Презентация "Электродинамика. Электрический заряд. Закон сохранения заряда" 10 класс

Электродинамика. Электродинамика. Электризация. Электризация. Электрический заряд. Электрический заряд. Закон сохранения Закон сохранения заряда. (85 – 88)  заряда. (85 – 88)

Электродинамика – – это наука о это наука о Электродинамика свойствах и закономерностях свойствах и закономерностях поведения особого вида материи поведения особого вида материи эл/маг поля, осуществляющего – – эл/маг поля , осуществляющего взаимодействие между взаимодействие между электрически заряженными электрически заряженными телами или частицами.. телами или частицами Рассмотрим основные типы Рассмотрим основные типы взаимодействий в природе взаимодействий в природе

Типы взаимодействия Типы взаимодействия 1)гравитационное 1)гравитационное 2)Эл/маг (это силы упругости и 2)Эл/маг (это силы упругости и трения, силы наших мышц, трения, силы наших мышц, позволяют видеть предметы…) позволяют видеть предметы…) 3)Сильные (ядерные 10-12см) 3)Сильные (ядерные 10-12см) 4)Слабые (превращ. элементарных 4)Слабые (превращ. элементарных частиц 10-16см) частиц 10-16см) Если бы на мгновение Если бы на мгновение прекратилось действие эл/маг сил прекратилось действие эл/маг сил – сразу исчезла бы жизнь. – сразу исчезла бы жизнь.

Все тела построены из Все тела построены из мельчайших частиц, которые мельчайших частиц, которые неделимы на более простые – неделимы на более простые – элементарные.. элементарные

Свойства элементарных частиц Свойства элементарных частиц 1)имеют массу 1)имеют массу 2)притягиваются друг к другу 2)притягиваются друг к другу согласно закону всемирного согласно закону всемирного тяготения тяготения 3)взаимодействуют с силами, 3)взаимодействуют с силами, которые убывают с увеличением которые убывают с увеличением расстояния – эл/маг силами расстояния – эл/маг силами 4)имеют электрический заряд => 4)имеют электрический заряд => заряженные заряженные

тела в механике заряда в электродинамике в электродинамике Подобно понятию гравитационной Подобно понятию гравитационной в механике Ньютона, массы тела Ньютона, массы понятие заряда понятие является первичным, основным является первичным, основным понятием. понятием. Электрический заряд – это Электрический заряд – это физическая величина, физическая величина, характеризующая свойство частиц характеризующая свойство частиц или тел вступать в или тел вступать в электромагнитные силовые электромагнитные силовые взаимодействия. взаимодействия. Электрический заряд обычно Электрический заряд обычно обозначается буквами qq или или QQ.. обозначается буквами

Знаки эл зарядов Знаки эл зарядов 1) «1) «++» положительный » положительный 2) «2) «--» отрицательный » отрицательный Одноимённые – отталкиваются Одноимённые – отталкиваются Разноимённые - притягиваются Разноимённые - притягиваются В этом также проявляется В этом также проявляется принципиальное отличие принципиальное отличие электромагнитных сил от электромагнитных сил от гравитационных. гравитационных.

Состав атома Состав атома 1)1)ядро ядро (в центре, сосредоточена (в центре, сосредоточена большая часть массы и «+» заряд большая часть массы и «+» заряд А)А)протоны протоны Б)Б)нейтроны нейтроны 2)2)Электроны Электроны (вращаются вокруг (вращаются вокруг ядра) ядра)

В нейтральном атоме число   В нейтральном атоме число протонов в ядре равно числу протонов в ядре равно числу электронов в оболочке. Это электронов в оболочке. Это число называется атомным атомным число называется номером. Атом данного . Атом данного номером вещества может потерять вещества может потерять один или несколько один или несколько электронов или приобрести электронов или приобрести лишний электрон. В этих лишний электрон. В этих случаях нейтральный атом случаях нейтральный атом превращается в превращается в положительно или положительно или отрицательно заряженный отрицательно заряженный Заряд может передаваться от одного тела к   Заряд может передаваться от одного тела к ион. ион. другому только порциями, содержащими другому только порциями, содержащими целое число элементарных зарядов. Таким целое число элементарных зарядов. Таким образом, электрический заряд тела – образом, электрический заряд тела – дискретная величина:   дискретная величина:

