Урок з фізики у 11 класі - "Електричне поле. Напруженість електричного поля"

Урок з фізики 11 клас

Учитель Серьогіна Л. В.

КЗШ № 117

Тема:  Електричне поле. Напруженість електричного     поля.

 

Мета: Сформувати уявлення про еволюцію поглядів на електричні взаємодії. Розкрити матеріальний характер електричного поля і його основні властивості.

Забезпечити засвоєння учнями понять явищ напруженості електричного поля, однорідного електричного поля.

Розвивати уміння пояснювати навколишні явища, аналізувати учбовий матеріал.

Продовжувати формування навиків колективної роботи в поєднанні з самостійністю учнів.

 

Тип уроку: комбінований

 

Обладнання: ПК, електроскоп, штатив з легкою гільзою на нитці.

 

Хід уроку.

 

I. Актуалізація опорних знань.

II. Мотивація учбової діяльності учнів.

III. Вивчення нового матеріалу.

IV. Демонстрація за допомогою ПК.

V. Закріплення матеріалу.

VI. Домашнє завдання.

VII. Підсумок уроку.

 

I. Актуалізація опорних знань.

 

1.    Фронтальне опитування учнів.

• Які заряди ви знаєте? Як на досліді переконатися в існуванні зарядів двох типів? Взаємодія зарядів.
• Електризація тіл. Як на досліді перевірити, що тіла наелектризовані?
• Сформулювати і пояснити закон збереження електричного заряду.
• Закон Кулона. Чи зміниться сила взаємодії електричних зарядів, якщо простір між ними заповнити рідким діелектриком.

 

Під час опитування учнів ведеться робота по картках біля дошки.

 

 

2. Робота по картках.

 

№1.На якій відстані один від одного потрібно розташувати два заряди по 0,5·10^-6 Кл, щоб в гасі сила взаємодії між ними виявилася рівною 0,5Н? Діелектрична проникність гасу рівна 2.

1. Дано:   Розв’язування:    

q1=q2=0,5∙10-6Кл F=0,5Н ε=2
R-?		Відповідь: 0,047м.

 

№2. Два однакові точкові заряди взаємодіють у вакуумі на відстані 0,1м з такою ж силою, як і в скипидарі на відстані 0,07м. Визначте діелектричну проникність скипидару.

2. Дано:   Розв’язування:    

q1=q2 R1=0,1м R2=0,07м F1=F2
ε-?		Відповідь: 2.

 

 

№3. Два заряди по 3,3·10^-8 Кл, розділені шаром слюди, взаємодіють з силою 5·10^-2 Н. Визначте товщину шару слюди, якщо її діелектрична проникність рівна 8.

3. Дано: Розв’язування:    

q1=q2=3,3∙10-8Кл F=5∙10-2Н ε=8
R-?		Відповідь: 5∙10-3м.

 

№4. Визначте відстань r₁ між двома однаковими електричними зарядами, що знаходяться в маслі з діелектричною проникністю 3, якщо сила взаємодії між ними така ж, як в порожнечі на відстані r₂ = 0,3м.

4. Дано: Розв’язування:    

ε1=3 F1=F2 R2=0,3м q1=q2 ε2=1
R1-?		Відповідь: 0,17м.

 

Завдання перевіряються і записуються в зошит.

 

II. Мотивація учбової діяльності учнів.

 

Знання силової, а згодом і енергетичної характеристики електричного поля необхідне для осмислення багатьох властивостей електричного поля, зокрема таких, як здатність його переміщати заряди, створювати електричний струм і ін.

 

III. Вивчення нового матеріалу.

 

Дослід (відхилення стрілки електроскопу при піднесенні зарядженої ебонітової палички)

Чому, не торкаючись ще до електроскопу - стрілка відхиляється?

 

Висновок: Навколо зарядженого тіла існує електричне поле (заряджене тіло створює навколо себе в просторі електричне поле).

 

Властивості електричного поля:

1) Здатність діяти на електричні заряди з деякою силою.

Якщо в електричному полі, створеному одним зарядом, помістити другий заряд, то на цей заряд поле діятиме з певною силою. В той же час поле другого заряду з такою ж по значенню, але протилежно направленою силою, діятиме на перший заряд, тобто на кожний із зарядів діє не інший заряд, що знаходиться десь у іншому місці, а електричне поле.

Дослід (піднесіть ебонітову паличку до гільзи, поспостерігайте за взаємодією).

 

2) Поле нерозривно пов'язане із зарядом (немає поля без заряду, заряду без поля).

 

Відмінності між полем і речовиною.

 

1. Поле не сприймається органами чуття, виявляється тільки по його дії на інші заряджені тіла.

2. Речовина займає певний об'єм, а поле необмежене в просторі.

3. Речовина непроникна (там, де розташоване одне тіло, не може знаходитися інше).

4. Поле взаємопроникне (у одній точці простору може знаходитися декілька полів).

 

 Електричне поле - особлива форма матерії, яка існує навколо заряджених тіл і за допомогою якої ці тіла взаємодіють між собою.

Отже, заряджені частинки взаємодіють одне з одним через електричне поле.

Сила, з якою електричне поле діє на заряджене тіло, називається електричною силою.

Під дією цієї сили частинка набуває прискорення:

 

 

Електричне поле володіє енергією. Діючи з певною силою на заряджене тіло, поле може виконати роботу по переміщенню цього тіла, і робота здійснюється за рахунок цього поля.

