Урок з фізики 11 клас

Учитель Серьогіна Л. В.

КЗШ № 117

Тема: Провідники в електричному полі.

 

Мета:  Навчити учнів пояснювати з погляду електронної теорії явища, що відбуваються в провідниках, поміщених в електричне поле, а також знаходити напруженість електричних полів.

Продовжувати розвивати уміння порівнювати і узагальнювати факти і явища, що вивчаються.

Виховувати допитливість, прищеплювати навики колективної роботи і товариської взаємодопомоги.

 

Тип уроку: комбінований.

 

Обладнання: ПК, електрофорна машина, сітка Кольбе, таблиці.

 

Хід уроку.

 

I. Актуалізація опорних знань.

II. Вивчення нового матеріалу.

III. Демонстрація за допомогою ПК.

IV. Закріплення матеріалу.

V. Домашнє завдання.

VI. Підсумок уроку.

 

I. Актуалізація опорних знань.

 

1. Опитування учнів. «Відкритий мікрофон».

2. Заповніть пропуски в тексті

 

• У центрі атома знаходиться ....
• Навколо ядра рухаються ..., вони мають ... заряд.
• Ядро складається з ... і ....
• Протони мають ... заряд, а нейтрони ....
• У електрично нейтрального атома заряд ядра ... заряду електронів.
• Атоми різних хімічних елементів відрізняються один від одного числом ....
• Атом, що втратив один або декілька електронів, називається ... іоном.
• Атом, що приєднав один або декілька електронів, називається ... іоном.
• У ядрі атома натрію 23 частинки, з них 12 нейтронів і ...протонів.
• Головною  характеристикою  хімічного  елементу є число ... в ядрі.

 

3. Самостійна робота.

Варіант I (середній рівень)

 

      1. (1 бал) На якому з малюнків вірно зображено електричне поле точкового позитивного заряду?

 

 

2. (1 бал) Вибрати одиницю вимірювання заряду

А: 1 В   Б: 1 Дж   В: 1 Кл  Г: А 

3. (1 бал) У точку А однорідного електричного поля внесли електрон. У якому напрямі він почне рухатися?

 4.   (3 бали) Визначити силу, яка діє на заряд 5 мкКл в точці, де напруженість поля рівна  120Н/Кл

 

А. 0,6 мН Б. 6 мН  В. 60 мН Г. 24 мН

 

Варіант III (достатній рівень)

 

1.          (2 бали) Порівняти напруженість поля точкового позитивного заряду в точці А і в точці В.

 

2.          (1 бал) 1 В дорівнює:

 

А. 1 Дж/А Б. 1 Н·Кл  В. 1 Н/Кл Г. 1 Дж/Кл

 

3.   (1 бал) У якій точці електричного поля напруженість найбільша?

      4. (5 балів) На відстані 5 см від заряду 4 нКл, розташованого в діелектрику, напруженість поля складає 10 кН/Кл. Визначте діелектричну проникність діелектрика.

А. 1,65   Б. 1,44   В. 1,70

 

В-V (високий рівень)

 

 1. (2 бали) З якою силою діє на заряд 2нКл електричне поле з напруженістю 5кВ/м?

 

А. 0,4 мкН  Б. 1мкН  В. 2,5 мкН                             Г. 10 мкН

2.  (1 бал) Вибрати одиницю вимірювання напруженості електричного поля.

 

А. 1 Н/м  Б. 1 Н/Кл  В. 1 В/Кл

 

3. (2 бали) Який напрям має вектор напруженості електричного поля, створеного двома зарядами в точці А, яка знаходиться посередині?

 

 

 

А.вгору  Б. Вниз   В.Управо Г.Вліво  Д.Е_А=0

 

4. З яким прискоренням рухатиметься електрон, внесений у однорідне електричне поле з напруженістю 9,1 мН/Кл?

Яку швидкість придбає електрон за 2 мс руху?

