Методическая разработка раздела«Электростатика»

Методическая разработка раздела «Электростатика»

Учитель физики

высшей квалификационной категории

МОУ « Лицей №7»

Шамшина Е.А .

Пояснительная записка

Методическая разработка темы «Электростатика» предназначена для учащихся 10-11 класса. Она составлена на основе программы для школ (классов) с углубленным изучением предмета физики 10-11 классов общеобразовательных учреждений автор, Г. Я. Мякишев.

Тема является одной из важных курса физики, так как обучение физики в профильной школе должно обеспечить учащимся такую подготовку, которая позволит им поступить и продолжить образование в высших учебных заведениях. Реализация первой задачи – поступление в ВУЗ – связана с приобретением учащимися глубоких и прочных знаний, умения решать физические задачи, как качественные, так и расчетные, такой степени сложности, которая предусмотрена требованиями образовательного стандарта и отражена в соответствующих КИМах.

Реализация второй задачи связана с необходимостью приобретения учащимися умений самостоятельной работы в данной области знаний.

Образовательные задачи

Развитие познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей в процессе приобретения знаний с использованием различных источников информации и современных ИКТ.

Развитие познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей в процессе приобретения знаний с использованием различных источников информации и современных ИКТ.

Воспитание убежденности и возможности познания законов природы и использования достижений физики на благо развития человеческой цивилизации; необходимости сотрудничества в процессе совместного выполнения задач, уважительного отношения к мнению оппонента при обсуждении проблем естественнонаучного содержания; готовности к морально-этической оценке использования научных достижений, чувства ответственности за защиту окружающей среды.

Воспитание убежденности и возможности познания законов природы и использования достижений физики на благо развития человеческой цивилизации; необходимости сотрудничества в процессе совместного выполнения задач, уважительного отношения к мнению оппонента при обсуждении проблем естественнонаучного содержания; готовности к морально-этической оценке использования научных достижений, чувства ответственности за защиту окружающей среды.

Использование приобретенных знаний и умений для решения практических задач повседневной жизни, обеспечения безопасности собственной жизни, рационального природопользования и охраны окружающей среды.

Использование приобретенных знаний и умений для решения практических задач повседневной жизни, обеспечения безопасности собственной жизни, рационального природопользования и охраны окружающей среды.

Актуальность

Задачи на тему «Электростатика» решаются школьниками традиционно плохо. 

Чтобы разобраться в решении таких задач, разделим их на группы:

• Задачи на электростатическую индукцию
• Задачи на напряженность и потенциал электростатического поля
• Задачи на электростатические силы
• Задачи о конденсаторах

Проблемы при подготовке к ЕГЭ по физике

Проблемы при подготовке к ЕГЭ по физике

1. Зачастую условия задач ученики прочитывают бегло, а поэтому понимают неправильно. Мешают невнимательное прочтение текста, неумение анализировать и проводить аналогию с решенными ранее подобными задачами. 2. Выписывая результат верно решенной задачи, выпускник часто нарушает правила заполнения бланков ответов, при проверке компьютером они не засчитываются. 3. Бывает, что задача физически решена верно, но произведен неверный математический подсчет. 4. Многие считают, что задания типа С ориентированы на сильного ученика, претендующего на высокий балл. Поэтому школьники даже не пытаются приступать к их решению. 5. Выпускники устают после решения заданий блоков А и В, поэтому не могут сосредоточиться на заданиях блока С.

Основные направления подготовки

Пункт №2

Пункт №3

Пункт №1

Диагностика

Повторение

Выявление проблем

Предвари-тельный этап

Коррекция знаний

Пункт №6

Пункт №5

Пункт №4

Практическая отработка навыков

Контроль

Самоподготовка

Для планомерной работы по подготовке учащихся к итоговой аттестации учителю необходимо :

1.Составить перспективный план работы по подготовке к ЕГЭ с учащимися, родителями.

