Электрическое поле. Напряженность. Принцип суперпозиции поля. Электрическое поле. Принцип суперпозиции поля. Поле точечного заряда.

Учитель физики высшей категории. Яковлев Юрий Яковлевич1 Одесская специализированная общеобразовательная школа І-ІІІ ступеней № 40, Одесского городского совета, Одесской области. Электрическое поле. Напряженность. Принцип суперпозиции поля. Электрическое поле. Принцип суперпозиции поля. Поле точечного заряда.

Близкодействие и дальнодействие. Электрическое поле2

Шарль Кулон1736 — 1806 Закон Кулона𝑭=𝒌𝒒𝟏𝒒𝟐𝒓𝟐 Закон Кулона: сила взаимодействия двух точечных зарядов в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними:3

Теории о взаимодействии. Теория близкодействия. Теория дальнодействия. Взаимодействие осуществляется посредством переносчиков взаимодействия. Взаимодействие осуществляется мгновенно через пустоту4

Теория близкодействия5

Теория близкодействия6

Теория близкодействия. ЭФИРЭФИРРене Декарт1596 — 16507

Теория близкодействия. Исаак Ньютон1642 — 17278

Теория дальнодействия9

Теория дальнодействия10

Джеймс Максвелл1831 — 1879 Майкл Фарадей1791 — 1867 Взаимодействие между электрическими зарядами происходит с помощью посредников!Взаимодействие между электрическими зарядами не происходит мгновенно!Существуют переносчики электромагнитного взаимодействия!11

Электрическое поле. Электрическое поле — это особая форма материи, которая создается электрическими зарядами и оказывает воздействие на другие заряды. 12

Электрическое поле. Электрическое поле — это особая форма материи, которая создается электрическими зарядами и оказывает воздействие на другие заряды. В результате исследований взаимодействий движущихся зарядов было доказано существование электромагнитных полей. Q13

Джеймс Максвелл1831 — 1879 Скорость распространения электромагнитного взаимодействия вполне определена:𝑐=3×108 м/с 14

Теории о взаимодействии. Теория близкодействия. Теория дальнодействия. Взаимодействие осуществляется посредством переносчиков взаимодействия. Взаимодействие осуществляется мгновенно через пустоту15

16

17style.colorfillcolorfill.typefill.on

18style.colorfillcolorfill.typefill.on

19

ПОЛЕОсобая форма материи. Не состоит из переносчиков. Электрическое поле. Действует на электрические заряды20

Электростатическое поле — это электрическое поле, которое создается неподвижными электрическими зарядами. Электростатическое поле возникает вокруг любого неподвижного электрического заряда и сохраняет свои свойства с течением времени.21

Основные выводы. Электрическое поле — это особая материя, обладающая определенными свойствами и действующая на любые электрические заряды. Электростатическое поле — это электрическое поле, которое создается неподвижными электрическими зарядами.22

Электрическое поле. Электрическое поле — это особая форма материи, которая создается электрическими зарядами и оказывает воздействие на другие заряды. Напряженность — количественная характеристика электрического поля. 23

Напряженность электрического поля𝒒𝟏 𝒒𝟐 𝐹=𝑘𝑞1𝑞2𝑟2 𝐹𝑞2=𝑘𝑞1𝑟2 Напряженность электрического поля — это отношение силы, действующей на заряд, помещаемый в данную точку поля к величине этого заряда: 𝐸=𝐹𝑞  𝐸 = НКл  𝒒 24

Напряженность электрического поля. Напряженность электрического поля точечного заряда в данной точке: 𝒒𝟎 𝒓 𝐸=𝐹𝑞=𝑘𝑞0𝑟2 25

Напряженность электрического поля. Напряженность электрического поля точечного заряда в данной точке: 𝒒𝟎 𝒓 𝒒𝟎 𝐸=𝐹𝑞=𝑘𝑞0𝑟2 26

Напряженность электрического поля. Напряженность электрического поля точечного заряда в данной точке: 𝐸=𝐹𝑞=𝑘𝑞0𝑟2 𝒒 𝐹 𝐹=𝐸𝑞 𝒒𝟎 27

