Мета уроку: дати поняття напруженості електричного поля і її визначення в будь-якій точці поля.
- формування поняття напруженості електричного поля; дати поняття про лінії напруженості і графічне представлення електричного поля;
- навчити учнів застосовувати формулу E = kq / r 2 в рішенні нескладних завдань на розрахунок напруженості.
Електричне поле - це особлива форма матерії, про існування якої можна судити тільки по її дії. Експериментально доведено, що існують два роду зарядів, навколо яких існують електричні поля, які характеризуються силовими лініями.
Графічно зображуючи поле, слід пам'ятати, що лінії напруженості електричного поля:
- ніде не перетинаються один з одним;
- мають початок на позитивному заряді (або в нескінченності) і кінець на негативному (або в нескінченності), т. е. є незамкненими лініями;
- між зарядами ніде не перериваються.
Силові лінії позитивного заряду:
Силові лінії негативного заряду:
Силові лінії однойменних взаємодіючих зарядів:
Силові лінії різнойменних взаємодіючих зарядів:
Силовий характеристикою електричного поля є напруженість, яка позначається буквою Е і має одиниці виміру або. Напруженість є векторною величиною, так як визначається відношенням сили Кулона до величини одиничного позитивного заряду
В результаті перетворення формули закону Кулона і формули напруженості маємо залежність напруженості поля від відстані, на якому вона визначається щодо даного заряду
де: k - коефіцієнт пропорційності, значення якого залежить від вибору одиниць електричного заряду.
В системі СІ Н · м 2 / Кл 2.
де # 949; 0 - електрична постійна, рівна 8,85 · 10 -12 Кл 2 / Н · м 2;
q - електричний заряд (Кл);
r - відстань від заряду до точки в якій визначається напруженість.
Напрямок вектора напруженості збігається з напрямом сили Кулона.
Електричне поле, напруженість якого однакова в усіх точках простору, називається однорідним. В обмеженою області простору електричне поле можна вважати приблизно однорідним, якщо напруженість поля всередині цієї області змінюється незначно.
Загальна напруженість поля декількох взаємодіючих зарядів буде дорівнює геометричній сумі векторів напруженості, в чому і полягає принцип суперпозиції полів:
Розглянемо кілька випадків визначення напруженості.
1. Нехай взаємодіють два різнойменних заряду. Помістимо точковий позитивний заряд між ними, тоді в цій точці будуть діяти два вектора напруженості, спрямовані в одну сторону:
Е31 - напруженість точкового заряду 3 з боку заряду 1;
Е32 - напруженість точкового заряду 3 з боку заряду 2.
Згідно з принципом суперпозиції полів загальна напруженість поля в даній точці дорівнює геометричній сумі векторів напруженості Е31 і Е32.
Напруженість в даній точці визначається за формулою:
де: r - відстань між першим і другим зарядом;
х - відстань між першим і точковим зарядом.
2. Розглянемо випадок, коли необхідно знайти напруженість в точці віддаленій на відстань а від другого заряду. Якщо врахувати, що поле першого заряду більше, ніж поле другого заряду, то напруженість в даній точці поля дорівнює геометричній різниці напруженості Е31 і Е32.
Формула напруженості в даній точці дорівнює:
Е = kq1 / (r + a) 2 - kq2 / a 2
Де: r - відстань між взаємодіючими зарядами;
а - відстань між другим і точковим зарядом.
3. Розглянемо приклад, коли необхідно визначити напруженість поля в деякій віддаленості і від першого і від другого заряду, в даному випадку на відстані r від першого і на відстані Bот другого заряду. Так як однойменні заряди відштовхуються. а різнойменні притягуються, маємо два вектори напруженості виходять з однієї точки, то для їх складання можна застосувати метод протилежного кута паралелограма буде сумарним вектором напруженості. Алгебраїчну суму векторів знаходимо з теореми Піфагора:
Виходячи з даної роботи, слід, що напруженість в будь-якій точці поля можна визначити, знаючи величини взаємодіючих зарядів, відстань від кожного заряду до даної точки і електричну постійну.
4. Закріплення теми.