Как поступить
в Онлайн-школу №1 и получить аттестат?

Подробно расскажем о том, как перевестись на дистанционный формат обучения, как устроены онлайн-уроки и учебный процесс, как улучшить успеваемость и повысить мотивацию!

Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных

Конспект урока: Электрическое поле. Напряжённость — силовая характеристика электрического поля. Силовые линии электрического поля. Однородное электрическое поле

Электростатика

Электрическое поле. Напряжённость — силовая характеристика электрического поля

План урока

  • Электрическое поле
  • Напряженность
  • Принцип суперпозиции полей

Цели урока

  • Знать: понятие электрического поля; понятие пробного заряда; физический смысл напряженности; формулы для расчета напряженности; принцип суперпозиции электрических полей
  • Уметь: объяснять, как связаны напряженность электрического поля и сила, с которой это поле действует на пробный заряд; определять направление электрической силы и напряженности; изображать векторы силы Кулона и напряженности

Разминка

  • Сформулируйте принцип суперпозиции электрических сил.
  • Как электрическая сила взаимодействия двух зарядов зависит от расстояния?
  • Взаимодействуют ли заряженные тела в безвоздушном пространстве?

Электрическое поле

 

Зададимся вопросом, каким  все таки образом взаимодействуют между собой заряженные тела. Впервые идею существования поля вокруг заряженных тел предложил Майкл Фарадей (1791-1867). Он предположил, что вокруг заряженных тел существует особая материальная среда, посредством которой заряженные тела взаимодействуют друг с другом.
 

Согласно современным представлениям вокруг заряженных тел действительно существует электрическое поле, которое нельзя обнаружить осязанием или зрением, но можно обнаружить по его действию на другие заряженные тела.


Заряженные тела взаимодействуют друг с другом посредством особого вида материи - электрического поля .


Чтобы определить, присутствует ли в данной точке пространства электрическое поле, необходимо поместить в эту точку точечный заряд. Точечный заряд должен быть достаточно маленьким по величине, чтобы не оказывать влияние и не изменять исследуемое поле, такой заряд называется пробным.


Пробный электрический заряд q0 – это точечный положительный заряд, величина которого столь мала, что он не искажает первоначальное электрическое поле.


Рис. 1. Взаимодействие положительного заряда q и пробного заряда q<sub>0</sub> Рис. 1. Взаимодействие положительного заряда q и пробного заряда q0

Помещая пробный заряд q0 в разные точки пространства, можно оценить силу, с которой электрическое поле действует на данный заряд.
 

Так, на пробный заряд q0, находящийся в поле положительного точечного заряда q (рис. 1), действует сила, равная:

Fк=kq0·qr2.

 

Понятно, что чем ближе пробный заряд q0 к источнику поля, тем большая электрическая сила будет на него действовать и наоборот: при удалении точечного заряда q0 от заряда q кулоновская сила будет уменьшаться.

 

Напряженность

 

Для количественной характеристики электрического поля введена физическая величина, которая называется напряженность E – эта величина показывает, с какой силой F электрическое поле действует на пробный заряд, помещенный в эту точку:

 

E=Fкq0,

 

где Е [Н/Кл] – модуль напряженности электрического поля в данной точке;
Fк [Н] – электрическая сила, действующая на пробный заряд q0, помещенный в данную точку поля;
q0[ Кл] – пробный заряд.


Напряженность электрического поля Е в данной точке – это физическая величина, равная отношению силы F электрического поля, действующей на помещенный в данную точку поля пробный заряд q0, к этому заряду.
 

Напряженность – силовая характеристика электрического поля.


Подставим в формулу напряженности выражение, полученное для силы Кулона:

 

E=Fкq0=kq0·qr2·q0=kqr2,
 

где q [Кл] – заряд, создающий исследуемое поле;
r [м] – расстояние от заряда q до исследуемой точки поля.

 

Из этой формулы видно, что напряженность электрического поля не зависит от величины пробного заряда q0. Действительно, напряженность, будучи характеристикой поля, создаваемого зарядом q не должна зависеть от заряда, помещенного в это поле, но должна зависеть от величины самого заряда q и от расстояния между зарядом и исследуемой точкой пространства.


Напряженность электрического поля в данной точке не зависит от величины пробного заряда, помещенного в эту точку.


Напряженность – векторная физическая величина, поэтому справедлива запись уравнения в векторной форме:

 

E=Fкq0.

 

Формула показывает, что при помещении в электрическое поле напряженностью E положительного пробного заряда q0 поле будет действовать на данный заряд с силой, сонаправленной с напряженностью: EFк.
 

На рисунке 2 проиллюстрировано направление векторов напряженности и силы Кулона в случаях, когда поле создается положительным (рис. 2, а) и отрицательным зарядами (рис. 2, б).

Рис. 2. Направление векторов напряженности и силы Кулона Рис. 2. Направление векторов напряженности и силы Кулона

Принцип суперпозиции полей

Понятно, что электрическое поле будет действовать на пробный заряд в любой точке пространства, следовательно, вектор напряженности поля, созданного положительным зарядом, в любой точке будет направлен в сторону от этого заряда (рис. 3, а).

 

Напротив, вектор напряженности поля, созданного отрицательным зарядом, в любой точке пространства будет направлен к этому заряду (рис. 3, б).

Рис. 3. Поле положительного и отрицательного зарядов Рис. 3. Поле положительного и отрицательного зарядов

 

Формула напряженности позволяет вычислить величину силы Fк, с которой электрическое поле напряженностью Е действует на помещенный в него пробный заряд q0:
 

Fк=E·q0.
 

Понятно, что, если принцип суперпозиции справедлив для электрических сил, он также будет справедлив и для напряженностей.


Принцип суперпозиции электростатических полей

Напряженность поля системы зарядов в данной точке пространства равна векторной сумме напряженностей полей, созданных в этой точке каждым зарядом в отдельности:

 

 E=E1+E2+...+En.


Итоги

 

  • Пробный электрический заряд q0 – это точечный положительный заряд, величина которого столь мала, что он не искажает первоначальное электрическое поле;
  • Заряженные тела взаимодействуют друг с другом посредством особого вида материи - электрического поля ;
  • Напряженность электрического поля Е в данной точке – это физическая величина, равная отношению силы F электрического поля, действующей на помещенный в данную точку поля пробный заряд q0, к этому заряду: E=Fкq0=kqr2;
  • Принцип суперпозиции электростатических полей: E=E1+E2+...+En.


Контрольные вопросы

 

1. Что такое пробный заряд?
2. От чего зависит напряженность электрического поля в данной точке?
3. Как направлена напряженность поля положительного заряда в любой точке пространства?


Расчёт сопротивления проводника. Удельное сопротивление вещества

Постоянный электрический ток
  • В поисках путей модернизации. Европа меняющаяся

    История

  • Повседневная жизнь и мировосприятие человека XIX века

    История

  • Экономическое развитие в XIX – начале ХХ века. Меняющееся общество

    История