представление о распределении поля, если нарисуем векторы напряженности поля в нескольких точках пространства. Картина будет более наглядной, если нарисовать непрерывные линии, касательные к которым в каждой точке, через которую они проходят, совпадают с векторами напряженности. Эти линии называют силовыми линиями электрического поля или линиями напряженности. Силовые линии электрического поля непрерывны и никогда не пересекаются. Они всегда начинаются на положительном заряде и заканчиваются на отрицательном или уходят в бесконечность.
Введение электрического поля позволяет разделить задачу вычисления сил взаимодействия заряженных частиц на две части. Сначала вычисляют напряженность поля, созданного зарядами, а затем по известной напряженности определяют силы. Такое разделение задачи облегчает расчеты сил.
Например, решим задачу.
Заряды (кю1 в десять нанокулонов) q1 = 10 нКл и (кю2 в двадцать нанокулонов) q2 = 20 нКл расположены в точках А и В. Найти напряженность поля в точках С и D, если АС =10 см, СВ = ВD = 5 см.
Решение. В точке С: согласно принципу суперпозиции напряженность равна сумме напряженностей в точке А и В.  Так как векторы направлены в противоположные стороны, надо из большей по абсолютной величине напряженности вычесть меньшую.  Напряженность, создаваемая зарядом q1 пропорциональна отношению величины заряда кю1 к длине отрезка АС; зарядом q2 – отношению заряда кю2 к длине отрезка СВ.                   
Проведем расчеты, подставив данные, получим Е1= 9000 Н/Кл; Е2=70000 Н/Кл.
Чтобы узнать напряженность поля в точках С и D, мы от Е2 отнимем Е1.  
Ответ:61000 ньютон на кулон.

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.