Закон Кулона. Напряженность электрического поля

Закон Кулона. Напряженность электрического поля

Цель: 1. Повторение теоретического материала темы занятий.

2. Практическое применение теоретического материала при решении задач.

Рассматриваемые вопросы:

1. Электрический заряд, его характеристики.

2. Закон Кулона.

3. Электрическое поле.

4. Напряженность электрического поля.

I. Подготовка к занятию

1. Повторить теоретический материал:

1. Дать определение:

закона сохранения электрического заряда,

закона Кулона,

диэлектрической проницаемости среды,

электрического поля,

напряженности электрического поля,

принципа суперпозиции эл. полей,

линии напряженности.

2. Записать формулы:

закона сохранения электрического заряда,

закона Кулона,

напряженности электрического поля,

напряженности поля точечного заряда,

напряженность поля электрического диполя,

принципа суперпозиции электрических полей.

Законспектировать решение задачи

Шарик массой М, несущий заряд q, свободно падает в однородном электрическом поле напряженностью Е. Линии напряженности направлены параллельно поверхности земли. Каково движение шарика? Написать уравнение траектории (ось Х по вектору Е). Начальную скорость шарика принять равной нулю.

Дано Решение

М х

q

Е Е

У(х)

У

F

 

Mg

Ма_х = qЕ, Ма_у = Mg - движение по обеим осям ускоренное, , . Решая данные уравнения, получим - уравнение прямой, где

II. Работа в аудитории

1. Вопросы, выносимые на обсуждение:

а) Будут ли взаимодействовать электрические заряды в состоянии невесомости?

б) Два заряда взаимодействуют в воздухе с определенной силой. Как изменится сила взаимодействия зарядов, если их поместить, например, в керосин?

в) Если напряженность в данной точке поля равна нулю, то должен ли в ней равняться нулю и потенциал? Приведите пример.

д) Могут ли силовые линии пересекаться?

Практический блок.

1. Решение задач в аудитории.

2. Решение задач домашнего задания: 9.2, 9.5, 9.9, 9.14

3. Дополнительные задачи:

1. Электрическое поле образовано двумя неподвижными, вертикально расположенными, параллельными, разноименно заряженными непроводящими пластинами. Пластины расположены на расстоянии d = 5 см друг от друга. Напряженность поля между пластинами Е = 10⁴ В/м. Между пластинами на равном расстоянии от них помещен шарик с зарядом q = 10^-5 Кл и массой m = 10 г. После того как шарик отпустили, он начинает падать. Какую скорость будет иметь шарик, когда коснется одной из пластин?

2. Точечный заряд q, помещенный в начало координат, создает в точке А (см. рисунок) электростатическое поле напряженностью Ε₁=65 В/м. Определите значение модуля напряженности поля Е₂ в точке С?

3 практическое занятие

Теорема Гаусса

Цель: 1. Повторение теоретического материала темы занятий.

2. Практическое применение теоретического материала при решении задач.

3. Контроль за самостоятельным изучением теоретического материала.

Рассматриваемые вопросы

1. Поток напряженности.

2. Теорема Гаусса.

I. Подготовка к занятию

1. Повторить теоретический материал:

1. Дать определение:

напряженности электрического поля,

линии напряженности,

потока напряженности,

элементарного потока вектора напряженности,

теоремы Гаусса

2. Записать формулы:

напряженности электрического поля,

элементарного потока вектора напряженности,

теоремы Гаусса,

напряженности заряженной плоскости,

напряженности двух заряженных плоскостей

2. Законспектировать материал, выносимый на самостоятельное изучение: «Применение теоремы Гаусса для равномерно заряженной плоскости, двух параллельных заряженных плоскостей»

II. Работа в аудитории

1. Вопросы, выносимые на обсуждение:

а) Между двумя плоскостями, заряженными равномерно с одинаковой поверхностной плотностью, подвешен на тонкой нити заряженный шарик. Шарик выведен из положения равновесия. Как изменится период колебания шарика, если плоскости разрядить?

б) Изобразить графически, как изменяется напряженность поля двух бесконечных параллельных плоскостей, заряженных одноименно, но с различными поверхностными плотностями зарядов.

Практический блок.

1. Отчет по самостоятельному изучению материала.

2. Решение задач в аудитории

3. Решение задач домашнего задания: 9.36, 9.37.

 

4 практическое занятие

I. Подготовка к занятию

1. Повторить теоретический материал:

1. Дать определение:

однородного электрического поля,

неоднородного электрического поля,

циркуляции вектора напряженности,

потенциала электрического поля,

эквипотенциальной поверхности

2. Записать формулы:

напряженности электрического поля,

работы поля по перемещению заряда,

потенциала,

потенциала поля точечного заряда,

потенциала поля системы зарядов,

связь между потенциалом и напряженностью однородного поля,

связь между потенциалом и напряженностью произвольного поля

2. Законспектировать материал, выносимый на самостоятельное изучение: «Связь между напряженностью и потенциалом электрического поля»

II. Работа в аудитории

1. Вопросы, выносимые на обсуждение:

а) Двум металлическим шарам различных радиусов сообщили одинаковый заряд, после чего соединили проволочкой. Что произойдет?