Важно: - корректировка тематического поурочного планирования;

• включение уроков по повторению тем, пройденных на более ранних ступенях обучения; проведение для учащихся консультаций, комментарий по заданиям повышенной сложности блоков «А», «В», «С»; ознакомление учащихся с критериями оценки работы по каждому блоку и в целом; неукоснительное следование критериям оценки ЕГЭ при проверке работ учеников.
• включение уроков по повторению тем, пройденных на более ранних ступенях обучения;
• проведение для учащихся консультаций, комментарий по заданиям повышенной сложности блоков «А», «В», «С»;
• ознакомление учащихся с критериями оценки работы по каждому блоку и в целом;
• неукоснительное следование критериям оценки ЕГЭ при проверке работ учеников.

2.Оборудовать информационный стенд «Единый государственный экзамен» в учебном кабинете.

3. Проводить тестирование в форме ЕГЭ на уроках, анализировать результаты и корректировать дальнейшую деятельность.

Важно:

• сформировать у учащихся навыки сдачи экзаменов в тестовой форме выявить наиболее уязвимые места в структуре и объеме знаний, систематизировать и углубить знания учащихся по предмету, предупредить регулярно встречающиеся ошибки. Помним: при ответе на вопрос уровня «А» ученик затрачивает 1-1,5 минуты, при ответе на вопрос уровня «В» ученик затрачивает 2-3 минуты.
• сформировать у учащихся навыки сдачи экзаменов в тестовой форме
• выявить наиболее уязвимые места в структуре и объеме знаний,
• систематизировать и углубить знания учащихся по предмету,
• предупредить регулярно встречающиеся ошибки. Помним: при ответе на вопрос уровня «А» ученик затрачивает 1-1,5 минуты, при ответе на вопрос уровня «В» ученик затрачивает 2-3 минуты.

4.Повышать мотивацию учащихся для успешной сдачи ЕГЭ совместно с психологами, классным руководителем и родителями.

Психолого-педагогические особенности старшеклассников

- углубляется содержание обучения и вводятся новые учебные разделы.

- учебная деятельность старшеклассников предъявляет гораздо более высокие требования к их активности и самостоятельности,

необходимо развитие теоретического мышления.

- трудности связаны с неумением учиться в этих новых условиях, со сложившейся ранее установкой на запоминание, заучивание обобщений, не основанных на самостоятельном анализе фактов.

- причина трудностей заключается в неумении пользоваться обобщающими понятиями в целях познания окружающей действительности, а неумение это рождается потому, что обобщающие понятия, выводы, умозаключения не формируются путем исследования явлений и фактов, а заучиваются.

Для каждой из тем я выделяю следующие этапы:

• повторение теоретического материала, физический диктант по формулам и терминам, тренировка в выполнении тестовых заданий;
• самостоятельное выполнение теста из заданий с выбором ответа по каждой из выделенных подтем;
• решение типовых задач;
• тренировочная контрольная работа по решению задач и оформление ответов с учетом требований ЕГЭ;
• обобщающее повторение всей темы с

разбором основных ошибок;

• самостоятельное выполнение тренировочного тематического теста в формате ЕГЭ.

• В начале изучения каждой из тем в 10-11-м классах необходимо четко выявлять степень усвоение тех опорных знаний по данной теме, которые должны были быть усвоены в основной школе.

• Оптимальным для этого является проведение стартового контроля, по результатам которого в каждом конкретном классе корректируется план изучения темы и ликвидируются, если это необходимо, проблемы, связанные с материалом курса физики основной школы.

      Использование общей схемы решения задач.

1. Запиши данные

Наглядно увидишь через какие величины должен быть выражен ответ

2. Сделай рисунок (схему); представь

Это позволит лучше интуитивно понять условие

3. Проверь

Увидишь все ли данные учтены, все ли величины выражены в системе СИ

4. Запиши основные законы для конкретной ситуации, составь алгебраическую систему уравнений

Ключевой этап решения

5. Реши систему уравнений

Математический этап решения

6. Проверь : детально, на размерность , на разумность

Избежишь «случайных» ошибок

Электростатика

Цель: повторение основных понятий, законов и формул ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ в соответствии с кодификатором ЕГЭ.