В обычных лабораторных опытах для обнаружения и   В обычных лабораторных опытах для обнаружения и измерения электрических зарядов используется измерения электрических зарядов используется электрометр – прибор, состоящий из металлического – прибор, состоящий из металлического электрометр стержня и стрелки, которая может вращаться вокруг стержня и стрелки, которая может вращаться вокруг горизонтальной оси. Стержень со стрелкой изолирован горизонтальной оси. Стержень со стрелкой изолирован от металлического корпуса. При соприкосновении от металлического корпуса. При соприкосновении заряженного тела со стержнем электрометра, заряженного тела со стержнем электрометра, электрические заряды одного знака распределяются по электрические заряды одного знака распределяются по стержню и стрелке. Силы электрического отталкивания стержню и стрелке. Силы электрического отталкивания вызывают поворот стрелки на некоторый угол, по вызывают поворот стрелки на некоторый угол, по которому можно судить о заряде, переданном стержню которому можно судить о заряде, переданном стержню электрометра. электрометра. Перенос заряда с заряженного тела на электрометр Перенос заряда с заряженного тела на электрометр

В природе тела электрически тела электрически В природе нейтральны. . нейтральны Каким образом тело приобретает Каким образом тело приобретает заряд? заряд? Чтобы получить электрически Чтобы получить электрически заряженное тело его нужно заряженное тело его нужно наэлектризовать – отделить часть – отделить часть наэлектризовать «-» заряда от связанного с ним «-» заряда от связанного с ним «+» => натереть или коснуться «+» => натереть или коснуться уже заряженным телом. уже заряженным телом.

Опыт 1: провести расчёской по провести расчёской по Опыт 1: волосам волосам А)коснитесь маленьких кусочков А)коснитесь маленьких кусочков бумаги бумаги Б)коснитесь электрометра Б)коснитесь электрометра Что вы наблюдаете? Что вы наблюдаете? Вывод: Вывод: 1.Чтобы сообщить телу заряд, его 1.Чтобы сообщить телу заряд, его надо наэлектризовать (натереть) надо наэлектризовать (натереть) 2.Заряды могут передаваться 2.Заряды могут передаваться (например, при непосредственном (например, при непосредственном контакте) от одного тела к другому. контакте) от одного тела к другому.

Можно ли «дозарядить» тело? Можно ли «дозарядить» тело? Опыт 2: Проведите ещё расчёской Проведите ещё расчёской Опыт 2: увеличивать увеличивать по волосам и коснитесь по волосам и коснитесь предварительно заряженного предварительно заряженного электрометра электрометра Что вы наблюдаете? Что вы наблюдаете? Вывод: заряд можно послед-но заряд можно послед-но Вывод:

Опыт 3: зарядите зарядите Опыт 3: предварительно электрометр предварительно электрометр А)коснитесь его незаряженным А)коснитесь его незаряженным телом телом Что вы наблюдаете? Что вы наблюдаете? Вывод: заряд можно «снимать» заряд можно «снимать» Вывод: частично или полностью частично или полностью

Электризация – – процесс сообщения процесс сообщения Электризация телу эл заряда телу эл заряда Одноимённые заряды – отталкиваются Одноимённые заряды – отталкиваются Разноимённые заряды – притягиваются Разноимённые заряды – притягиваются 1,6*10-19Кл 1,6*10-19Кл В отличие от массы тела В отличие от массы тела электрический заряд не является электрический заряд не является неотъемлемой характеристикой неотъемлемой характеристикой данного тела. Одно и то же тело в данного тела. Одно и то же тело в разных условиях может иметь разных условиях может иметь разный заряд. разный заряд.

При электризации ттрением происходит рением происходит При электризации перераспределение имеющихся имеющихся перераспределение зарядов между телами, нейтральными зарядов между телами, нейтральными в первый момент. в первый момент. Небольшая часть электронов переходит Небольшая часть электронов переходит с одного тела на другое. с одного тела на другое. Новые частицы не возникают Новые частицы не возникают, а , а существовавшие ранее не исчезают. существовавшие ранее не исчезают. Выполняется закон сохранения эл закон сохранения эл Выполняется заряда: : в замкнутой системе в замкнутой системе заряда алгебраическая сумма зарядов всех алгебраическая сумма зарядов всех частиц остаётся неизменной частиц остаётся неизменной

Закон Кулона – Закон Кулона – основной закон основной закон электростатики электростатики (89 – 90) (89 – 90)

Прибор Кулона Прибор Кулона Впервые закон взаимодействия   Впервые закон взаимодействия неподвижных зарядов был открыт неподвижных зарядов был открыт французским физиком французским физиком Ш. Кулоном в 1785 г. в 1785 г. Ш. Кулоном В своих опытах Кулон В своих опытах Кулон измерял силы притяжения измерял силы притяжения и отталкивания заряженных и отталкивания заряженных шариков с помощью шариков с помощью сконструированного им сконструированного им прибора – крутильных весов прибора – крутильных весов отличавшихся чрезвычайно отличавшихся чрезвычайно высокой чувствительностью. высокой чувствительностью. Так, например, коромысло весов Так, например, коромысло весов поворачивалось на 1° под действием поворачивалось на 1° под действием силы порядка 10 –9–9 Н.  Н. силы порядка 10