б) Изобразить графически, как изменяется напряженность поля двух бесконечных параллельных плоскостей, заряженных одноименно, но с различными поверхностными плотностями зарядов.

Практический блок.

1. Отчет по самостоятельному изучению материала

2. Решение задач в аудитории.

3. Решение задач домашнего задания: 9.42,9.44.

4. Дополнительные задачи:

1. Металлический шар установлен на тонком проводящем стержне, соединяющем его с Землёй. Шар окружен незаряженной металлической сферой, радиусом r_сф = 10 см, изолированной от Земли, центр сферы совпадает с центром шара. При передаче сфере электрического заряда q = 2•10^-9 Кл между шаром и сферой возникла разность потенциалов Δφ = φ_cф— φ_ш= 90 В. Определите радиус r_ш шара.

2. Электрон влетает в пространство между двумя разноименно заря­женными пластинами плоского конденсатора со скоростью v_o (v_o << с) параллельно пластинам (см. рисунок). Расстояние между пластинами d, длина пластин L (L >> d), разность потенциалов меж­ду пластинами Δφ. Определите скорость электрона при вылете из конденсатора.

5 практическое занятие

I. Подготовка к занятию

1. Повторить теоретический материал:

1. Дать определение:

емкость проводника,

фарада,

конденсатора,

емкости конденсатора

2. Записать формулы:

емкости проводника,

емкости конденсатора,

емкости плоского конденсатора,

емкости сферического конденсатора,

емкости цилиндрического конденсатора,

емкости батареи последовательно соединенных конденсаторов,

емкости батареи параллельно соединенных конденсаторов

2. Законспектировать материал, выносимый на самостоятельное изучение: «Последовательное и параллельное соединение конденсаторов»

II. Работа в аудитории

1. Вопросы, выносимые на обсуждение:

а) Обладает ли электроемкостью незаряженный проводник?

б) При уменьшении расстояния между пластинами плоского конденсатора его емкость увеличивается, а при уменьшении радиуса проводящего шара его емкость уменьшается. Как связать эти факты?

в) Как изменится емкость плоского конденсатора, если между его обкладками поместить диэлектрик?

г) Пластины плоского заряженного конденсатора попеременно заземляют. Будет ли при этом конденсатор разряжаться?

Практический блок.

1. Отчет по самостоятельному изучению материала

2. Решение задач в аудитории

3. Решение задач домашнего задания: 9.53, 9.76, 9.84, 9.100

 

 

6 практическое занятие

Энергия электрического поля

Цель: 1. Повторение теоретического материала темы занятий.

2. Практическое применение теоретического материала при решении задач.

Рассматриваемые вопросы

1. Энергия системы зарядов.

2. Энергия заряженного проводника.

3. Энергия заряженного конденсатора.

4. Энергия поля конденсатора.

I. Подготовка к занятию

1. Повторить теоретический материал:

1. Дать определение:

системы зарядов,

проводника,

конденсатора,

плотности энергии поля

2. Записать формулы:

энергии системы зарядов,

энергии заряженного проводника,

энергии заряженного конденсатора,

энергии поля через его силовую характеристику,

плотности энергии электрического поля

II. Работа в аудитории

1. Вопросы, выносимые на обсуждение:

а) Плоский конденсатор зарядили, а затем погрузили в диэлектрик. Как изменится энергия поля конденсатора?

б) Диэлектрическая проницаемость вещества изменяется с температурой. Поэтому при нагреве или охлаждении конденсатора с диэлектриком, его энергия изменяется. Куда «исчезает» или откуда «берется» избыток энергии?

Практический блок.

1. Решение задач в аудитории

2. Решение задач домашнего задания: 9.105, 9.107, 9.111.

 

 

 

 

Закон Кулона. Напряженность электрического поля

Цель: 1. Повторение теоретического материала темы занятий.

2. Практическое применение теоретического материала при решении задач.

Рассматриваемые вопросы:

1. Электрический заряд, его характеристики.

2. Закон Кулона.

3. Электрическое поле.

4. Напряженность электрического поля.

I. Подготовка к занятию

1. Повторить теоретический материал:

1. Дать определение:

закона сохранения электрического заряда,

закона Кулона,

диэлектрической проницаемости среды,

электрического поля,

напряженности электрического поля,

принципа суперпозиции эл. полей,

линии напряженности.

2. Записать формулы:

закона сохранения электрического заряда,

закона Кулона,

напряженности электрического поля,

напряженности поля точечного заряда,

напряженность поля электрического диполя,

принципа суперпозиции электрических полей.