+
+
+
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Е
+
+
+
-
-
+
-
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
r
-
+
+
-
-
+
+
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
+
+
+
-
-
Электрическое поле. Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции полей .
Автор: Марина Владимировна Иоцук, учитель физики
ГБОУ Дьяковская гимназия , ЛНР Луганской области
СОДЕРЖАНИЕ
- Теория близкодействия и действия на расстоянии................
- Напряженность электрического поля …………….…………………..
- Напряженность поля заряженного шара ……………………………
- Проводники в электростатическом поле .…..………………………
- Вопросы по электростатике ………………………………………………..
- Задачи по электростатике..………………………………………………….
Теории, касающиеся способов осуществления
взаимодействия между телами
ДЕЙСТВИЯ
НА РАССТОЯНИИ
ТЕОРИЯ
БЛИЗКОДЕЙСТВИЯ
Сущность: действие передается мгновенно на сколь угодно большие расстояния непосредственно через пустоту
Сущность: взаимодействие
между телами всегда осуществляется с помощью промежуточных звеньев (или среды), передающих взаимодействие от точки к точке с конечной скоростью
Обоснование:
Сторонники :
Майкл Фарадей, Джеймс Клерк Максвелл
Шарль Огюстен Кулон, Анри Ампер
Идеи Майкла Фарадея
F 1
F 2
2
1
Электрические заряды
не действуют друг на друга непосредственно.
Каждый из них создает в окружающем пространстве электрическое поле
Поле одного заряда действует
на другой заряд, и наоборот.
По мере удаления от заряда
поле ослабевает
Распространение электрических
взаимодействий
АВ
АВ
t =
А
В
F 1
F 2
c
Сумел доказать:
Электрические взаимодействия распространяются в пространстве с конечной скоростью, равной скорости света в вакууме, т.е. С = 300 000 км/с
Джеймс Максвелл
Это означает:
Если слегка передвинуть заряд А, то сила, действующая на заряд В, изменится, но не в то же мгновение, а лишь спустя некоторое время, которое можно рассчитать по формуле
АВ – расстояние между зарядами,
С – скорость распространения электромагнитных взаимодействий
0 q 3 0 q 2 0 q n 0 q 2 F 2 ~ F F = const Е = q 3 ~ F 3 q q q n ~ F n q 0 0 Отношение силы, действующей на заряд, помещенный в данную точку поля к этому заряду для каждой точки поля не зависит от заряда и может рассматриваться как характеристика поля. Эта величина называется напряженностью в СИ : 1 [ Е ] = 1 Н/ Кл Напряженность – силовая характеристика электрического поля " width="640"
Электрическое поле – особая форма материи
- поле материально; оно существует независимо от нас, от наших знаний о нем;
- поле обладает определенными свойствами, которые не позволяют спутать его с чем-либо другим в окружающем мире.
Введем характеристику поля, которая позволит определить силу, действующую на любой заряд в любой точке поля
F 1
F 2
F 3
F n
~
q 1
F 1
q 1 0
q 3 0
q 2 0
q n 0
q 2
F 2
~
F
F
= const
Е =
q 3
~
F 3
q
q
q n
~
F n
q 0 0
Отношение силы, действующей на заряд, помещенный в данную точку поля к этому заряду для каждой точки поля не зависит от заряда и может рассматриваться как характеристика поля. Эта величина называется напряженностью
в СИ : 1 [ Е ] = 1 Н/ Кл
Напряженность – силовая характеристика электрического поля
0 | q 0 | х |q | | q 0 | E = k E = k r 2 |q| r 2 q Е Вектор напряженности в любой точке электрического поля направлен вдоль прямой, соединяющей эту точку и заряд. Вектор напряженности всегда направлен от положительного заряда к отрицательному. q 0 " width="640"
Напряженность поля точечного заряда
Найдем напряженность поля, создаваемого точечным зарядом q 0
Е
q
| q 0 | х |q |
По закону Кулона:
F = k
r 2
формула
напряженности
поля точечного
заряда
q 0 0
| q 0 | х |q |
| q 0 |
E = k
E = k
r 2
|q|
r 2
q
Е
Вектор напряженности в любой точке
электрического поля направлен вдоль прямой, соединяющей эту точку и заряд.
Вектор напряженности всегда направлен от положительного заряда к отрицательному.
q 0
0 q 2 Т. о., результирующая напряженность – это геометрическая сумма напряженностей полей, которые существуют в данной точке " width="640"
Принцип суперпозиции полей
Если в данной точке пространства различные заряженные
частицы создают электрические поля, напряженности которых
Е 1 , Е 2 , Е 3 , …, то результирующая напряженность поля в этой точке равна Е = Е 1 + Е 2 + Е 3 + …..