Идея измерений основывалась на   Идея измерений основывалась на блестящей догадке Кулона о том, что блестящей догадке Кулона о том, что если заряженный шарик привести в если заряженный шарик привести в контакт с точно таким же контакт с точно таким же незаряженным, то заряд первого незаряженным, то заряд первого разделится между ними поровну. Таким разделится между ними поровну. Таким образом, был указан способ изменять образом, был указан способ изменять заряд шарика в два, три и т. д. раз. В заряд шарика в два, три и т. д. раз. В опытах Кулона измерялось опытах Кулона измерялось взаимодействие между шариками, взаимодействие между шариками, размеры которых много меньше размеры которых много меньше расстояния между ними. Такие расстояния между ними. Такие заряженные тела принято называть заряженные тела принято называть точечными зарядами.. точечными зарядами На основании многочисленных   На основании многочисленных Точечным зарядом называют Точечным зарядом называют Кулон установил следующий установил следующий опытов Кулон опытов заряженное тело, размерами которого в заряженное тело, размерами которого в закон:: закон условиях данной задачи можно условиях данной задачи можно Силы взаимодействия неподвижных Силы взаимодействия неподвижных пренебречь. пренебречь. зарядов прямо пропорциональны зарядов прямо пропорциональны произведению модулей зарядов и произведению модулей зарядов и обратно пропорциональны квадрату обратно пропорциональны квадрату расстояния между ними: расстояния между ними: Силы Силы взаимодействия взаимодействия одноименных и одноименных и разноименных разноименных зарядов зарядов

Силы взаимодействия подчиняются IIIIII закону закону Силы взаимодействия подчиняются Ньютона: Ньютона: Они являются силами отталкивания при Они являются силами отталкивания при одинаковых знаках зарядов и силами одинаковых знаках зарядов и силами притяжения при разных знаках. притяжения при разных знаках. Взаимодействие неподвижных электрических Взаимодействие неподвижных электрических электростатическим или зарядов называют электростатическим или зарядов называют кулоновским взаимодействием. Раздел взаимодействием. Раздел кулоновским электродинамики, изучающий кулоновское электродинамики, изучающий кулоновское электростатикой.. взаимодействие, называют электростатикой взаимодействие, называют Закон Кулона справедлив Закон Кулона справедлив для точечных для точечных заряженных тел. Практически закон Кулона заряженных тел. Практически закон Кулона хорошо выполняется, если размеры хорошо выполняется, если размеры заряженных тел много меньше расстояния kk=9*109Н*м2/Кл2 =9*109Н*м2/Кл2 заряженных тел много меньше расстояния между ними. между ними. Она показывает во сколько раз Она показывает во сколько раз силасила взаимодействия точечных тел в взаимодействия точечных тел в вакууме вакууме больше силы их взаимодействия больше силы их взаимодействия в среде в среде

Опыт показывает, что силы кулоновского взаимодействия   Опыт показывает, что силы кулоновского взаимодействия подчиняются принципу суперпозиции принципу суперпозиции.. подчиняются Если заряженное тело взаимодействует одновременно с Если заряженное тело взаимодействует одновременно с несколькими заряженными телами, то результирующая сила, несколькими заряженными телами, то результирующая сила, действующая на данное тело, равна векторной сумме сил, действующая на данное тело, равна векторной сумме сил, действующих на это тело со стороны всех других заряженных действующих на это тело со стороны всех других заряженных тел. тел. Рис. поясняет принцип суперпозиции на примере Рис. поясняет принцип суперпозиции на примере электростатического взаимодействия трех заряженных тел. электростатического взаимодействия трех заряженных тел.

Модель. Модель. Взаимодействие Взаимодействие точечных зарядов точечных зарядов Принцип суперпозиции является фундаментальным законом   Принцип суперпозиции является фундаментальным законом природы. Однако, его применение требует определенной природы. Однако, его применение требует определенной осторожности, в том случае, когда речь идет о взаимодействии осторожности, в том случае, когда речь идет о взаимодействии заряженных тел конечных размеров (например, двух заряженных тел конечных размеров (например, двух проводящих заряженных шаров 1 и 2). Если к системе из двух проводящих заряженных шаров 1 и 2). Если к системе из двух заряженных шаров поднести третий заряженный шар, то заряженных шаров поднести третий заряженный шар, то взаимодействие между 1 и 2 изменится из-за взаимодействие между 1 и 2 изменится из-за перераспределения зарядов.. перераспределения зарядов Принцип суперпозиции утверждает, что при Принцип суперпозиции утверждает, что при заданном заданном (фиксированном) распределении зарядов на всех телах силы на всех телах силы (фиксированном) распределении зарядов электростатического взаимодействия между любыми двумя электростатического взаимодействия между любыми двумя телами не зависят от наличия других заряженных тел. телами не зависят от наличия других заряженных тел.