Электрическое поле. Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции полей. Автор : Ирина Владимировна Бахтина, учитель физики МОУ « СОШ 3» г. Новый Оскол Белгородской области Е r

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 ТЕОРИЯ БЛИЗКОДЕЙСТВИЯ ДЕЙСТВИЯ НА РАССТОЯНИИ Сущность : взаимодействие между телами всегда осуществляется с помощью промежуточных звеньев ( или среды ), передающих взаимодействие от точки к точке с конечной скоростью Обоснование : Майкл Фарадей, Джеймс Клерк Максвелл Сущность : действие передается мгновенно на сколь угодно большие расстояния непосредственно через пустоту Сторонники : Шарль Огюстен Кулон, Анри Ампер

Идеи Майкла Фарадея 12 F1F1 F2F2 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 В F1F1 F2F2 А АВ Сумел доказать : Электрические взаимодействия распространяются в пространстве с конечной скоростью, равной скорости света в вакууме, т. е. С = км / с t = АВ c 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 Джеймс Максвелл

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. Напряженность – силовая характеристика электрического поля q 0 > 0 q 1 >0 q 3 >0 q1q1 F1F1 q3q3 F3F3 F q = const q2q2 F2F2 qnqn FnFn F1F1 F2F2 F3F3 FnFn q 2 >0 q n >0 Введем характеристику поля, которая позволит определить силу, действующую на любой заряд в любой точке поля 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 F q Е = в СИ : 1 [ Е ] = 1 Н / Кл ~ ~ ~ ~

Напряженность поля точечного заряда q Е q 0 > 0 Найдем напряженность поля, создаваемого точечным зарядом q 0 По закону Кулона : | q 0 | х |q | F = k r2r2 | q 0 | х |q | E = k r2r2 |q| | q 0 | E = k r2r2 формула напряженности поля точечного заряда q Е q 0 < 0 Вектор напряженности в любой точке электрического поля направлен вдоль прямой, соединяющей эту точку и заряд. Вектор напряженности всегда направлен от положительного заряда к отрицательному.

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 + ….. q 1 > 0 q 2 < 0 Е Е1Е1 Е2Е2 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 Силовые линии электрического поля не замкнуты, они начинаются на положительных зарядах и оканчиваются на отрицательных поле неоднородно : густота линий различна Между пластинами ( к середине ) поле однородно : густота линий одинакова

Поле заряженного шара Е Е 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 r Внутри проводящего шара : R < r напряженность поля равна нулю | q 0 | E = k r2r2 | q 0 | E = k r2r2

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 проводник во внешнем поле : электроны перемещаются справа налево ( кратковременный ток ) левая часть пластины заряжается отрицательно, а правая – положительно. проводник в отсутствии поля : свободные электроны участвуют в тепловом движении, перемещаются по металлу в любом направлении Е Е1Е1 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 Заряды в проводнике могут располагаться только на его поверхности

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) 1 2) 2 3) 3 4) 4 - q 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 - q + q ) 1 2) 2 3) 3 4) 4 1

Вопросы по электростатике А В О С ЕГЭ : В 4 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 ? 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 1) 0 2) Е А 3) 2 Е А 4) 4 Е А АБ

Вопросы по электростатике А О ВС В 4 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 ? 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 1) 0 2) 4 Е А 3) Е А /2 4) Е А /4 АБ

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. Дано : q 1 = 6 х Кл q 2 = 20 х Кл r 1 = 0,03 м r = 0,05 м ________________ Е - ? Решение : 12 Е1Е1 Е2Е2 Е По принципу суперпозиции : Е = Е 2 – Е 1 | q 2 | E = k (r – r 1 ) 2 | q 1 | – k r2r2. Остается подставить значения величин, входящих в формулу и получить ответ : E = 390 кН / Кл

Литература и интернет – ресурсы 1.Мякишев Г. Я. Физика : учебник для 10 класса общеобразовательных учреждений / Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Сотский. – М. : Просвещение, 2009 г портрет М. Фарадея - портрет Д. Максвелла