А. 1,6 · 10 ⁹ м/с²; 3200 км/с

Б.  1,6 · 10 ⁹ м/с²; 3,2 · 10⁶ км/с

В.  1,6 · 10ˉ ⁹ м/с²; 3,2 км/с

 

В-II (середній рівень)

1.  (1 бал) Енергетична характеристика електричного поля називається

А. напруженістю                          Б. потенціалом

 

   2. (1 бал) Напруженість результуючого поля визначається по формулі

А.       Б.   В. Е= Е₁+Е₂

3. (1 бал) У точку А однорідного електричного поля внесли електрон. У якому напрямі він почне рухатися?

4. (3 бали) Знайти напруженість електричного поля, яке діє на заряд 50 нКл з силою 8мН.

А. 400 В/м Б. 4 кВ/м В. 160 кВ/м Г. 625 кВ/м

 

В-IV (достатній рівень)

 

1. (1 бал) Основною ознакою електричного поля є силова дія на ...

А. ... заряджені частинки Б. ... молекули ідеального газу

В. ... нейтрони

2. (1 бал)  Напруженість поля точкового заряду на відстані R від нього визначається по формулі:

А.       Б.   В. Е= Е₁+Е₂

3. (2 бали) Яка напруженість поля в точці, де на пробний заряд 10 нКл діє сила 0,2 мН?

А. 50 кВ/м      Б. 20 кВ/м   В. 50 мкВ/м Г. 20 мкВ/м

 

4. (5 балів) Два однакові точкові заряди по 300 нКл розташовані на відстані 60 см один від одного. Знайдіть напруженість поля в точці, що знаходиться на відстані 50 см від кожного із зарядів.

А. 5,4 кВ/м Б. 8,6 кВ/м   В. 10,8 кВ/м    Г. 17,3 кВ/м

 

В-IV (високий рівень)

 

1. (1 бал) Який вираз є математичним записом закону збереження електричного заряду?

А. Ē=Ē₁+Ē₂+Ē₃+…Ēn

Б. q₁+q₂+q₃+…+q_n= const

 

2. (1 бал) Виберіть правильне зображення ліній напруженості електричного поля.

3. (2 бали) Який напрям має вектор напруженості електричного поля, створеного двома зарядами в точці А, яка знаходиться посередині?

 

А. вгору

Б. вниз

В. вправо

Г. вліво

 

4. (8 балів) У двох вершинах рівностороннього трикутника із стороною 5 см розміщені точкові заряди 10нКл і -10нКл. Визначте напруженість поля в третій вершині

А. 3,6 · 10 ⁴ Н/Кл Б. 4 · 10 ⁴ Н/Кл

В. 6 · 10 ⁴ Н/Кл

 

 

 

II.    Вивчення нового матеріалу.

 

Якщо внести в електричне поле позитивно зарядженої кулі провідники А і В, щільно дотичні один з одним (див. таблицю), то листочки, прикріплені до провідників, розходяться. Це говорить про те, що провідники наелектризовані.

               А В

Якщо розвести провідники на деяку відстань один від одного, то листочки, укріплені на провідниках, не обпадають. Отже, провідники залишилися наелектризовані.

Визначимо знаки електричних зарядів. Для цього торкнемося провідника В позитивно зарядженою кулькою, укріпленою на довгій ізолюючій ручці. Листочки ще більше розходяться.

Якщо ж цього провідника торкнутися негативно зарядженою кулькою, то листочки зближуються. Отже, провідник В заряджений позитивно. Аналогічно перевіряється, що провідник А заряджений негативно.

Якщо з'єднати провідники А і В, то листочки обпадають. Отже, заряди на цих провідниках різнойменні, але по модулю рівні між собою (при з'єднанні провідників обидва заряди нейтралізували один одного).

Появу на протилежних кінцях провідника, поміщеного в електричне поле, електричних зарядів називають електростатичною індукцією або електризацією через вплив.

Електричні заряди, що з'явилися на частинах А і В складеного провідника, називають індукованими або наведеними зарядами.

Що ж відбулося в провіднику?

Під дією електричного поля частина вільних електронів перейшла з провідника В у провідник А. Тому провідник В наелектризувався позитивно (недолік електронів), а провідник А - негативно (надлишок електронів).

