План:

•         Электрические заряды. Элементарный электрический заряд.

•         Закон сохранения заряда. Закон Кулона.

•         Электрическое поле. Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции полей.

•         Проводники в электрическом поле. Диэлектрики в электрическом поле. Поляризация диэлектриков.

•         Потенциал. Разность потенциалов. Эквипотенциальные поверхности.

•         Связь между напряженностью и разностью потенциалов электрического поля. Электроемкость.

•         Конденсаторы. Энергия заряженного конденсатора. Применение конденсаторов.

Цель: напомнить о явлении электризации тел, двух видах электрического заряда и их взаимодействии; углубить знания учащихся о электрическом поле и его свойствах; ввести характеристики электрического поля - напряжённость и потенциал, сравнить их; ввести закон Кулона.

Электрические заряды

Носителем заряда может быть как элементарная частица, так и макроскопическое тело.

Заряженные же тела могут как притягивать, так и отталкивать друг друга:

в случае зарядов одинаковых знаков частицы отталкиваются, а в случае разных притягиваются.

                                                                                                                                                                                               Протон Электрон

Однородное поле

                                                       Разноименные заряды Одноименные заряды

Заряд элементарных частиц — протонов , входящих в состав всех атомных ядер, называют положительным, а заряд  электронов — отрицательным .

Частица, не имеющая электрического заряда, является  нейтрон.

Основная формула для электрического заряда

𝑞 = 𝐼𝑡 𝑞 − электрический заряд

I− электрический ток

t − время

Один кулон равен электрическому заряду, проходящему через поперечное сечение проводника с током силой в 1 А за время 1 с Заряд электрона равен  𝑒 = −1,6 · 10⁻¹⁹ Кл .

Модуль заряда любой другой частицы или тела равен произведению заряда электрона на целое число элементарных зарядов N , содержащихся в избытке (или недостатке) на данном теле:

𝑞 = 𝑒𝑁

𝑞₁ + 𝑞₂ + 𝑞₃ + … + 𝑞_𝑛 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡

                                                   𝐹 − сила взаимодействия [Н]

𝑘 ≈ 9 ∙ 10⁹— коэффициент

𝐻 ⋅ м² пропорциональности    Кл₂ Электрическое поле — особая форма материи, 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 на заряды.

Электрическое поле действует на электрические заряды с некоторой силой.

Порождается электрическим зарядом: вокруг любого  заряженного  тела  существует электрическое поле.

Поле, созданное неподвижными электрическими зарядами, называется электростатическим.

Характеристикой электрического    поля является напряженность электрического поля.

Напряжённость электрического поля на рисунке можно показать с помощью силовых линий.

𝐸- напряженность электрического поля

𝑞 – величина этого заряда

Напряженность электрического поля, созданного точечным зарядом:

^где   E — модуль напряжённости поля созданного точечным зарядом q — значение точечного заряда

r — расстояние от точечного заряда до исследуемой точки поля

— постоянная величина, равная 8,85 · 10^-12 Ф/м

Проводники в электрическом поле.

Диэлектрики в электрическом поле. Поляризация диэлектриков.

Явление, при котором на поверхности проводника,     помещённого   в электростатическое поле, появляются электрические заряды,     называют электростатической     индукцией    или электризацией через влияние.

электростатическое поле в проводнике существовать не может.

возле поверхности проводника силовые линии электростатического поля всегда перпендикулярны поверхности.

примеры

примеры парафин, бензол, инертные газы, кислород и тд    спирт, вода, аммиак, ацетон

Согласно принципу суперпозиции, модуль напряжённости результирующего электростатического поля внутри диэлектрика равен разности напряжённостей внешнего поля и поля, созданного поляризационными зарядами:

Для характеристики электрических свойств диэлектриков вводят физическую величину,  называемую   диэлектрической проницаемостью вещества.

Диэлектрическая проницаемость

Работа сил электрического поля при перемещении заряда между двумя точками зависит только от положения этих точек и не зависит от вида траектории.

Работа силы однородного электростатического поля по перемещению заряда из одной точки поля в другую не зависит от формы траектории, по которой двигался пробный заряд, а зависит только от начального и конечного положений заряда.