Напряженность электрического поля. Напряженность электрического поля точечного заряда в данной точке: 𝐸=𝐹𝑞=𝑘𝑞0𝑟2 𝒒 𝐹 𝐹=𝐸𝑞 𝒒𝟎 𝒒𝟎 28

Принцип супер позиции полей. Принцип суперпозиции полей: если в данной точке пространства различные заряженные частицы создают электрические поля, с определенными напряженностями, то результирующая напряженность поля в этой точке будет равна векторной сумме напряженностей этих полей.𝐹=𝐹1+𝐹2+𝐹3 𝑞0 𝑞1 𝑞3 𝑞2 𝐹1 𝐹2 𝐹3 𝐸=𝐸1+𝐸2+𝐸3 𝐹𝑞0=𝐹1𝑞0+𝐹2𝑞0+𝐹3𝑞0 29

На рисунке указан точечный заряд 𝒒𝟏, напряженность поля которого в точке A равна 2000 Н/Кл. Обозначьте на рисунке силу, действующую на заряд 𝒒𝟐. Также, найдите модуль силы, действующей на заряд 𝒒𝟐, если точка A находится ровно посередине между зарядами 𝒒𝟏 и  𝒒𝟐. 𝑞1 𝑞2=600 мк. Кл 𝑨 𝑩 Дано: 𝐹1,2 − ? 𝐸1𝐴=2000 Н/Кл 𝑞2=600 мк. Кл 2000 Н/Кл 𝑟1=𝑟2 600 мк. Кл 𝑟1 𝑟2 𝐹2,1 𝐹1,2 𝐸1 𝐸2 𝐸=𝑘𝑞𝑟2 𝐸1𝐴=𝑘𝑞1𝑟12 𝐸1𝐵=𝑘𝑞12𝑟12=𝐸1𝐴4 𝐸1𝐵=𝐹1,2𝑞2⇒𝐹1,2=𝐸1𝐵𝑞2 𝐹1,2=𝐸1𝐴4𝑞2=20004×600×10−6=0,3 Н 30

Величины точечных зарядов 𝒒𝟏 и 𝒒𝟑 указаны на рисунке. Расстояние между зарядами 𝒒𝟏 и 𝒒𝟑 составляет 0,5 м. Найдите такое положение заряда 𝒒𝟐, при котором он будет находиться в состоянии покоя. 𝑞3=200 мк. Кл 𝑞1=500 мк. Кл 𝑞2 𝑟 Дано: Положение равновесия 𝑞2  𝑞1=500 мк. Кл 𝑟=0,5 м 200 мк. Кл 𝑞3=200 мк. Кл 500 мк. Кл 0,5 м 𝐹2=𝑞2𝐸1,3 𝐸1,3=0 Для равновесия: 𝑨 𝐸1𝐴+𝐸3𝐴=0 𝐸1 𝐸3 𝐸1𝐴−𝐸3𝐴=0 𝐸1𝐴=𝐸3𝐴 31

Величины точечных зарядов 𝒒𝟏 и 𝒒𝟑 указаны на рисунке. Расстояние между зарядами 𝒒𝟏 и 𝒒𝟑 составляет 0,5 м. Найдите такое положение заряда 𝒒𝟐, при котором он будет находиться в состоянии покоя. Дано: Положение равновесия 𝑞2  𝑞1=500 мк. Кл 𝑟=0,5 м 𝑞3=200 мк. Кл 𝑞3 𝑞1 𝑞2 𝑟 𝑨 𝐸1 𝐸3 𝐸1𝐴=𝐸3𝐴 𝑟1 𝑟3 𝑘𝑞1𝑟12=𝑘𝑞3𝑟32 𝑞1𝑟12=𝑞3𝑟32 𝑟1+𝑟3=𝑟 𝑟3=𝑟−𝑟1 𝑟32𝑟12=𝑞3𝑞1 𝑟−𝑟12𝑟12=𝑞3𝑞1 32