Надмірні заряди створюють усередині провідника додаткове електричне поле, напрям якого протилежний основному полю.

Унаслідок накладення цих полів напруженість результуючого поля в провіднику ослабляється. Це означає, що сила, що діє на електрони і викликає їх переміщення до відповідної частини провідника, зменшиться.

Впорядковане переміщення електронів повністю припиняється, коли напруженості зовнішнього і внутрішнього полів виявляться рівними по значенню.              Напруженість результуючого поля усередині провідника стане рівною 0.

У разі незарядженого провідника, напруженість електричного поля усередині провідника також рівна 0. Хоча електрони і іони створюють мікроскопічні поля, унаслідок суперпозиції ці поля взаємно компенсують один одного і середнє значення напруженості результуючого поля рівно нулю.

Отже, електричного поля немає усередині як зарядженого, так і незарядженого провідника. На цьому заснований електричний захист чутливих до електричного поля приладів. Для захисту приладів від електричних полів їх поміщають всередину замкнутих металевих ящиків - екранів.

Як розташовуються заряди по зовнішній поверхні провідника?

Провести дослід з сіткою Кольбе (металева сітка з паперовими пелюстками).

На підставі досліду робиться висновок. Електричні заряди розподіляються так, що електричне поле виявляється сильнішим на виступах провідника. Особливо сильне поле поблизу металевого вістря. На цій властивості провідників засновано дію громовідводу. За наявності гострих виступів на зарядженому провіднику напруженість поля біля них може виявитися настільки великою, що в навколишньому повітрі почнеться іонізація молекул і з'являються позитивні і негативні іони. Іони з тим же знаком заряду, що і у вістря, рухаються від вістря, захоплюючи нейтральні молекули. Виникає направлений перебіг повітря від вістря, або електричний вітер. (Відеофрагмент «Електричний вітер» за допомогою ПК)

(Показати дослід, що доводить існування електричного вітру.)

Тому металеві частини всіх приладів і машин, що працюють під високою електричною напругою, роблять добре закругленими, а кінці металевих стрижнів забезпечують гладкими кульками.

 

III   Демонстрація за допомогою ПК.

 

IV. Закріплення матеріалу.

 

З метою глибшого розуміння і засвоєння матеріалу можна колективно обговорити рішення 4-5 характерних завдань, наприклад:

 

Завдання 1

 Чому незаряджені тіла притягуються до заряджених незалежно від знаку їх заряду?

 

Завдання 2

 Як за допомогою негативно зарядженої металевої кульки зарядити позитивно іншу таку ж кульку, не змінюючи заряду першої кульки?

 

Завдання 3

 Як за допомогою негативно зарядженої металевої кульки зарядити негативно іншу таку ж кульку, не змінюючи заряду першої?

 

Завдання 4

 Як відомо, однойменні заряди відштовхуються. А чи можуть два однойменно заряджені тіла притягуватися один до одного?

 

Завдання 5

 Чи може тіло при заземленні придбати електричний заряд?

 

Завдання 6

 Покажіть за допомогою схематичних малюнків, як розташовується заряд на заряджених провідних кулі і конусі. Зовнішнє електричне поле відсутнє.

 

Для самостійного розв’язання можна запропонувати учням наступні завдання (робота в групах):

 

Завдання 7

 Чим відрізняється наелектризоване тіло від не наелектризованого з погляду його внутрішньої будови?

 

Завдання 8

 Якщо тілу, зарядженому позитивно, надати такий же по модулю негативний заряд, то тіло виявиться електрично нейтральним. Чи можна сказати, що заряди в цьому тілі зникли?

 

Завдання 9

 Чи можуть дві підвішені на нитках провідні гільзи спочатку притягнутися одна до одної, а потім відштовхнутися, якщо до взаємодії одна з них була заряджена, а інша - ні?

 

Завдання 10

 Порожнисту металеву кульку помістити в сильне електричне поле. Чи існує поле в порожнині?

Після самостійного рішення в групах - заслуховуються відповіді.

V .Домашнє  завдання.

Вивчити §4.

 

VI. Підсумок уроку.