Элементы содержания, проверяемые на ЕГЭ 2018 :

• Электризация тел
• Взаимодействие зарядов. Два вида заряда
• Закон сохранения электрического заряда
• Закон Кулона
• Действие электрического поля на электрические заряды
• Напряженность электрического поля
• Принцип суперпозиции электрических полей
• Потенциальность электростатического поля
• Потенциал электрического поля. Разность потенциалов
• Проводники в электрическом поле
• Диэлектрики в электрическом поле
• Электрическая емкость. Конденсатор
• Энергия электрического поля конденсатора

Электризация тел

• Электрический заряд ( q или Q ) – это физическая величина, характеризующая свойство частиц или тел вступать в электромагнитные силовые взаимодействия

• По-гречески янтарь – это " электрон ". Отсюда и произошло современное слово "электричество" и название наэлектризованные тела .
• Существует:
• электризации трением ;
• электризация индукцией ;
• Любые тела взаимодействуют с наэлектризованными телами и сами электризуются.

Трибоэлектрическая шкала.

При трении двух материалов тот из них, что расположен в ряду выше , заряжается положительно и тем сильнее, чем более разнесены материалы по шкале.

Электризация тел

• Носителями зарядов являются элементарные частицы
• Электрические заряды протона и электрона по модулю в точности одинаковы и равны элементарному заряду e. e = 1,602177·10 –19  Кл ≈ 1,6·10 –19  Кл

• В нейтральном атоме число протонов в ядре равно числу электронов в оболочке ( атомным номер ).
• Электрический заряд тела – дискретная величина :

Взаимодействие зарядов. Два вида заряда

• Электрический заряд ( q или Q ) – это физическая величина, характеризующая свойство частиц или тел вступать в электромагнитные силовые взаимодействия

• Существует два рода электрических зарядов , условно названных положительными и отрицательными .
• Заряды могут передаваться (например, при непосредственном контакте) от одного тела к другому.
• Одно и то же тело в разных условиях может иметь разный заряд.
• Одноименные заряды отталкиваются , разноименные – притягиваются .
• Взаимодействие неподвижных электрических зарядов называют электростатическим или кулоновским взаимодействием

Закон сохранения электрического заряда - один из фундаментальных законов природы

• В изолированной системе алгебраическая сумма зарядов всех тел остается постоянной :
• q 1  + q 2  + q 3  + ... +q n  = const
• (в замкнутой системе тел не могут наблюдаться процессы рождения или исчезновения зарядов только одного знака )

Закон Кулона

• Точечным зарядом называют заряженное тело, размерами которого в условиях данной задачи можно пренебречь .
• Закон Кулона : Силы взаимодействия неподвижных зарядов прямо пропорциональны произведению модулей зарядов и обратно пропорциональны квадрату расстояния между ними:
• Силы взаимодействия подчиняются третьему закону Ньютона :
• Закон Кулона хорошо выполняется для точечных зарядов
• В Международной системе СИ за единицу заряда принят кулон ( Кл ).
• Коэффициент k в системе СИ обычно записывают в виде:

где ε 0 – электрическая постоянная

Закон Кулона

• Закон Кулона : Силы взаимодействия неподвижных зарядов прямо пропорциональны произведению модулей зарядов и обратно пропорциональны квадрату расстояния между ними:
• Кулоновского взаимодействия подчиняются принципу суперпозиции: Если заряженное тело взаимодействует одновременно с несколькими заряженными телами, то результирующая сила , действующая на данное тело, равна векторной сумме сил , действующих на это тело со стороны всех других заряженных тел.

Действие электрического поля на электрические заряды

• Электрическое поле — особая форма поля, существующая вокруг тел или частиц , обладающих электрическим зарядом , а также в свободном виде в электромагнитных волнах.
• Электрическое поле непосредственно невидимо , но может наблюдаться по его действию и с помощью приборов .
• Основным действием электрического поля является ускорение тел или частиц, обладающих электрическим зарядом .
• Электрическое поле можно рассматривать как математическую модель , описывающую значение величины напряженности электрического поля в данной точке пространства.
• Электрическое поле является одной из составляющих единого электромагнитного поля и проявлением электромагнитного взаимодействия .

Напряженность электрического поля

• Для количественного определения электрического поля вводится силовая характеристика напряженность электрического поля .
• Напряженностью электрического поля называют физическую величину, равную отношению силы, с которой поле действует на положительный пробный заряд, помещенный в данную точку пространства, к величине этого заряда:

• Напряженность электрического поля – векторная физическая величина.
• Направление вектора совпадает в каждой точке пространства с направлением силы , действующей на положительный пробный заряд .

