Урок4 Електричне поле. Напруженість електричного поля. Лінії напруженості електричного поля

Урок4 Електричне поле. Напруженість електричного поля. Лінії напруженості електричного поля

Мета: дидактична:  з'ясувати суть концепції теорії близькодії та далекодії; формувати в учнів сучасні погляди на взаємодію електричних зарядів, швидкість передачі цієї взаємодії; досягати свідомого і глибокого розуміння природи електричного поля; ввести силову характеристику електричного поля; навчити зображати електричне поле;

            Розвиваюча:     розвивати уяву учнів та логічне мислення, критичне мислення;

Виховна: виховувати самостійність, відповідальність, охайність.

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

Обладнання: : електрофорна машина, електрометри з обладнанням, картки –завдання, картки –опорні конспекти, навчальне програмне забезпечення з фізики для 10 класу загальноосвітніх навчальних закладів

Найважливіше завдання для цивілізації –

 навчити людину мислити.

Т. Едісон

Хід уроку.

1.Етап орієнтації та цілепокладання

Перевірка виконання домашньої задачі.

(Один з учнів розповідає про хід розв 'язування задачі, демонстрація домашніх дослідів.)

2. Етап проектування

 Оголошення теми і мети уроку. (Учні записують у зошитах.)

Демонстрація дослідів: взаємодія зарядів, заряджання тіл.

3.Етап реалізації запланованої діяльності

Вивчення нового матеріалу.

 ( Міні-лекція з використанням проектора та комп’ютера).

Нам вже відомо, що закон взаємодії нерухомих електричних зарядів (закон Кулона) встановлено експериментально. Проте, як передасться взаємодія від одного заряду до іншого, залишається таємницею. Щоб з'ясувати це, розглянемо прості приклади. Людина відчиняє двері. Вона це може зробити так: подіяти безпосередньо рукою, штовхнути двері, наприклад лінійкою, або потягти за ручку від дверей з допомогою мотузки. В усіх трьох випадках дія першого тіла (руки людини) передається до другого (дверей) через проміжну ланку, якою в другому випадку є лінійка, а в третьому-мотузка.

Наведемо ще один приклад: водій автобуса змушує двері відчинитися, спрямовуючи по трубах стиснуте повітря у циліндр, що керує механізмом дверей. Для цього можна пристосувати й електричний двигун.

У наведених прикладах спільне те, що між тілом, від якого передається дія, і тілом, до якого вона передається, існує неперервна сполучна лінія, у кожній точці якої відбувається якийсь фізичний процес, за допомогою котрого від однієї точки до іншої з певною швидкістю передається ця дія.

Якщо припустити, що тіла, віддалені одне від одного, завжди взаємодіють за допомогою проміжних ланок, які передають взаємодію від однієї точки до іншої, то у цьому і полягатиме суть теорії близькодії.

Після того, як Ньютон відкрив закон всесвітнього тяжіння, вчені розробили теорію прямої дії на відстані безпосередньо через пустоту, згідно з якою дія передається вмить на будь-які відстані. Ця теорія захопила багатьох дослідників настільки, що вони не вважали за доцільне дати відповідь на таке запитання: як тіло може передати дію туди, де іншого тіла взагалі нема?

Після тривалої боротьби теорія близькодії здобула остаточну перемогу. Велика роль у цьому належить Фарадею, видатному англійському вченому.

Згідно з теорією далекодії один заряд безпосередньо «відчуває» наявність іншого. Якщо, наприклад, один заряд наблизити до іншого, то сила, що діє з боку першого на другий змінюється вмить. Причому ніяких змін ні із зарядом, ні з простором не відбувається.

Фарадей висунув ідею, яка полягає в тому, що заряди безпосередньо не діють один на одного. Кожен з них створює у навколишньому просторі електричне поле. Поле одного заряду діє на інший, і навпаки. Чим далі від заряду, тим поле стає слабшим.

Використавши ідеї Фарадея, Максвелл теоретично довів, що електромагнітні взаємодії поширюються у просторі зі скінченою швидкістю. Це означає, що коли один заряд наблизити до іншого, то сила, що діє з боку першого заряду на другий, зміниться не тієї самої миті, а через деякий час, який визначають за такою формулою:

t=l/c , де l - відстань між зарядами; с - швидкість поширення електромагнітних взаємодій.

Максвелл встановив, що у вакуумі с = 300 000 км/с.

Отже, між зарядами у вакуумі відбувається якийсь процес, у результаті якого взаємодія між ними поширюєтеся зі скінченою швидкістю. Тепер відомо, що це за процеси. Через рік ви теж будете знати про них, вивчаючи електромагнітні хвилі в 11 класі.

