Электрический заряд. Электризация. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона.

Учитель физики высшей категории. Яковлев Юрий Яковлевич1 Одесская специализированная общеобразовательная школа І-ІІІ ступеней № 40, Одесского городского совета, Одесской области Электрический заряд. Электризация. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона.

Электродинамика. Электродинамика — это наука о свойствах и закономерностях поведения электромагнитного поля.2

Силы. Гравитационные силы. Электромагнитные силы3

4

5

6

Электризация тел - процесс, в результате которого тела приобретают свойства притягивать к себе другие тела.7

Электризация - это процесс приобретения макроскопическими телами электрического заряда.8

9

Электрический заряд - это физическая величина, характеризующая свойство частиц и тел вступать в электромагнитное взаимодействие.𝑞=1 Кл 10

Существует два рода зарядов: положительный и отрицательный. Наименьшим зарядом в природе является заряд электрона, который иногда называют элементарным зарядом.11

История изучения электричества. Бенджамин Франклин1706 — 1790 Предложил унитарную теорию электричества: Электричество — это некая невесомая жидкость. Избыток или недостаток некоего флюида отвечает за положительный и или отрицательный заряд.12

Роберт Симмер1707 — 1763 Шарль Дюфе1698 — 1739 Предложили дуалистическую теорию, согласно которой существовало два вида электричества. История изучения электричества13

Элементарный заряд. Элементарный заряд (заряд электрона):𝑞𝑒=1,6×10−19 Кл 𝑄=𝑁𝑞𝑒,  𝑁𝜖ℕ 14

Возможно ли «притянуть» струи воды пластмассовым гребнем?15

Закон сохранения заряда𝑞=𝑞𝑝 𝑞=𝑞𝑒 𝑞𝑝=−𝑞𝑒 𝑞=2𝑞𝑒 𝑞=2𝑞𝑝 𝑞=3𝑞𝑝 𝑞=4𝑞𝑝 𝑞=5𝑞𝑝 𝑞=3𝑞𝑒 𝑞=4𝑞𝑒 𝑞=5𝑞𝑒 𝑞1+𝑞2+…+𝑞𝑛=𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡 16

Основные выводы. Существуют два рода зарядов: положительные и отрицательные. Одноименные заряды отталкиваются, а разноименные заряды притягиваются. Закон сохранения электрического заряда: в изолированной системе алгебраическая сумма зарядов всех частиц остается величиной постоянной:𝑞1+𝑞2+…+𝑞𝑛=𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡 17

Закон кулона — основной закон электростатики. Электростатика — ветвь электродинамики, изучающая взаимодействие покоящихся зарядов. Сила взаимодействия между двумя покоящимися зарядами прямо пропорциональна величине зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.18

𝐹 19

Закон Кулона. Точечными зарядами обладают тела, размерами которых можно пренебречь по сравнению с расстоянием между ними.𝑭=𝒌𝒒𝟏𝒒𝟐𝒓𝟐 𝑭=𝒌𝒒𝟏𝒒𝟐𝒓𝟐 𝑭=𝒌𝒒𝟏𝒒𝟐𝒓𝟐 𝑑 𝑑 𝑟 𝑟≫𝑑 Точечный заряд𝑟 Закон Кулона: сила взаимодействия двух точечных, неподвижных, зарядов в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.𝐹=𝑘𝑞1𝑞2𝑟2 20

𝐹6,5 𝐹5,6 𝐹2,1 𝐹1,2 𝐹1,2=−𝐹2,1 𝐹5,6=−𝐹6,5 21

𝐹4,3 𝐹3,4 𝐹3,4=−𝐹4,3 22

Шарль Кулон1736 — 1806 Единица электрического заряда[ 𝑞 ]= Кл  𝐹=𝑘𝑞1𝑞2𝑟2 𝐼=1 А 𝑞=1 Кл 𝑡=0,1 с 𝑡=0,2 с 𝑡=0,3 с 𝑡=0,5 с 𝑡=0,7 с 𝑡=0,8 с 𝑡=1 с 𝑘=𝐹𝑟2𝑞1𝑞2 [ 𝑘 ]= Н×м2 Кл2  23