Принцип суперпозиции электрических полей

• Принцип суперпозиции : напряженность электрического поля, создаваемого системой зарядов в данной точке пространства, равна векторной сумме напряженностей электрических полей, создаваемых в той же точке зарядами в отдельности :
• Для наглядного представления электрического поля используют силовые линии

• Силовые линии электрического поля

Силовые линии поля

Силовые линии электрических полей

электрического диполя

Силовые линии

кулоновских полей

Поле равномерно заряженной плоскости.

σ = Q/S – поверхностная плотность заряда .

S – замкнутая поверхность.

Потенциальность электростатического поля

• При перемещении пробного заряда q в электрическом поле электрические силы совершают работу .
• Работа сил электростатического поля при перемещении заряда из одной точки поля в другую не зависит от формы траектории , а определяется только положением начальной и конечной точек и величиной заряда.
• Работа сил электростатического поля при перемещении заряда по любой замкнутой траектории равна нулю.

Работа электрических сил при малом перемещении заряда q

Потенциальность электростатического поля

• Силовые поля, работа сил которых при перемещении заряда по любой замкнутой траектории равна нулю , называют потенциальными или консервативными.
• Потенциальная энергия заряда q, помещенного в любую точку (1) пространства, относительно фиксированной точки (0) равна работе A 10 , которую совершит электрическое поле при перемещении заряда q из точки (1) в точку (0):
• W p1  = A 10

Работа , совершаемая электрическим полем при перемещении точечного заряда q из точки (1) в точку (2), равна разности значений потенциальной энергии в этих точках и не зависит от пути перемещения заряда и от выбора точки (0).

A 12  = A 10  + A 02  = A 10  – A 20  = W p1  – W p2

Потенциал электрического поля. Разность потенциалов

• Физическую величину, равную отношению потенциальной энергии электрического заряда в электростатическом поле к величине этого заряда , называют потенциалом φ электрического поля :
• Потенциал φ является энергетической характеристикой электростатического поля.
• В Международной системе единиц (СИ) единицей потенциала является вольт (В): 1 В = 1 Дж / 1 Кл.

• Работа A 12 по перемещению электрического заряда q из начальной точки (1) в конечную точку (2) равна произведению заряда на разность потенциалов (φ 1  – φ 2 ) начальной и конечной точек:
• A 12  = q(φ 1  – φ 2 )
• Потенциал поля в данной точке пространства равен работе , которую совершают электрические силы при удалении единичного положительного заряда из данной точки в бесконечность .

Потенциал электрического поля. Разность потенциалов

• Для наглядного представления электрического поля наряду с силовыми линиями используют эквипотенциальные поверхности .
• Поверхность , во всех точках которой потенциал электрического поля имеет одинаковые значения , называется эквипотенциальной поверхностью или поверхностью равного потенциала .

• Силовые линии электрического поля всегда перпендикулярны эквипотенциальным поверхностям .
• Эквипотенциальные поверхности (синие линии) и силовые линии (красные линии) простых электрических полей:
• точечного заряда;
• электрического диполя;
• двух равных положительных зарядов

Проводники в электрическом поле

• Основная особенность проводников – наличие свободных зарядов ( электронов ), которые участвуют в тепловом движении и могут перемещаться по всему объему проводника.
• Типичные проводники – металлы .
• Электростатическая индукция - перераспределение свободных зарядов в проводнике, внесенном в электрическое поле, в результате чего на поверхности проводника возникают нескомпенсированные положительные и отрицательные заряды.
• Индукционные заряды создают свое собственное поле которое компенсирует внешнее поле во всем объеме проводника: (внутри проводника).
• Полное электростатическое поле внутри проводника равно нулю , а потенциалы во всех точках одинаковы и равны потенциалу на поверхности проводника .

Проводники в электрическом поле

• Все внутренние области проводника , внесенного в электрическое поле, остаются электронейтральными
• На этом основана электростатическая защита – чувствительные к электрическому полю приборы для исключения влияния поля помещают в металлические ящики

Так как поверхность проводника является эквипотенциальной, силовые линии у поверхности должны быть перпендикулярны к ней.