Е 1
Е
Е 2
q 1 0
q 2
Т. о., результирующая напряженность – это геометрическая сумма
напряженностей полей, которые существуют в данной точке
Линии напряженности электрического поля
Воображаемые линии, касательные к которым в каждой точке, через которую они проходят, совпадают с векторами напряженности, называют силовыми линиями электрического поля или линиями напряженности
-
-
-
-
-
-
+
+
+
+
+
+
+
поле неоднородно:
густота линий различна
Между пластинами (к середине) поле однородно: густота линий одинакова
Силовые линии электрического поля не замкнуты , они начинаются
на положительных зарядах и оканчиваются на отрицательных
r от центра шара напряженность поля определяется той же формулой, что и напряженность поля точечного заряда, помещенного в центре сферы Е Е + + + + + r + + + + + + + + | q 0 | | q 0 | E = k E = k r 2 r 2 Внутри проводящего шара: R напряженность поля равна нулю " width="640"
Поле заряженного шара
Вне шара силовые линии
распределяются так же, как силовые линии точечного заряда.
На расстоянии R r от
центра шара напряженность поля определяется
той же формулой,
что и напряженность поля точечного заряда, помещенного в центре сферы
Е
Е
+
+
+
+
+
r
+
+
+
+
+
+
+
+
| q 0 |
| q 0 |
E = k
E = k
r 2
r 2
Внутри проводящего шара: R напряженность поля равна нулю
Проводники в электростатическом поле
В проводниках имеются заряженные частицы, способные
перемещаться внутри него под влиянием электрического поля – свободные заряды. В металлах носителями свободных зарядов являются электроны.
.
Е
-
+
+
+
-
В этом состоит явление
электростатической индукции :
появившиеся заряды создают свое поле с напряженностью Е 1 , которое накладывается на внешнее поле и компенсирует его.
Т.е., за ничтожно малое время заряды перераспределяются так, что напряженность результирующего поля внутри проводника становится равной нулю
+
+
+
-
-
-
-
Е 1
-
+
+
-
+
+
+
+
-
-
-
-
-
+
+
+
-
+
+
+
-
-
-
-
-
+
+
+
-
+
+
+
-
-
-
-
-
-
+
+
+
-
+
+
+
Заряды в проводнике могут располагаться
только на его поверхности
-
-
-
0 ). Направлению вектора напряженности суммарного электрического поля этих зарядов в точке А соответствует стрелка 1 + q - q 4 2 3 1) 1 2) 2 3) 3 4) 4 " width="640"
Вопросы по электростатике
ЕГЭ : часть А
1 . На рисунке представлено расположение двух неподвижных отрицательных точечных электрических зарядов - q и - q. Направлению вектора напряженности суммарного электрического поля этих зарядов в точке А соответствует стрелка
1
- q
- q
4
2
3
1) 1 2) 2 3) 3 4) 4
2 . На рисунке представлено расположение двух неподвижных точечных электрических зарядов + q и - q ( q 0 ). Направлению вектора напряженности суммарного электрического поля этих зарядов в точке А соответствует стрелка
1
+ q
- q
4
2
3
1) 1 2) 2 3) 3 4) 4
Вопросы по электростатике
ЕГЭ : В4 На неподвижном проводящем уединенном конусе высотой Н и радиусом основания R = Н/2 находится заряд Q . Точка О – центр основания конуса. ОА = ОС = 2R, ОВ = R , угол АОС – прямой, отрезки ОА и ОС лежат в плоскости основания конуса. Модуль напряженности электрического поля заряда Q в точке А равен Е А . Чему равен модуль напряженности поля заряда Q в точке В и в точке С?
В
А
О
С
Установите соответствие между физическими величинами и их значениями.
К каждой позиции первого столбца выберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами
Физическая величина Её значение
А) Модуль напряженности электростатического поля конуса в точке В
Б) модуль напряженности электростатического поля конуса в точке С
А
Б
Вопросы по электростатике
А
В4 На неподвижном проводящем уединенном
шарике радиусом R находится заряд Q . Точка
О – центр шарика, ОА = 3 R /2, ОВ = 3 R /4, ОС = 3 R .
Модуль напряженности электростатического
поля заряда Q в точке А равен Е А . Чему равен
модуль напряженности электростатического поля
заряда Q в точке В и в точке С ?
О
С
В
Установите соответствие между физическими величинами и их значениями.
Каждой позиции первого столбца выберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
Физическая величина Её значение
А) Модуль напряженности электростатического поля шарика в точке В
Б) модуль напряженности электростатического поля шарика в точке С
А
Б
Задачи по электростатике
Какова напряженность электрического поля, создаваемого двумя зарядами
6 нКл и 20 нКл в точке, находящейся между зарядами на расстоянии 0,03 м от первого заряда на линии, соединяющей заряды? Расстояние между
зарядами 0,05 м.
Е 2
Е 1
Е
Дано :
1
2
q 1 = 6 х 10 -9 Кл
q 2 = 20 х 10 -9 Кл
r 1 = 0,03 м
r = 0,05 м
________________
Е - ?
Решение:
По принципу суперпозиции: Е = Е 2 – Е 1
| q 2 |
| q 1 |
E = k
– k
.
(r – r 1 ) 2
r 2
Остается подставить значения величин,
входящих в формулу и получить ответ:
E = 390 кН/Кл
Литература и интернет – ресурсы
- Мякишев Г.Я. Физика: учебник для 10 класса общеобразовательных учреждений / Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Сотский. – М. : Просвещение, 2009 г.
2.
http://www.vseportrety.ru/faradey-rz.gif - портрет М.Фарадея
3.
http://dtbiz.biz/wp-content/gallery/scalar-energy/maksvell.jpg - портрет Д.Максвелла