Таким чином, електромагнітне поле виявляє себе як щось реально існуюче. Його властивості можна виявити, але з чого складається електромагнітне поле, наука поки що ще не дослідила. Отже, про його природу можна сказати таке (учні записують у зошитах): по-перше, поле матеріальне, воно існує незалежно від нас, від наших знань про нього; по-друге, поле має певні властивості, які відрізняють його від чогось іншого. Головна властивість електричного поля - його здатність діяти на електричні заряди з деякою силою. За дією на заряд встановлюють наявність електричного поля, розподіл його у просторі, а також вивчають усі його характеристики.

Електричне поле нерухомих зарядів називають електростатичним. Воно не змінюється з часом, існує в просторі, що оточує ці заряди, і нерозривно з ним пов'язане.

Підсумовуючи, слід наголосити, що ми в загальному вигляді ознайомилися з іншим видом матерії.

Крім матерії, у виді речовини є ще одна її форма - поле. Введемо кількісну характеристику електричного поля. Нехай електричне поле створене деяким зарядом q або зарядженим тілом невеликого розміру. Якщо по черзі поміщати в одну і ту саму точку цього поля невеликі пробні заряди, власне електричне поле яких мізерне порівняно з тим, яке ми досліджуємо, то виявиться, що сила дії досліджуваного поля на пробний заряд прямо пропорційна до величини цього заряду. При цьому відношення сили взаємодії, що діє на пробний заряд з боку поля, до величини цього заряду залишається сталим.

Те саме можна стверджувати, використавши для цього закон Кулона.

q - величина заряду, що створив поле; q₀ - величина пробного заряду.  \ Потрібно встановити величину, яка може служити характеристикою тієї точки

поля, в яку вносять пробний заряд. Цю характеристику називають напруженістю електричного поля.

Напруженість E  як і сила F, - величини векторні. З формули (1) матимемо:F=Eq.Напрям вектора E збігається з напрямом сили F, що діє на додатний електричний заряд і протилежний до напряму сили, яка діє на від'ємний заряд. Одиниця напруженості в системі СІ така: [Е] = Н/Кл

У кожній точці електричного поля вектор напруженості Е має певне значення і напрям. Отже, електричне поле можна зобразити за допомогою векто­рів напруженостей.

Однак слід зазначити, що такий спосіб незручний, бо у разі створення складних полів вектори напруженостей можуть накладатися і перетинатися, внаслідок чого картина стане заплутаною.

Більш доцільно провести так звані лінії напруженості. їх проводять так, щоб у кожній точці цієї лінії вектор напруженості електричного поля був спрямований по дотичній (Для вчителя бажано мати плакати) Оскільки напруженість в одній точці має лише один напрям, то лінії напруженості не перетинаються. Прийнято вважати, що лінії напруженості починаються на поверхні позитивно зарядженого тіла і закінчуються на поверхні негативно зарядженого тіла, вони є незамкнутими лініями. Орієнтацію ліній напруженості переважно спостерігають при проведенні спеціальних дослідів. Однак можна зрозуміти, який вигляд мають силові лінії за допомогою простого досліду. (Учитель проводить відомі (класичні) досліди із султанами.)Дослідження показали, що силові лінії електричних полів набувають різного вигляду. Наведемо деякі приклади щодо цього. (Учні розглядають розміщення ліній напруженості деяких полів, зображених на плакаті.)Як бачите, деякі поля зображені паралельними лінями з однаковою густиною їх розміщення. Такі поля називають однорідними. У кожній точці однорідного електричного поля напруженість однакова.

4.Етап закріплення одержаних знань

. Розв'язування задач  Задача. Знайдіть напруженість електричного поля, створеного зарядом q у точці, віддаленій від заряду на відстань R. Прийом «акваріум»

 (Учитель наголошує на принципі суперпозиції полів. Демонструє розв’язок на екрані, складання таблиць порівняння гравітаційного та електричного полів.

Фізичний диктант Електростатичне поле. Характеристики електростатичного поля.

1. Що таке електростатичне поле? Чому електростатичне?
2. Чому електростатична взаємодія відбувається практично миттєво?
3. За допомогою чого зображають електростатичне поле? Що це таке?
4. Що таке однорідне електростатичне поле?
5. Що таке  g   і    g ?
6. Напруженість електричного поля ( позначення, одиниці вимірювання, яка величина, з чим збігається її напрям).
7. Як визначити Е точки електричного поля, створеного кількома зарядами?
8. Чому електростатичне поле матеріальне?
9. Як виявляє себе електростатичне поле?
10. Властивості силових ліній.
11. Дві характеристики кожної точки поля назва, зміст).
12. Що таке принцип суперпозиції?

5.Підбиття підсумків уроку

Прийом «мікрофон» учні по черзі відповідають на питання:- Що нового дізнались на уроці? -Чи знадобиться вам ці знання вжитті? -Чи потрібні вони у вашій професії?

6.Домашнє завдання.

Обов’язкове: Вивчити §§36,37,39,41, розв'язати задачі №№ 1,2 із впр.5,с.    Додаткове : Підготувати повідомлення про електричне поле, по його застосування.