Величины точечных зарядов 𝒒𝟏 и 𝒒𝟑 указаны на рисунке. Расстояние между зарядами 𝒒𝟏 и 𝒒𝟑 составляет 0,5 м. Найдите такое положение заряда 𝒒𝟐, при котором он будет находиться в состоянии покоя. Дано: Положение равновесия 𝑞2  𝑞1=500 мк. Кл 𝑟=0,5 м 𝑞3=200 мк. Кл 𝑟−𝑟12𝑟12=𝑞3𝑞1 𝑟2−2𝑟𝑟1+𝑟12𝑟12=𝑞3𝑞1 𝑟2𝑟12−2𝑟𝑟1+1=𝑞3𝑞1 𝑟2𝑟12−2𝑟𝑟1+1−𝑞3𝑞1=0 (1−𝑞3𝑞1)𝑟12−2𝑟𝑟1+𝑟2=0 𝑎𝑥2       +𝑏𝑥     +𝑐=0 𝑥=−𝑏±𝑏2−4𝑎𝑐2𝑎 𝑟11=1,36 м 𝑟12=0,3 м 𝑟3=𝑟−𝑟1=0,2 м 33

Величины точечных зарядов 𝒒𝟏 и 𝒒𝟑 указаны на рисунке. Расстояние между зарядами 𝒒𝟏 и 𝒒𝟑 составляет 0,5 м. Найдите такое положение заряда 𝒒𝟐, при котором он будет находиться в состоянии покоя. Дано: Положение равновесия 𝑞2  𝑞1=500 мк. Кл 𝑟=0,5 м 𝑞3=200 мк. Кл 𝑞3 𝑞1 𝑞2 30 см 20 см 34

Два равных по модулю заряда находятся в вершинах равностороннего треугольника, сторона которого равна 2 м. Найдите модуль и направление напряженности в третьей вершине треугольника, если модуль заряда равен 150 н. Кл. Дано: 𝐸 − ?  𝑞1=150 н. Кл 𝑎=2 м 𝑞2=−150 н. Кл 150 н. Кл 2 м 𝑞1 𝑞2 𝐸2 𝐸1 𝐸1 𝐸 60° 60° 60° 𝐸=𝐸1+𝐸2 𝛼 𝐸=𝐸12+𝐸22−𝐸1𝐸2cos𝛼 𝐸=2𝐸12−2𝐸12cos𝛼 𝐸1=𝐸2=𝑘𝑞1𝑟2 𝛼=180−120=60° 𝑟=𝑎 35

Дано: 𝐸 − ?  𝑞1=150 н. Кл 𝑎=2 м 𝑞2=−150 н. Кл 𝑞1 𝑞2 𝐸2 𝐸1 𝐸1 𝐸 60° 60° 60° 𝛼 𝐸=𝐸12 (1−cos60°) 𝐸1=𝐸2=𝑘𝑞1𝑎2 𝐸=𝑘𝑞1𝑎22 (1−cos60°) 𝐸=9×109×150×10−92221−cos60° =337,5 Н/Кл Два равных по модулю заряда находятся в вершинах равностороннего треугольника, сторона которого равна 2 м. Найдите модуль и направление напряженности в третьей вершине треугольника, если модуль заряда равен 150 н. Кл.36

Основные выводы. Количественно охарактеризовать электрическое поле можно такой величиной, как напряженность. Напряженность электрического поля — это отношение силы, действующей на помещаемый в данную точку поля заряд, к величине этого заряда:𝐸=𝐹𝑞Напряженность направлена так же, как и сила Кулона. 37

Основные выводы. Принцип суперпозиции полей: если в данной точке пространства различные заряженные частицы создают электрические поля, с определенными напряженностями, то результирующая напряженность поля в этой точке будет равна векторной сумме напряженностей этих полей.𝐸=𝐸1+𝐸2+…+𝐸𝑛 38

Силовые линии электрического поля. Напряженность заряженного шара39

Линии напряженности. Линии напряженности (силовые линии) электрического поля — это непрерывные линии, касательные к которым в каждой точке, через которую они проходят, совпадают с направлением векторов напряженности.1 2 40

41

Однородное поле. Однородное электрическое поле — это поле, линии напряженности которого, параллельны друг другу и расположены с одинаковой густотой.2 1 42

