Урок на тему "Різниця потенціалів. Зв’язок між напруженістю поля і напругою."

Урок з фізики 11 клас

Учитель Серьогіна Л. В.

КЗШ № 117

 

Тема: Різниця потенціалів. Зв’язок між напруженістю поля і напругою.

 

Мета: Сформувати поняття різниці потенціалів електричного поля. Вивести формулу зв’язку напруженості і різниці потенціалів електричного поля.

Продовжувати формувати навики логічного мислення, розвивати творчі здібності кожного учня.

Прищеплювати інтерес до предмету.

 

Тип уроку: комбінований.

 

Обладнання: таблиці, електрометр, товстостінна гумова трубка, насос.

Хід уроку.

I. Актуалізація опорних знань.

II. Вивчення нового матеріалу.

III. Закріплення матеріалу.

IV. Домашнє завдання.

V. Підсумок уроку.

 

1. Актуалізація опорних знань.

 

1. Фронтальне опитування

2. Робота в групах з подальшим обговоренням і розв’язуванням задач у дошки

Задача 1. У двох вершинах рівностороннього трикутника із стороною 6см розташовані заряди 6·10 ^-9 і -8·10 ^-8 Кл. Знайдіть значення напруженості електричного поля в третій вершині трикутника.

 

Дано:              Розв’язування:

R=6см q1=6∙10-9Кл q2=-8∙10-8Кл
Е -?		Відповідь: 107,5кВ/м

 

Задача 2. Яка напруженість електричного поля, якщо пройшовши відстань 5м, електрон розвинув швидкість рівну 1500км/с.

 

 

Дано:              Розв’язування:

m=9,1∙10-31кг d=5м υ=1500∙103м/с q=1,6∙10-19Кл
Е -?		Відповідь: 1,28В/м

Експериментальна задача 

Спостереження електризації при зіткненні двох різнорідних тіл (гуми і рухомого повітря)

Прилади і матеріали: товстостінна гумова трубка, насос, електрометр.

Порядок виконання роботи:

1.Надіньте гумову трубку на штуцер насоса і зробіть 10 – 15 різких качків, намагаючись не торкатися трубки руками.

2.Піднесіть трубку з насосом до кулі електрометра.

3.Спостерігайте відхилення стрілки електрометра.

4.Спробуйте пояснити спостережуване явище.

5.Подумайте, де на практиці ми можемо зустрітися з подібним явищем.

 

Коментарі вчителя (після виконання досліду).

Аналогічне явище спостерігається при перекачуванні через шланги різних газів,
рідин, особливо нафтопродуктів – бензину, гасу і т.д. Послухайте
замітку з газети:

«Было уже за полночь, когда рабочий перевалочной нефтебазы И.Третьяков,
заправив восемь цистерн авиационным бензином, перевел наливной шланг в очередную
порожнюю емкость. Едва шланг коснулся горловины цистерны, как высоко вверх взметнулся
15-метровый оранжево-яркий столб огня. Мощной взрывной волной Третьякова отбросило
далеко от цистерн. Взрыв произошел в результате соприкосновения наконечника шланга
со стенкой цистерны и образовавшегося при этом разряда статического электричества...»

II. Вивчення нового матеріалу.

Робота по перенесенню заряду q з точки 1 в точку 2 може бути записана як

 

 

U – напруга – різниця значень потенціалу в початковій і кінцевій точках траєкторії. 

Різниця потенціалів характеризує роботу поля по переміщенню одиничного позитивного заряду (1 Кл) з початкової точки в кінцеву. Тоді, оскільки потенціал на нескінченності покладений рівним нулю то можна сказати, що потенціал рівний роботі, яку здійснюють сили поля над одиничним позитивним зарядом при виддаленні його з даної точки на нескінченність.             

 

 

 

 

 

 

Зв'язок різниці потенціалів з напруженістю поля.

 

Розглянемо знову однорідне електричне поле. Напруженість в усіх точках цього поля однакова, а це означає, що сила, що діє на одиницю заряду, в усіх точках такого поля однакова і чисельно рівна .

Сила ж, що діє на заряд  в цьому полі, буде рівна  

.

Якщо відстань між двома якими-небудь точками цього поля, узятого у напрямі силової лінії поля, рівна, то при переміщенні заряду з однієї точки в іншу здійсниться робота:

,

де    - різниця потенціалів між цими точками поля. Звідси

,          (1)

тобто напруженість однорідного електричного поля чисельно рівна різниці потенціалів, що доводиться на одиницю довжини, узятої уздовж силової лінії поля.

У разі малих відстаней співвідношення (1) можливо застосовувати і до будь-якого неоднорідного поля, оскільки всяке поле між двома достатньо близько розташованими точками можна   приймати   за   однорідне.

З визначення потенціалу як роботи, яку здійснюють сили електричного поля, витікає, що поле переміщає позитивний заряд у бік зменшення потенціалу. Негативний заряд завжди переміщається у бік зростання потенціалу. Оскільки поле діє на заряди уздовж лінії напруженості, то напруженість поля завжди направлена у бік зменшення потенціалу.

При переміщенні заряду під кутом 90º до силових ліній електростатичне поле не здійснює роботи, оскільки сила перпендикулярна переміщенню. Це значить, якщо провести поверхню, перпендикулярну в кожній точці силовим лініям, то при переміщенні заряду уздовж цієї поверхні робота не здійснюється.

А це означає, що всі точки поверхні, які перпендикулярні силовим лініям, мають один і той же потенціал.

Поверхня, у якої потенціали у всіх її точках мають одну і ту ж величину, називається еквіпотенціальной поверхнею. З визначення еквіпотенціальной поверхні виходить, що при переміщенні заряду по ній електричні сили роботи не здійснюють.

Але це може бути лише у тому випадку, коли напрям переміщення заряду весь час перпендикулярний до діючої сили. А це означає, що силові лінії перпендикулярні до еквіпотенціальних поверхонь.

рис. 1.а

рис. 1.б

Эквіпотенціальні поверхні однорідного поля є  площини (мал. 1.а), а поле точкового заряду – концентричні сфери (мал. 1.б).

Напруженість поля усередині провідника рівна нулю, а значить, рівна нулю і різниця потенціалів між будь – якими точками провідника.

Вектор напруженості перпендикулярний еквіпотенціальним поверхням і направлений у бік зменшення потенціалу.

 

III. Закріплення вивченого матеріалу. 

 

1. Різниця потенціалів між точками електричного поля збільшилася в 4 рази. Як зміниться напруженість цього поля?

А. Збільшиться в 4 рази

Б. Не зміниться

В. Зменшиться в 4 рази

 

2. Які заряди переміщаються в електричному полі від точок з великим потенціалом до точок з меншим потенціалом?

А. Позитивні

Б. Від’ємні

В. Напрямок переміщення заряду не залежить від знаку заряду

 

3. Робота по перенесенню заряду 4·10^-8 Кл з нескінченності в деяку точку електричного поля рівна 8 · 10^-4 Дж. Визначте електричний потенціал поля в цій точці.

А. 2 · 10⁴ В

Б. 32 · 10^-12  В

В. 0,5 · 10^-4 В

 

4. Порівняйте роботи по переміщенню заряду в електричному полі з точки А в точку В і з точки О в крапку С.

 

А. АОС > ААВ

Б. АОС < ААВ 

В. АОС = ААВ

 

IV. Домашнє завдання

Вивчити§9 (вправа 6 № 5,6).

 

V. Підсумок уроку.