𝐹к=𝑘𝑞1𝑞2𝑟2 200 м 𝐹т=𝑚𝑔 𝑚≈23 т 𝐹к≈𝐹т 1 Кл −1 Кл 24

Закон Кулона. Закон всемирного тяготения𝐹=𝑘𝑞1𝑞2𝑟2 𝐹=𝐺𝑚1𝑚2𝑟2 𝑟 𝑚1 𝑚2 𝑟 𝑞1 𝑞2 25

Одинаковый ли электрический заряд приобретают?Стеклянная палочка, потертая о шелк. Эбонитовая палочка, потертая о шерсть26

27

28

1 Свойство. Существуют два вида электрических зарядов - положительные и отрицательные. Стекло «+»Шелк "-"Эбонит "-"Шерсть «+»29

Андре Ампер1775 — 1836«Так как мне пришлось бы постоянно говорить о двух противоположных направлениях, по которым текут оба электричества, то, во избежание излишних повторений, после слов «направление электрического тока», я буду всякий раз подразумевать направление положительного электричества». История изучения электричества30

31

Противоположных знаков - притягиваются2 Свойство. Тела, имеющие заряды: Одного знака - отталкиваются32

33

Электрический заряд не существует отдельно от частицы. Носителем электрического заряда есть частичка;3 Свойство. Электрон «—»Протон «+»Нейтрон34

Электрический заряд является дискретным4 Свойство𝒒=𝑵𝒆 q — заряд тела. N — целое числоe — элементарный заряд35

𝑞𝑝=+1,6∙10−19 Кл Носителем элементарного отрицательного заряда является электрон: Электрон «—»Протон «+»𝑒=−1,6∙10−19 Кл Носителем наимейшего положительного заряда является протон:36

5 Свойство. Микрочастицы и макроскопические тела могут иметь заряд+5еееее+5ееееее+5ееее. Положительный. Отрицательный. Быть нейтральными37

1. Определите знаки зарядов шариков38

1. Определите знаки зарядов шариков39

Два равных по модулю разноимённых точечных заряда взаимодействуют с силой, равной 10 Н. Определите величину этих зарядов, если они находятся на расстоянии 5 м друг от друга.5 м 𝑞1 𝑞2 Дано: 𝑞 − ? 𝐹=10 Н 𝑟=5 м 10 Н 5 м 𝑞1=𝑞2 𝐹=𝑘𝑞1𝑞2𝑟2 𝑞1=𝑞2=𝑞 𝐹=𝑘𝑞2𝑟2 𝑞=𝑞1=𝑞2=𝐹𝑟2𝑘 =10×529×109≈167 мк. Кл 40

Шарик с зарядом 4 мк. Кл неподвижно висит на шелковой нити. Снизу к нему подводят второй шарик с зарядом –100 н. Кл, так что центры обоих шариков лежат на одной прямой. В результате этого, сила натяжения нити увеличивается вдвое. Расстояние между шариками составляет 8 см. Найдите массу первого шарика. Дано: 𝑚 − ? 𝑇2𝑇1=2 𝑟=8 см 𝑞1=4 мк. Кл 𝑞2=−100 н. Кл 𝑇1 𝑚𝑔 𝑚𝑔 𝐹к 𝑇2 СИ4 мк. Кл −100 н. Кл 8 см 4×10−6 Кл −10−7 Кл 0,08 м 𝑇1=𝑚𝑔 𝑇2=𝑚𝑔+𝐹к 41

Шарик с зарядом 4 мк. Кл неподвижно висит на шелковой нити. Снизу к нему подводят второй шарик с зарядом –100 н. Кл, так что центры обоих шариков лежат на одной прямой. В результате этого, сила натяжения нити увеличивается вдвое. Расстояние между шариками составляет 8 см. Найдите массу первого шарика. Дано: 𝑚 − ? 𝑇2𝑇1=2 𝑟=0,08 м 𝑞1=4×10−6 Кл 𝑞2=−10−7 Кл 𝑇1=𝑚𝑔 𝑇2=𝑚𝑔+𝐹к 𝑇1 𝑚𝑔 𝑚𝑔 𝐹к 𝑇2 𝑇2𝑇1=𝑚𝑔+𝐹к𝑚𝑔  2=1+𝐹к𝑚𝑔 ⇒𝐹к=𝑚𝑔 42