Розглянемо електричне поле, створене точковим електричним зарядом q. Внесемо в електричне поле цього заряду пробний заряд q₀. (електричне поле пробного заряду дуже мале в порівнянні з досліджуваним полем). На заряд q₀ діятиме сила F, різна в різних точках поля, яка пропорційна пробному заряду q₀.

Але якщо узяти відношення F/q₀, то ця величина не залежатиме від вибору пробного заряду, і характеризуватиме електричне поле в тій точці, де знаходиться пробний заряд. Ця величина одержала назву напруженості електричного поля в даній точці.

  [Е]=[Н/Кл]=[В/м]

Напруженістю електричного поля в даній його точці називається векторна фізична величина, чисельно рівна відношенню сили, з якою поле діє на точковий заряд, поміщений в цю точку, до значення цього заряду.

Напруженість - векторна величина. Напрям вектора напруженості співпадає в кожній точці простору з напрямом сили, що діє на позитивний пробний заряд. Коротше: напруженість характеризує силу, що діє на одиничний позитивний заряд в даній точці простору.

 

де q — заряд, що створює електричне поле.

 

Як визначити напруженість точкового заряду?

  

  

 

Напруженість електричного поля точкового заряду зменшується пропорційно квадрату відстані від заряду.

 Якщо точковий заряд, що створює поле, позитивний, то в кожній точці поля напруженість направлена по прямій від цього заряду, якщо - негативний, то до заряду.

Якщо два точкові заряди - знаходимо рівнодіючу.

 

Принцип суперпозиції.

Якщо в даній точці простору різні заряджені частинки створюють електричне поле, напруженості яких Е_1, Е₂, Е₃.., то результуюча Е в цій точці рівна:

Наочною силовою характеристикою електричного поля є лінії напруженості (силові лінії електричного поля). Лінії напруженості не перетинаються, оскільки в кожній точці поля вектор напруженості має лише один напрям.

Лінії напруженості відокремленої негативно зарядженої кульки (мал.1). Лінії напруженості відокремленої позитивно зарядженої кульки (мал.1).

мал.1

Лінії напруженості електростатичного поля завжди не замкнуті: вони починаються на поверхні позитивно заряджених тіл (або в нескінченності) і закінчуються на поверхні негативно заряджених тіл (або в нескінченності) (див. мал. 1,2).

За напрям силової лінії прийнято такий напрям, по якому став би рухатися позитивний заряд, внесений в поле.

Поле, створене нерухомими електричними зарядами називається електростатичним.

        

мал.2

 

мал.3

 

У будь-якій точці поля густина ліній напруженості рівна модулю напруженості поля в цій точці. Густиною лінії напруженості називають число ліній, що проходить через одиничну площу, перпендикулярну до них.

Коли вектори напруженості в усіх точках поля мають однакове значення і напрям, лінії напруженості є прямими лініями, паралельні вектору напруженості, і густина ліній напруженості у всіх ділянках цього поля постійна. Таке поле називається однорідним.(мал. 3)

Між пластинами поле однорідне.

Досліди англійського фізика Міллікена повністю довели дискретний характер електричного заряду, існування в природі найменшого (елементарного) електричного заряду.

 Міллікен з великою точністю зміряв значення елементарного заряду (електрона)

е = 1,6 ·10^-19 Кл.

 

IV. Демонстрація за допомогою ПК (силові лінії електричного поля).

Коротке повторення нового матеріалу: опорний конспект «Напруженість».

V. Закріплення

 

 1. Розв’язування задач.

 

Задача 1.

 Два заряди q₁ = + 3·10^-7 Кл і q₂ = -2·10^-7 Кл знаходяться у вакуумі на відстані 0,2м один від одного. Визначте напруженість поля в точці С, розташованій на лінії, що сполучає заряди, на відстані 0,05м вправо від заряду q₂.

1. Дано: Розв’язування:    

q1=+3∙10-7Кл q2=-2∙10-7Кл R=0,2м R2=0,05м
ЕС-?		Відповідь: 6,7∙105Н/Кл.

 

Задача 2.

 У деякій точці поля на заряд 5·10^-9 Кл діє сила 3·10^-4 Н. Знайдіть напруженість поля в цій точці і визначить величину заряду, що створює поле, якщо точка віддалена від нього на 0,1м.

2. Дано: Розв’язування:    

q0=5∙10-9Кл F=3∙10-4Н R=0,1м
Е-? q-?		Відповідь: 0,6∙105Н/Кл; 6,7∙10-8Кл.

 

2. Відгадайте кросворд.

 

				2			3
	1
5
			2
				3
	4

 

По горизонталі:

1. Мінімальний заряд, який існує в природі.
2. Учений, який довів дискретний характер електричного заряду.
3. Атом, що втратив або приєднав один або декілька електронів.

4,5. Частинки, з яких складається ядро атома.

 По вертикалі:

1. Прилад, що служить для виявлення заряду.
2. Надання тілу електричного заряду.
3. Одиниця вимірювання заряду.

 

VI. Домашнє завдання.

Вивчити §1-3. (вправа 1 №2,3)

VII. Підсумок уроку. Діти, що нового на сьогоднішньому уроці ви дізналися? Оцініть свої знання по 12 бальній системі.