однородное электростатическое поле потенциально

Потенциальная энергия взаимодействия точечного заряда с электростатическим полем равна работе, которую совершили бы силы поля при перемещении данного заряда из указанной точки поля в нулевую точку:

Работа сил электростатического поля по перемещению электрического заряда из начальной точки в конечную равна изменению потенциальной энергии, взятому с обратным знаком:

Электростатическое поле способно совершать работу, значение которой пропорционально величине переносимого заряда и зависит только от того, из какой и в какую точку поля заряд переносится:

На замкнутой траектории работа сил электростатического поля равна нулю.

Если работа сил поля не зависит от формы траектории и на замкнутой траектории равна нулю, то такое поле называется потенциальными.

Потенциальная  энергия    взаимодействия     точечного заряда с электростатическим полем равна работе, которую совершили бы силы поля при перемещении данного заряда из указанной точки поля в нулевую точку:

Отношение потенциальной энергии пробного заряда в поле к значению этого заряда для данной точки поля остаётся неизменным:

Отношение потенциальной энергии пробного заряда, помещённого в данную точку поля, к величине этого заряда, называется потенциалом электростатического поля в данной точке пространства:

Обозначать потенциал мы будем греческой буквой «Фи» (φ).

Скалярная физическая величина, численно равная отношению работы сил поля по перемещению заряда между данными точками поля к величине этого заряда, называется разностью потенциалов.

Разность потенциалов очень часто называют напряжением

То есть напряжение между двумя точками поля определяется работой сил этого поля по перемещению заряда 1 Кл из одной точки в другую.

q qСq –– зарядэлектроемкостьодногоиз, проводниковФ                                                                                               ,   Кл

U – разностьпотенциаловмеждупроводниками, В

диэлектрикkC

                                                                                                                                                                                                                                                                                 ш ш

напрактике:

1 мкФ = 10^-6 Ф        Еслиемкостьшара 1 фарад, 1 пФ = 10^-12 Ф торадиусшараравен 9 млн.км.

проводник

Электроемкость зависит от:

1.   геометрических размеров и формы проводников;

2.   взаимного расположения проводников;

3.   диэлектрической проницаемости

0S ^d

                                             C           _d

                                                                                               ^R₂    Электрическоеполе

_

сосредоточеновнутри

_конденсатора

_

C 40RR21RR21

                                                                             С1                                             С2     _    q q1q2

U ^U1^U2

      C1 C2

d↑ , следовательно , С↓

q qq

                                        С1          +           _        q1                                                                                                                                      1 2

U ^U1^U2

CU ^C1U1^C2U2

                                                   C                   q

C ^C1^C2

++ q C1U1C2U2

С₁С

-2

C ^C1^C2

q C1^U1^C2U2

U _C _ C1_C2

+q C1U1C2U2

С₁С

-2

C ^C1^C2

q C1^U1^C2U2

U _C _ C1_C2

W – энергиязаряженногоконденсатора (энергия

С – электроемкостьконденсатора, Ф

Е – напряженность, В/м

Студийныйконденсаторный направленныймикрофонширокого применения. Микрофонконденсаторный.

Применение конденсаторов

Лампафотовспышки.

Светильникисразряднымилампами.

Металлопленочные конденсаторы обладают неограниченной

возможностью самовосстановления. Таким образом, возможность короткого замыкания практически исключается. Конденсаторы устойчивы к большим импульсным токам и высокому уровню пульсаций.

Применяются в мобильных телефонах, персональных компьютерах, телевизорах, электронных балластах и автомобильной электронике.

Полимерныеконденсаторы ствердымэлектролитом начипсете

Отличительными чертами алюминиевых электролитических конденсаторов является большая удельная емкость на единицу объема (произведением CV) и прекрасная работа при повышенных токах. Поэтому они незаменимые компоненты в цепях постоянного тока тяговых устройств, в составе преобразователей частоты, в схемах электронных балластов, в ИБП (источниках бесперебойного питания) и импульсных преобразователях напряжения, в студийных лампах-вспышках и в автомобильной электронике.

Домашнее задание:

• Подготовить доклад (презентацию) о влиянии электрического поля на живые организмы.