Электрическая емкость. Конденсатор

• Электроемкостью системы из двух проводников называется физическая величина, определяемая как отношение заряда q одного из проводников к разности потенциалов Δφ между ними:
• В системе СИ единица электроемкости называется фарад (Ф):

• Конденсатором называется система двух проводников, разделенных слоем диэлектрика ,
• а проводники, составляющие конденсатор , называются обкладками

Электрическая емкость. Конденсатор

Поле плоского конденсатора

Электрическая емкость. Конденсатор

При параллельном соединении конденсаторов:

U 1  = U 2  = U

q 1  = С 1 U и q 2  = С 2 U

q = q 1  + q 2

При последовательном соединении конденсаторов:

q 1  = q 2  = q

U  =  U 1  +  U 2

Энергия электрического поля конденсатора

• Энергия заряженного конденсатора равна работе внешних сил , которую необходимо затратить, чтобы зарядить конденсатор .

  1.Типичные задачи электростатики состоят в том, чтобы:

а) По заданному распределению зарядов в пространстве найти созданное ими поле — вычислить напряженность и потенциал поля в произвольной точке, или, наоборот, зная характеристики поля, найти создающие его заряды.

б) По заданному расположению и форме проводников, зная потенциал каждого проводника или их общий заряд, найти распределение зарядов в проводниках и вычислить поля, создаваемые этими проводниками.

В курсе элементарной физики, за небольшим исключением, рассматривают наиболее простые случаи: задачи о точечных зарядах, заряженных проводящих сферах, плоскостях и конденсаторах. Иногда в эти задачи включают элементы механики, и задачи получаются комбинированными, однако главное внимание в них стараются уделять идеям электричества.

2. Задачи по электростатике в курсе элементарной физики удобно разделить на две группы.   К первой группе можно отнести задачи о точечных зарядах и системах, сводящихся к ним, ко второй — все задачи о заряженных телах, размерами которых нельзя пренебречь.

Первая группа задач.

Решение задач первой группы  основано на применении законов механики с учетом закона Кулона и вытекающих из него следствий.

Такие задачи рекомендуется решать в следующем порядке:

Расставить силы, действующие на точечный заряд, помещенный в электрическое поле, и записать для него уравнение равновесии или основное уравнение динамики материальной точки.

Выразить силы электрического взаимодействия через заряды и поля и подставить эти выражения в исходное уравнение.

Если при взаимодействии заряженных тел между ними происходит перераспределение зарядов, к составленному уравнению добавляют уравнение закона сохранения зарядов .   Далее, как обычно, надо записать вспомогательные формулы и полученную систему уравнений решить относительно неизвестной величины

Задачи на расчет полей , созданных точечными зарядами, заряженными сферами и плоскостями, — нахождение напряженности или потенциала в какой-либо точке пространства основаны на использовании формул для расчета этих величин.  Особое внимание следует обращать на векторный характер напряженности 

  и помнить, что знак перед потенциалом φ определяется знаком заряда, создающего поле.

Вычисление работы, совершенной полем над точечным зарядом, а также энергии, которую приобретает заряд в результате действия сил поля, особых затруднений не представляет.  Эти величины могут быть найдены с помощью  формул  и уравнения закона сохранения и превращения энергии  А  =  W 1 − W 2 . Как и раньше, под  W 1  и  W 2  здесь можно понимать только полную механическую энергию заряженного тела, под  А  — работу внешних сил, к которым можно отнести и силы электрического поля.

Вторая группа задач

Решение задач второй группы  основано на использовании формул для расчета энергии (работы) электрического поля и емкости заряженного конденсатора.

В задачах на систему заряженных тел (обычно плоских конденсаторов) прежде всего необходимо установить тип соединения; выяснить, какие из конденсаторов соединены между собой последовательно, какие параллельно.

Соединение элементов цепи, в том числе и конденсаторов, может не относиться ни к последовательному, ни к параллельному.  Общую емкость такого сложного соединения методами элементарной физики можно найти сравнительно просто лишь в тех случаях, когда в схеме есть точки с одинаковыми потенциалами. Такие точки можно соединять и разъединять, распределение зарядов и потенциалов на конденсаторах от этого не изменяется.  Соединяя или разъединяя точки с одинаковыми потенциалами, можно сложное включение конденсаторов свести к комбинации последовательных и параллельных соединений.

