Презентація "Основи електростатики"

Вище професійне училище № 94 Тема: Робота електричного поля під час переміщення заряду. Група 1 ЕПідготувала: викладач спец.дисциплін II категорії ПАЩЕНКО П. О. «ЕЛЕКТРОТЕХНІКА З ОСНОВАМИ ПРОМИСЛОВОЇ ЕЛЕКТРОНІКИ»Професія: «Електромонтер з ремонту та обслуговування електроустаткування»

План 1. Повторення Закону Кулона.2. Близькодія та дія на відстані.3. Електричне поле.4. Напруженість електричного поля.5. Графічне зображення електричних полів, принцип суперпозиції.

(1736 - 1806)Закон Кулона. Два нерухомі точкові електричні заряди взаємодіють із силою, прямо пропорційною добуткові цих зарядів і обернено пропорційною квадрату відстані між ними. Сили взаємодії заряджених тіл за числовим зна-ченням однакові і спрямовані вздовж прямої, яка з'єднує ці тіла.

F – сила взаємодії, [Н].q1, q2 – заряди, [Кл] r – відстань між зарядами, [м] 1 кулон (1 Кл) – це заряд, який проходить за 1 с через поперечний переріз провідника при силі струму 1 А. Визначити значення k можна вимірявши силу взаємодії двох відомих зарядів, які знаходяться у вакуумі на відомій відстані один від одного, можна за формулою закону Кулона, тобто Закон Кулона

Визначити значення k можна так. Вимірявши силу взаємодії двох відомих зарядів, які знаходяться у вакуумі на відомій відстані один від одного, можна за формулою закону Кулона, тобто На основі таких дослідів встановлено, що в системі СІ Звичайно коефіцієнт записують у вигляді де . Тоді закон Кулона в одиницях СІ можна записати так: .

Практична частина. ЗАДАЧА НА НАПРУЖЕНІСТЬ ЕЛЕКТРИЧНОГО ПОЛЯУ вершинах при гострих кутах ромба, складеного із двох рівносторонніх трикутників зі сторонами l = 25 см, розташовані точкові заряди q1 = q2 = 2,5 · 10-9 Кл. У вершині при одному з тупих кутів ромба розташований точковий заряд q3 = -5 · 10-9 Кл. Визначте напруженість електричного в четвертій вершині ромба. Розв'язання. У четвертій вершині ромба кожний із трьох зарядів q1, q2 і q3 створює своє поле, напруженості яких дорівнюють , , і відповідно. Згідно із принципом суперпозиції результуюча напруженість у точці A дорівнює векторній сумі напруженостей: .

Оскільки поле створює система точкових зарядів, то модуль напруженості поля кожного заряду визначають за формулою: . Отже, ,Модуль результуючої напруженості E' полів, створених зарядами q1 і q2, дорівнює , де = 60°. Практична частина

Тоді модуль напруженості E в четвертій вершині ромба (точці A) дорівнює: Визначимо значення шуканої величини: . . Відповідь: напруженість поля в четвертій вершині ромба дорівнює 360 Н/Кл і напрямлена до заряду q3. Практична частина

Електричне поле. Робота електричного поля під час переміщення заряду.

При переміщенні точкового заряду q в електричному полі електричні сили здійснюють роботу. Ця робота при малому переміщені дорівнює: Таким чином, робота на малому переміщенні залежить тільки від відстані r між зарядами та його зміною Δr.

Потенційна енергія заряду q, розміщеного в електростатичному полі, пропорційна величині цього заряду. Фізичну величину, яка дорівнює відношенню потенційної енергії електричного заряду в електростатичному полі до величини цього заряду, називають потенціалом φ електричного поля: Потенціал φ є енергетичною характеристикою електростатичного поля. В Міжнародній системі одиниць (Сі) одиницею потенціалу є вольт (В). 1 В = 1 Дж / 1 Кл.

В багатьох задачах електростатики при обчисленні потенціалів за опорну точку (0) краще прийняти нескінченно видалену точку. В цьому випадку поняття потенціалу може бути визначено наступним чином: потенціал поля в даній точці простору = роботі, яку виконують електричні сили при видаленні одиничного позитивного заряду з даної точки в нескінченість. В СІ робота вимірюється в джоулях, а заряд — у кулонах, отже, одиниця потенціалу дорівнює 1 Дж/Кл. Цю одиницю названо вольтом (В). Таким чином, вольт дорівнює різниці потенціалів між двома точками електричного поля, якщо для переміщення між ними електричного заряду в один кулон треба виконати роботу, що дорівнює одному джоулю.

Напруженістю електричного поля Е – напруженість, [Н/Кл в даній його точці називають векторну фізичну величину, що чисельно дорівнює відношенню сили, з якою поле діє на точковий заряд, уміщений в цю точку, до цього заряду:

Практична частина Яка сила діє на заряд 12 н. Кл, розташований у точці, в якій напруженість електричного поля становить 2 к. В/м? Дано:q=12·10-9 Кл. Е=2·103 В/м. F-?Розв’язування , Відповідь: F=24мк. Н або F=24*10-6 Н [Н/Кл]1 мк. Н =1.0 × 10-6 НЗадача 1 на напруженість електричного поля

Практична частина. Задача 2. На рух електрона в зарядженому поліОднорідне електростатичне поле створене двома паралельними пластинами завдовжки по 3 см. Електрон влітає в це поле зі швидкістю 2 · 106 м/с, напрямленою паралельно до пластин. На яку відстань по вертикалі зміститься електрон до моменту виходу із простору між пластинами, якщо напруга між пластинами 4,8 В, а відстань між ними 16 мм? Маса електрона 9,1 · 10 - 31 кг, модуль його заряду 1,6 · 10 - 19 Кл.

Розв'язання. На малюнкі показано ось координат, початкове й кінцеве положення електрона, напрямок його початкової швидкості й прискорення руху. Практична частина. Запишемо рівняння для координат: З урахуванням того, що:одержуємо: З рівності (1) визначаємо час руху (1)(2)й підставляємо його в рівність (2)

Під час руху електрона між пластинами на нього діє електрична сила: Практична частина(3)Під дією цієї сили електрон набуває прискорення а, яке за другим законом Ньютона дорівнює або з урахуванням формули (3): Знаючи прискорення руху електрона, визначимо відстань, на яку зміститься електрон під час руху між пластинами:

Практична частина. Визначаємо значення шуканої величини: Відповідь: у момент виходу із простору між пластинами електрон зміститься на відстань 6 мм

ЗАДАЧА№ 1. Скільки електронів проходять через поперечний переріз провідника за 3 хв. При силі струму 2 А?Дано:t=3хв.=180с I=2 AN-?Розв’язування

Лінії напруженостіНапрям вектора напруженості поля. Силові лінії електричного поля

Відповідь1. Що таке електричне поле?(Електричне поле — це вид матерії, за допомогою якої здійснюється електрична взаємодія заряджених тіл. Воно оточує будь-яке заряджене тіло й виявляє себе дією на заряджені тіла.)3. Що називають лініями напруженості електричного поля?(Лінією напруженості називається безперервна лінія, дотична до якої в кожній точці збігається за напрямом із вектором напруженості.) 2. Що називають напруженістю електричного поля? Яка формула виражає зміст цього поняття? (Напруженістю електричного поля називають фізичну векторну величину, що є силовою характеристикою електричного поля в кожній його точці і чисельно дорівнює відношенню сили, з якою поле діє на точковий заряд, поміщений у цю точку, до значення цього заряду.)

Домашнє завдання Вивчити теоретичний матеріал уроку.