Шарик с зарядом 4 мк. Кл неподвижно висит на шелковой нити. Снизу к нему подводят второй шарик с зарядом –100 н. Кл, так что центры обоих шариков лежат на одной прямой. В результате этого, сила натяжения нити увеличивается вдвое. Расстояние между шариками составляет 8 см. Найдите массу первого шарика. Дано: 𝑚 − ? 𝑇2𝑇1=2 𝑟=0,08 м 𝑞1=4×10−6 Кл 𝑞2=−10−7 Кл 𝑇1 𝑚𝑔 𝑚𝑔 𝐹к 𝑇2 𝐹к=𝑚𝑔 𝑚𝑔=𝑘𝑞1𝑞2𝑟2 𝑚=𝑘𝑞1𝑞2𝑔𝑟2 𝑚=9×1094×10−6×10−79,8×0,082 =0,057 кг =57 г 43

Два одинаковых шарика висят на нитях так, как показано на рисунке. После того, как шарикам сообщили заряды, равные 0,3 мк. Кл, они разошлись на расстояние, равное 36 см. Если натяжение на каждой нити равно 45 м. Н, то чему равен угол альфа, указанный на рисунке?𝛼 𝛼 36 см Дано: 𝛼 − ? 𝑇1=45 м. Н 𝑟=36 см 𝑞1=0,3 мк. Кл 𝑞2=0,3 мк. Кл СИ0,3 мк. Кл 36 см 3×10−7 Кл 3×10−7 Кл 0,36 м 𝑇2=45 м. Н 45 м. Н 0,045 Н 0,045 Н 44

Два одинаковых шарика висят на нитях так, как показано на рисунке. После того, как шарикам сообщили заряды, равные 0,3 мк. Кл, они разошлись на расстояние, равное 36 см. Если натяжение на каждой нити равно 45 м. Н, то чему равен угол альфа, указанный на рисунке?𝛼 𝛼 36 см Дано: 𝛼 − ? 𝑇1=0,045 Н 𝑟=0,36 м 𝑞1=3×10−7 Кл 𝑞2=3×10−7 Кл 𝑇2=0,045 Н 𝑇1 𝑇2 𝑚𝑔 𝑚𝑔 𝐹к 𝐹к 𝑥 𝑦 𝐹1+𝐹2+…+𝐹𝑛=0 Условие равновесия:𝑋:𝐹к−𝑇1sin𝛼=0 sin𝛼=𝐹к𝑇1 sin𝛼=𝑘𝑞1𝑞2𝑇1𝑟2 45

Два одинаковых шарика висят на нитях так, как показано на рисунке. После того, как шариками сообщили заряды, равные 0,3 мк. Кл, они разошлись на расстояние, равное 36 см. Если натяжение на каждой нити равно 45 м. Н, то чему равен угол альфа, указанный на рисунке?𝛼 𝛼 36 см Дано: 𝛼 − ? 𝑇1=0,045 Н 𝑟=0,36 м 𝑞1=3×10−7 Кл 𝑞2=3×10−7 Кл 𝑇2=0,045 Н 𝑇1 𝑇2 𝑚𝑔 𝑚𝑔 𝐹к 𝐹к 𝑥 𝑦 𝛼=arcsin𝑘𝑞1𝑞2𝑇1𝑟2 sin𝛼=𝑘𝑞1𝑞2𝑇1𝑟2 𝛼≈14° 46

Основные выводы. Основной закон электростатики (закон Кулона): сила взаимодействия между двумя точечными, неподвижными, зарядами в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей этих зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними:𝐹=𝑘𝑞1𝑞2𝑟2 Точечный заряд — это заряд, находящийся на материальной точке. Единицей электрического заряда является кулон: 𝑞 = Кл  47

Заряд в 1 Кл — это заряд, проходящий через поперечное сечение проводника за 1 с, при силе тока в 1 А:1 Кл=1 А×1 с𝑘=9×109 Н×м2 Кл2𝑞𝑒=1,6×10−19 Кл Основные выводы48

49 Домашнее задание:читать § ; решить упр.

50 Физика и труд. Всё перетрут!