Общую емкость такого сложного соединения методами элементарной физики можно найти сравнительно просто лишь в тех случаях, когда в схеме есть точки с одинаковыми потенциалами. Такие точки можно соединять и разъединять, распределение зарядов и потенциалов на конденсаторах от этого не изменяется.  Соединяя или разъединяя точки с одинаковыми потенциалами, можно сложное включение конденсаторов свести к комбинации последовательных и параллельных соединений.

Точки с одинаковым потенциалом  всегда есть в схемах, обладающих осью или плоскостью симметрии относительно точек подключения источника питания. Здесь можно различать два случая.

Если схема симметрична относительно оси (плоскости), проходящей через точки входа и выхода тока (имеется продольная плоскость симметрии), то точки одного потенциала находятся на концах симметричных сопротивлений, поскольку по ним идут одинаковые токи.

Если схема симметрична относительно оси (плоскости), перпендикулярной линии, на которой лежат точки входа и выхода тока — в схеме имеется поперечная ось (плоскость) симметрии, то одинаковым потенциалом обладают все точки, лежащие на пересечении этой оси (плоскости) с проводниками.

Это почти очевидное обстоятельство вытекает из того, что работа электрических сил над зарядами не зависит от формы пути.

Когда установлен тип соединения (последовательный или параллельный) конденсаторов и ясно, как найти их общую емкость, дальнейший расчет сведется к тому, чтобы определить связь между зарядами и напряжениями на конденсаторах и выразить через них емкости конденсаторов.

Правила решения задач по теме « Электростатика»:

• Сделать рисунок с изображением взаимодействующих зарядов, заданных проводников, емкостей, полей;
• При изображении электростатических полей обязательно использовать правила проведения силовых линий и эквипотенциальных поверхностей;
• Помнить, что сила взаимодействия между зарядами рассчитывается по закону Кулона только в том случае, если заряды можно считать точечными;
• Учитывать, в какой среде находятся заряды или создано электростатическое поле (если в условии задачи не указана среда, то подразумевается вакуум (ε = 1) или воздух, диэлектрическая проницаемость которого близка к единице);
• Для нахождения величин зарядов после соприкосновения заряженных тел применять закон сохранения зарядов;
• При действии на точечный заряд нескольких сил или полей использовать принцип суперпозиции (наложения);
• Знать, что точечный заряд или система точечных зарядов будут в равновесии, если сумма всех сил, действующих на каждый заряд, равна нулю;
• Расчет скоростей, энергий точечных зарядов или работы по их перемещению в неоднородных полях производить на основании закона сохранения энергии.

К незаряженному проводнику АВ поднесли, не касаясь его, положительно заряженную стеклянную палочку (рис. 1). Затем, не убирая палочку, разделили проводник на две части (рис. 2). Какое утверждение о знаках зарядов частей А и В после разделения будет верным?

• Обе части будут иметь положительный заряд.
• Обе части будут иметь отрицательный заряд.
• Часть В будет иметь положительный заряд, часть А – отрицательный.
• Часть В будет иметь отрицательный заряд, часть А – положительный.

На рисунке изображены одинаковые электрометры, соединенные стержнем. Из какого материала может быть сделан этот стержень? А. Медь. Б. Сталь.

• только А
• только Б
• и А, и Б
• ни А, ни Б

Металлическая пластина, имевшая положительный заряд, по модулю равный 10 е, при освещении потеряла четыре электрона. Каким стал заряд пластины?

• 6 е
• – 6 е
• 14 е
• – 14 е

А17. Электрический заряд сферы меняется со временем согласно графику на рисунке. Через какое время на сфере останется четверть первоначального заряда?