𝑅 𝑄 𝐸=𝑘𝑄𝑟2 𝐸=0 43

𝑅 𝑄 𝑟 𝐸𝑟=𝑘𝑄𝑟2, 𝑟≥𝑅0, 𝑟<𝑅 𝑅 𝑄 𝑟 𝐸𝑟=𝑘𝑄𝑟2, 𝑟≥𝑅𝑘𝑄𝑟𝑅3, 𝑟<𝑅 44

𝐸 𝑟 𝑅 Сфера𝐸 𝑟 𝑅 Шар0045

Пылинка массой 𝟔×𝟏𝟎−𝟔 кг неподвижно висит в однородном поле между параллельными противоположно заряженными пластинами. Если модуль напряженности электрического поля между пластинами составляет 300 Н/Кл, то каков заряд пылинки? 𝑚𝑔 𝐹к Дано: 𝑞 − ? 𝐸=300 Н/Кл 𝑚=6×10−6 кг 300 Н/Кл 6×10−6 кг 𝐹к=𝑚𝑔 𝐹к=𝐸𝑞 𝐸𝑞=𝑚𝑔 𝑞=𝑚𝑔𝐸 𝑞=6×10−6×9,8300=2×10−7 Кл 𝑞=−200 н. Кл 46

Шар обладает зарядом 0,4 мк. Кл, который равномерно распределен по всему объёму шара. На точечный заряд, равный 800 н. Кл, действует кулоновская сила, модуль которой равен 0,2 м. Н. Определите, находится ли данный заряд внутри шара или нет? Расстояние между центром шара и точечным зарядом составляет 60 см. Дано: 𝑟>𝑅?  𝑄=0,4 мк. Кл 𝑟=60 см 𝑞=800 н. Кл 0,4 мк. Кл 𝐹=0,2 м. Н СИ4×10−7 Кл 8×10−7 Кл 2×10−4 Н 0,6 м 800 н. Кл 0,2 м. Н 60 см 𝑄 𝑞 𝑟 𝑅 𝐸𝑟=𝑘𝑄𝑟2, 𝑟≥𝑅𝑘𝑄𝑟𝑅3, 𝑟<𝑅 𝐸1=𝐹𝑞 𝐸1=2×10−48×10−7=250 Н/Кл 47

Шар обладает зарядом 0,4 мк. Кл, который равномерно распределен по всему объёму шара. На точечный заряд, равный 800 н. Кл, действует кулоновская сила, модуль которой равен 0,2 м. Н. Определите, находится ли данный заряд внутри шара или нет? Расстояние между центром шара и точечным зарядом составляет 60 см. Дано: 𝑟>𝑅?  𝑄=4×10−7 Кл 𝑟=0,6 м 𝑞=8×10−7 Кл 𝐹=2×10−4 Н 𝐸𝑟=𝑘𝑄𝑟2, 𝑟≥𝑅𝑘𝑄𝑟𝑅3, 𝑟<𝑅 𝐸1=250 Н/Кл 𝐸2=𝑘𝑄𝑟2=9×109×4×10−70,62=10000 Н/Кл 𝑄 𝑞 𝑟 𝑅 𝐸1=𝑘𝑄𝑟𝑅3 𝑄 𝑞 𝑟 𝑅 48

Основные выводы. Линии напряженности (силовые линии) электрического поля — это непрерывные линии, касательные к которым в каждой точке, через которую они проходят, совпадают с направлением векторов напряженности. Однородное поле — это поле, линии напряженности которого, параллельны друг другу и расположены с одинаковой густотой. {69 CF1 AB2-1976-4502-BF36-3 FF5 EA218861}Напряженность сферы, 𝑬(𝒓)Напряженность шара, 𝑬(𝒓)𝑟<𝑅𝑟≥𝑅𝑟<𝑅𝑟≥𝑅𝐸𝑟=0𝐸𝑟=𝑘𝑄𝑟2𝐸𝑟=𝑘𝑄𝑟𝑅3𝐸𝑟=𝑘𝑄𝑟2{69 CF1 AB2-1976-4502-BF36-3 FF5 EA218861}49

50 Домашнее задание:читать § ; решить упр.