• 0,2 с
• 0,1 с
• 0,4 с
• 0,6 с

А16. В таблице зафиксированы значения силы притяжения заряженных тел при разных расстояниях между ними. Какой вывод о связи силы и расстояния можно сделать по этой таблице?

r (см)

1

F (H)

2

10 -8

4

2.3 . 10 -9

10

0.6 . 10 -9

10 -10

• сила очень мала и ее можно не учитывать
• сила уменьшается с расстоянием
• зависимость не прослеживается
• при r больше 10 см сила обращается в 0

А15. При трении пластмассовой линейки о шерсть линейка заряжается отрицательно. Это объясняется тем, что

• ←
• →
• ↑
• ↓

( Демо) Плоский воздушный конденсатор зарядили и отключили от источника тока. Как изменится энергия электрического поля внутри конденсатора, если расстояние между пластинами конденсатора увеличить в 2 раза?

• увеличится в 2 раза
• уменьшится в 2 раза
• увеличится в 4 раза
• уменьшится в 4 раза

А15 (КИМ). Как изменится сила кулоновского взаимодействия двух точечных зарядов, если расстояние между ними увеличить в 3 раза?

1. уменьшится в 9 раз

2. увеличится в 3 раза

3. уменьшится в 3 раза

4. увеличится в 9 раз

(КИМ). В однородном электростатическом поле перемещается положительный заряд из точки А в точку В по траекториям I, II, III. В каком случае работа сил электростатического поля больше?

• I
• II
• III
• работа сил электростатического поля по траекториям I, II, III одинакова

( демо) А11. Легкий незаряженный шарик из металлической фольги подвешен на тонкой шелковой нити. При поднесении к шарику стержня с положительным электрическим зарядом (без прикосновения) шарик

• притягивается к стержню
• отталкивается от стержня
• не испытывает ни притяжения, ни отталкивания
• на больших расстояниях притягивается к стержню, на малых расстояниях отталкивается

( демо) А25. Плоский конденсатор зарядили и отключили от источника тока. Как изменится энергия электрического поля внутри конденсатора, если увеличить в 2 раза расстояние между обкладками конденсатора? Расстояние между обкладками конденсатора мало как до, так и после увеличения расстояния между ними

• уменьшится в 2 раза
• увеличится в 2 раза
• уменьшится в 4 раза
• увеличится в 4 раза

( ДЕМО) А15. При исследовании зависимости заряда на обкладках конденсатора от приложенного напряжения был получен изображенный на рисунке график. Согласно этому графику, емкость конденсатора равна

• 2 . 10 –5 Ф
• 2 . 10 –9 Ф
• 2,5 . 10 –2 Ф
• 50 Ф

( ДЕМО) А14. Два одинаковых легких шарика, заряды которых равны по модулю, подвешены на шелковых нитях. Заряд одного из шариков указан на рисунках. Какой(-ие) из рисунков соответствует(-ют) ситуации, когда заряд 2-го шарика отрицателен?

• А
• Б
• В и С
• А и В

( ДЕМО) А16. Как изменится сила электростатического взаимодействия двух электрических зарядов при перенесении их из вакуума в среду с диэлектрической проницаемостью 81, если расстояние между ними останется прежним?

• увеличится в 81 раз
• уменьшится в 81 раз
• увеличится в 9 раз
• уменьшится в 9 раз

( ДЕМО) А17. На рисунке показано расположение двух неподвижных точечных электрических зарядов + 2q и – q.

Модуль вектора напряженности электрического поля этих зарядов имеет

• максимальное значение в точке А
• максимальное значение в точке В
• одинаковые значения в точках А и С
• одинаковые значения во всех трех точках

(ДЕМО) В1. Плоский воздушный конденсатор отключили от источника тока, а затем увеличили расстояние между его пластинами. Что произойдет при этом с зарядом на обкладках конденсатора, электроемкостью конденсатора и напряжением на его обкладках? К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

А) Заряд конденсатора

ИХ ИЗМЕНЕНИЕ

Б) Электроемкость

1) увеличится

2) уменьшится

В) Напряжение на обкладках

3) не изменится

3

2

1

А

Б

В

(ЕГЭ 2009 г., ДЕМО) А13. Расстояние между двумя точечными электрическими зарядами уменьшили в 3 раза, а один из зарядов увеличили в 3 раза. Силы взаимодействия между ними

• не изменились
• уменьшились в 3 раза
• увеличились в 3 раза
• увеличились в 27 раз

(ЕГЭ 2010 г., ДЕМО) А13. Точечный положительный заряд q помещен между разноименно заряженными шариками (см. рисунок). Куда направлена равнодействующая кулоновских сил, действующих на заряд q?

• →
• ↓
• ↑
• ←

Часть С

Конденсатор емкостью  C 1  = 3 мкФ был заряжен до разности потенциалов  U 1  = 40 В. После отключения от источника тока его соединили параллельно с другим незаряженным конденсатором емкостью  C 2  = 5 мкФ. Какая энергия  W  израсходуется на образование искры в момент присоединения второго конденсатора?

Решение.  Энергия, израсходованная на образование искры, равна

W  =  W 1 -  W 2 , (1)

где  W 1  - энергия, которой обладал первый конденсатор до присоединения к нему второго конденсатора;

W 2  - энергия, которую имеет батарея, составленная из двух конденсаторов.

Энергия заряженного конденсатора определяется по формуле

  , (2)

где  C  - емкость конденсатора;

U  - разность потенциалов между его обкладками.

Выразив в уравнении (1) энергии  W 1 и  W 2  по формуле (2) и приняв во внимание, что общая емкость параллельно соединенных конденсаторов равна сумме емкостей отдельных конденсаторов, получим (3)

где  U 2  - разность потенциалов на зажимах батареи конденсаторов.

Учитывая, что общий заряд  q  после подключения второго конденсатора остался прежним, выразим разность потенциалов  U 2 следующим образом (4)

(4)Подставим в (3)

Произведём вычисления: Ответ:1,5 × 10 -3  Дж.

Часть С

Конденсаторы.

Часть С

Конденсатор емкостью  C 1  = 3 мкФ был заряжен до разности потенциалов  U 1  = 40 В. После отключения от источника тока его соединили параллельно с другим незаряженным конденсатором емкостью  C 2  = 5 мкФ. Какая энергия  W  израсходуется на образование искры в момент присоединения второго конденсатора?

Решение.  Энергия, израсходованная на образование искры, равна

W  =  W 1 -  W 2 , (1)

где  W 1  - энергия, которой обладал первый конденсатор до присоединения к нему второго конденсатора;

W 2  - энергия, которую имеет батарея, составленная из двух конденсаторов.

Энергия заряженного конденсатора определяется по формуле

  , (2)

где  C  - емкость конденсатора;

U  - разность потенциалов между его обкладками.

Выразив в уравнении (1) энергии  W 1 и  W 2  по формуле (2) и приняв во внимание, что общая емкость параллельно соединенных конденсаторов равна сумме емкостей отдельных конденсаторов, получим (3)

где  U 2  - разность потенциалов на зажимах батареи конденсаторов.

Учитывая, что общий заряд  q  после подключения второго конденсатора остался прежним, выразим разность потенциалов  U 2 следующим образом (4)

(4)Подставим в (3)

Произведём вычисления: Ответ:1,5 × 10 -3  Дж.

Движение частицы в конденсаторе

• 1.  Две параллельные неподвижные диэлектрические пластины расположены вертикально и заряжены разноименно. Пластины находятся на расстоянии  d  = 2 см друг от друга. Напряженность поля в пространстве внутри пластин равна  Е  = 4•10 5  В/м. Между пластинами на равном расстоянии от них помещен шарик с зарядом  q  = 10 -10  Кл и массой  m  = 20 мг. После того как шарик отпустили, он начинает падать и ударяется об одну из пластин. Насколько уменьшится высота местонахождения шарика Δ h  к моменту его удара об одну из пластин?

• Конденсаторы, электрическая емкость которых 2 мкФ и 10 мкФ, заряжают до напряжения 5 В каждый, а затем «плюс» одного из них подключают к «минусу» другого и соединяют свободные выводы резистором 1000 Ом. Какое количество теплоты выделится в резисторе?

Электродинамика

Пучок электронов, пройдя ускоряющую разность потенциалов U 0 = 10 4 В , влетает в середину между пластинами плоского конденсатора параллельно им. Какое напряжение необходимо подать на пластины конденсатора, чтобы пучок электронов при выходе из конденсатора отклонился от своего первоначального направления на максимальный угол? Длина пластин s = 10 см , расстояние между ними d = 3 см .

Решение:

Дано:

U 0 = 10 4 В

s = 10 см

d = 3 см

U - ?

Ответ: