Argomento: campo elettrico. Intensità del campo elettrico. Principio di sovrapposizione dei campi
Bersaglio: divulgazione della natura materiale del campo elettrico e formazione del concetto di intensità del campo elettrico
Obiettivi della lezione: familiarizzare gli studenti con le caratteristiche di potenza del campo elettrico;
∙ formare conoscenze informali nell'interpretazione del concetto di “intensità del campo elettrico”;
∙ coltivare un atteggiamento consapevole verso l'apprendimento e l'interesse per lo studio della fisica.
Lezione: imparare nuovo materiale
Attrezzatura: custodia in metallo leggero fatta di pellicola, asta di plexiglas, pennacchi su supporto, macchina per elettrofori, pallina su filo di seta, piastre di condensatori, presentazione, animazione flash
Durante le lezioni
Ripetizione di quanto appreso
Legge di Coulomb dello stato
Qual è il significato fisico del coefficiente k?
Determinare i limiti di applicabilità della legge di Coulomb?
Dettatura fisica. Legge di conservazione della carica elettrica. La legge di Coulomb. (verifica reciproca)
Imparare nuovo materiale
1.È possibile creare una carica elettrica?
2. Creiamo una carica elettrica durante l'elettrificazione?
3. Può una carica esistere separatamente da una particella?
4. Un corpo la cui carica positiva totale delle particelle è uguale alla carica negativa totale delle particelle è…..
5. La forza di interazione delle particelle cariche con la carica crescente di una qualsiasi di queste particelle…..
6. Quando una carica viene posta in un mezzo, la forza di interazione tra di loro….
7. Con un aumento della distanza tra le cariche di 3 volte, la forza di interazione......
8. La grandezza che caratterizza le proprietà elettriche del mezzo si chiama...
9. In quali unità viene misurata la carica elettrica?
(1, sì; 2. No; 3. No; 4. Neutro; 5. Aumenti; 6. Diminuisce; 7. Diminuirà di 9 volte; 8. Costante dielettrica; 9. Nei pendenti)
Imparare nuovo materiale
L'interazione delle cariche secondo la legge di Coulomb è un fatto stabilito sperimentalmente. ( diapositiva 1 )Tuttavia, non rivela il quadro fisico del processo di interazione stesso. E non risponde alla domanda su come avviene l'azione di una carica su un'altra.
Sperimentare 1 (con manica) Portare lentamente una lastra di plexiglass posizionata verticalmente su una manica di lamina di metallo leggero sospesa su un filo, dopo averla precedentemente caricata con lana.
-Cosa sta succedendo?( non c'è contatto, ma il manicotto si è discostato dalla verticale)
Esperimento 2 ( macchina per elettrofori, piastre di un condensatore sferico, pallina da tennis sospesa su un filo di seta ) Dopo aver caricato le piastre, osserviamo il movimento della palla tra di loro. Perché?
Ecco come avviene l'interazione a distanza. Forse è l'aria tra i corpi?
Esperimento 3 (guardando un frammento video, animazione flash) Mentre espelliamo l'aria, osserviamo che le foglie dell'elettroscopio continuano a respingersi.
Cosa si può concludere? ( l'aria non partecipa all'interazione )
Come avviene allora l’interazione?
Faraday fornisce la seguente spiegazione:
Intorno ad ogni carica elettrica esiste sempre un campo elettrico. ( diapositiva 2)
Per caratterizzare E.P. è necessario inserire dei valori.
La prima caratteristica del Campo è la TENSIONE.
Torniamo ancora alla legge di Coulomb ( diapositiva 3 )
Consideriamo l'effetto del campo sulla carica introdotta nel campo della carica di prova.
……………………………………………
Quindi, se osserviamo il rapporto, otterremo un valore che caratterizzerà l'azione del campo in un dato punto.
Indicato con la lettera E.
Tensione EP
Tensione EP non dipende dall'entità della carica, dalla quantità del vettore (caratteristica dell'intensità del campo) Mostra con quale forza agisce il campo su una carica posta in questo campo.
Sostituendo l'espressione forza nella formula, otteniamo l'espressione dell'intensità del campo di una carica puntiforme
Come si può caratterizzare un campo creato da più cariche?
Dobbiamo utilizzare la somma vettoriale delle forze agenti sulla carica immessa nel campo e ottenere l'intensità E.P. Questo caso è chiamato PRINCIPIO DI SUPERPOSIZIONE
(diapositiva 6)
Esperimento 4. Esperimenti sulla dimostrazione degli spettri dei campi elettrici. (1. Esperimenti con sultani installati su supporti isolanti e caricati da una macchina elettrica a foglio. 2. Esperimenti con piastre di condensatori a cui sono incollate strisce di carta a un'estremità.)
È conveniente rappresentare il campo elettrico mediante linee grafiche - LINEE DI POTENZA. Le LINEE DI CAMPO sono linee che indicano la direzione della forza che agisce in questo campo su una particella carica positivamente posta in esso ( diapositive 9,10,11)
Linee di campo create da particelle caricate positivamente (a) e negativamente (b).
Il caso più interessante è quello di E.P. creato tra due lunghe piastre cariche. Quindi viene creato un E.P. omogeneo tra di loro.
Spiegazione del principio di sovrapposizione, utilizzando una rappresentazione grafica ( diapositive11,12,13)
III. Consolidamento di conoscenze, abilità, competenze
Rivedi le domande
∙ Analisi delle domande:
a) Come dovremmo comprendere che in un dato punto esiste un campo elettrico?
b) Come dovremmo capire che la tensione nel punto A è maggiore della tensione nel punto B?
c) Come dobbiamo intendere che l'intensità in un dato punto del campo è 6 N/kl?
d) Quale valore si può determinare se si conosce l'intensità in un dato punto del campo?
∙ 2. Analisi di problemi qualitativi
800. Due cariche di uguale grandezza si trovano ad una certa distanza l'una dall'altra. In quale caso la tensione in un punto che si trova a metà della distanza tra loro è maggiore: se queste cariche sono simili o diverse?? (Diverso. Con cariche puntiformi con lo stesso nome, la tensione sarà zero.)
801. Perché gli uccelli volano via dai cavi dell'alta tensione quando viene accesa la corrente? (Quando viene attivata una corrente ad alta tensione, sulle piume dell'uccello si forma una carica elettrica statica, a seguito della quale le piume dell'uccello si irruiscono e divergono (come i fiocchi di un pennacchio di carta collegato a una macchina elettrostatica). Questo spaventa l'uccello , vola via dal filo.)
∙ Analisi dei problemi di calcolo [Rymkevich A.P. Raccolta di problemi di fisica, gradi 10-11. – M.: Otarda, 2003.]:
698. Ad un certo punto del campo, su una carica di 2 nC agisce una forza di 0,4 μN. Trova l'intensità del campo a questo punto. (200 V/m)
699. Quale forza agisce su una carica di 12 nC posta in un punto in cui l'intensità del campo elettrico è 2 kN/Cl? (24 µN)
Riassumendo la lezione.
Letteratura:
Libro di testo Fisica 10, B. Krongar, V. Kem, N. Koyshibaev, casa editrice "Mektep" 2010
[Tulchinskij M.E. Problemi qualitativi in fisica al liceo. – M.: Educazione, 1972.]:
Rymkevich A.P. Raccolta di problemi di fisica, gradi 10-11. – M.: Otarda, 2003
V.A.Volkov. Per aiutare l'insegnante di scuola.
Sezione disciplina Esame di Stato Unificato: _________ _
Lezioni totali sull'argomento –_18___
№ lezione da questo argomento _4____
Argomento della lezione « Elettricità. Forza attuale »
Riepilogo della lezione fornito
NOME E COGNOME. _ __ Bryleva Liliya Zakirzyanovna_
Titolo accademico, posizione: Insegnante di fisica
Luogo di lavoro: scuola secondaria dell'istituto scolastico comunale n. 6
Appunti delle lezioni di fisica
"Elettricità. Forza attuale."
Obiettivi della lezione:
Educativo: fornisci il concetto di corrente elettrica e scopri le condizioni in cui si verifica. Immettere le quantità che caratterizzano la corrente elettrica.
Sviluppo: formare capacità intellettuali per analizzare e confrontare i risultati degli esperimenti; attivare il pensiero e la capacità degli studenti di trarre le proprie conclusioni.
educativo - sviluppo dell'interesse cognitivo per la materia, ampliando gli orizzonti degli studenti, mostrando la possibilità di utilizzare le conoscenze acquisite nelle lezioni in situazioni di vita.
Tipo di lezione: lezione sull'apprendimento di nuove conoscenze.
Attrezzature: presentazione sul tema “Corrente elettrica. Forza attuale."
Piano di lezione.
Organizzare il tempo.
Aggiornamento della conoscenza.
Imparare nuovo materiale.
Consolidamento.
Riassumendo.
1. Momento organizzativo.
Preparazione per l'apprendimento di nuovo materiale.
Oggi conosceremo i concetti: corrente elettrica, intensità di corrente e condizioni necessarie per l'esistenza della corrente elettrica.
3. Aggiornamento delle conoscenze.
Sullo schermo c'è la diapositiva numero 2.
Conoscete tutti bene la frase “corrente elettrica”, ma più spesso usiamo la parola “elettricità”. Questi concetti sono entrati a far parte della nostra vita da così tanto tempo che non pensiamo nemmeno al loro significato. Quindi cosa significano?
Nelle lezioni precedenti abbiamo parzialmente toccato questo argomento, ovvero abbiamo studiato i corpi carichi stazionari. Come ricorderete, questo ramo della fisica si chiama elettrostatica.
Sullo schermo c'è la diapositiva numero 3.
Ok, ora pensaci. Cosa significa la parola "attuale"?
Movimento! Questo significa “corrente elettrica”, questo è il movimento delle particelle cariche. È questo fenomeno che studieremo nelle lezioni seguenti.
In terza media abbiamo studiato parzialmente questo fenomeno fisico. Allora abbiamo detto che: “la corrente elettrica è il movimento diretto di particelle cariche”.
Oggi nella lezione considereremo il caso più semplice di movimento direzionale di particelle cariche: corrente elettrica diretta.
Imparare nuovo materiale.
Per l'emergere e l'esistenza di una corrente elettrica costante in una sostanza, è necessaria la presenza di particelle cariche libere, il cui movimento nel conduttore provoca il trasferimento della carica elettrica da un luogo all'altro.
Sullo schermo c'è la diapositiva numero 5.
Tuttavia, se le particelle cariche subiscono un movimento termico casuale, come gli elettroni liberi in un metallo, allora il trasferimento di carica non avviene, il che significa che non c’è corrente elettrica.
Sullo schermo c'è la diapositiva numero 6.
La corrente elettrica si verifica solo con il movimento ordinato (diretto) di particelle cariche (elettroni o ioni).
Sullo schermo – diapositiva numero 7.
Come far muovere le particelle cariche in modo ordinato?
Abbiamo bisogno di una forza che agisca su di loro in una certa direzione. Non appena questa forza cessa di agire, il movimento ordinato delle particelle cesserà a causa della resistenza elettrica esercitata al loro movimento dagli ioni del reticolo cristallino dei metalli o dalle molecole neutre degli elettroliti.
Sullo schermo – diapositiva numero 8.
Allora da dove viene questo potere? Abbiamo detto che sulle particelle cariche agisce la forza di Coulomb F = q E (la forza di Coulomb è pari al prodotto della carica per il vettore dell'intensità), che è direttamente correlata al campo elettrico.
Sullo schermo c'è la diapositiva numero 9.
Tipicamente, è il campo elettrico all'interno del conduttore che provoca e mantiene il movimento ordinato delle particelle cariche. Se all'interno di un conduttore è presente un campo elettrico, allora esiste una differenza di potenziale tra le estremità del conduttore. Quando la differenza di potenziale non cambia nel tempo, nel conduttore si stabilisce una corrente elettrica costante.
Sullo schermo – diapositiva numero 10
Ciò significa che oltre alle particelle cariche, per l'esistenza di una corrente elettrica, è necessaria la presenza di campo elettrico.
Quando viene creata una differenza di potenziale (tensione) tra qualsiasi punto del conduttore, l'equilibrio delle cariche verrà interrotto e nel conduttore si verificherà un movimento di cariche, chiamato corrente elettrica.
Sullo schermo – diapositiva numero 11.
Pertanto, abbiamo stabilito due condizioni per l'esistenza della corrente elettrica:
presenza di oneri gratuiti,
presenza di un campo elettrico.
Sullo schermo c'è la diapositiva numero 12.
Quindi: LA CORRENTE ELETTRICA è il movimento diretto e ordinato di particelle cariche (elettroni, ioni e altre particelle cariche). Quelli. la corrente elettrica ha una certa direzione. Si considera che la direzione della corrente sia la direzione del movimento delle particelle caricate positivamente. Ne consegue che la direzione della corrente coincide con la direzione del vettore dell'intensità del campo elettrico. Se la corrente è formata dal movimento di particelle cariche negativamente, la direzione della corrente è considerata opposta alla direzione del movimento delle particelle. (Questa scelta della direzione della corrente non ha molto successo, poiché nella maggior parte dei casi la corrente rappresenta il movimento ordinato degli elettroni - particelle caricate negativamente. La scelta della direzione della corrente è stata fatta in un momento in cui non si sapeva nulla degli elettroni liberi nei metalli.)
Sullo schermo c'è la diapositiva numero 13.
Non vediamo direttamente il movimento delle particelle in un conduttore. La presenza di corrente elettrica deve essere giudicata dalle azioni o dai fenomeni che l'accompagnano.
Sullo schermo c'è la diapositiva numero 14.
Effetto termico della corrente elettrica. Il conduttore attraverso il quale scorre la corrente si riscalda (una lampadina a incandescenza si accende);
Sullo schermo c'è la diapositiva numero 15.
Effetto magnetico della corrente elettrica. Un conduttore con corrente attrae o magnetizza corpi, gira perpendicolare al filo con corrente, una freccia magnetica;
Sullo schermo c'è la diapositiva numero 16.
Azione chimica della corrente elettrica. Una corrente elettrica può modificare la composizione chimica di un conduttore, ad esempio, rilasciando i suoi costituenti chimici (idrogeno e ossigeno vengono rilasciati dall'acqua acidificata versata in un recipiente di vetro a forma di U).
L'effetto magnetico è il principale, poiché si osserva in tutti i conduttori, l'effetto termico è assente nei superconduttori e l'effetto chimico si osserva solo nelle soluzioni e nelle fusioni di elettroliti.
Sullo schermo c'è la diapositiva numero 17.
Come molti fenomeni fisici, la corrente elettrica ha una caratteristica quantitativa chiamata intensità di corrente: se attraversa la sezione trasversale un conduttore trasporta una carica ∆q per un tempo ∆t, allora il valore medio della corrente è: I=∆q/∆t(La forza attuale è uguale al rapporto tra carica e tempo).
Pertanto, l'intensità di corrente media è uguale al rapporto tra la carica ∆q che passa attraverso la sezione trasversale del conduttore durante l'intervallo di tempo ∆t e questo periodo di tempo.
Nel SI (Sistema Internazionale) l'unità di corrente è l'ampere, indicato 1 A = 1 C/s (Un ampere è uguale al rapporto di 1 coulomb per 1 secondo)
Nota: se la corrente non cambia nel tempo, la corrente viene chiamata costante.
Sullo schermo c'è la diapositiva numero 18.
L'intensità della corrente può essere un valore positivo se la direzione della corrente coincide con la direzione positiva convenzionalmente selezionata lungo il conduttore. Altrimenti la corrente è negativa.
Sullo schermo c'è la diapositiva numero 19.
Per misurare la corrente viene utilizzato un dispositivo chiamato amperometro. Il principio di progettazione di questi dispositivi si basa sull'azione magnetica della corrente. In un circuito elettrico l'amperometro è collegato in serie al dispositivo da cui si vuole misurare la corrente. Una rappresentazione schematica di un amperometro è un cerchio con la lettera A al centro.
Sullo schermo c'è la diapositiva numero 20.
Inoltre, la forza attuale è correlata alla velocità del movimento direzionale delle particelle. Mostriamo questa connessione.
Sia un conduttore cilindrico avere una sezione trasversale S. Prendiamo la direzione da sinistra a destra come direzione positiva nel conduttore. La carica di ciascuna particella sarà considerata pari a q 0. Il volume del conduttore, limitato dalle sezioni trasversali 1 e 2 distanti ∆L tra loro, contiene particelle N = n·S·∆L, dove n è la concentrazione di particelle.
Sullo schermo c'è la diapositiva numero 21.
La loro carica totale nel volume selezionato è q = q 0 ·n·S·∆L (la carica è uguale al prodotto della carica delle particelle per concentrazione, area e distanza). Se le particelle si muovono da sinistra a destra con una velocità media v, allora in un tempo ∆t = ∆L/v pari al rapporto tra distanza e velocità, tutte le particelle contenute nel volume in esame attraverseranno la sezione trasversale 2. Pertanto, la forza attuale si trova utilizzando la seguente formula.
I = ∆q/∆t = (q 0 ·n·S·∆L·v)/∆L= q 0 ·n·S·v
Sullo schermo c'è la diapositiva numero 22.
Usando questa formula, proviamo a determinare la velocità del movimento ordinato degli elettroni in un conduttore.
V = Io/( e·n·S),
Dove e– modulo di carica dell’elettrone.
Sullo schermo c'è la diapositiva numero 23.
Lascia che la forza attuale I = 1A e l'area della sezione trasversale del conduttore S = 10 -6 m 2, per il rame la concentrazione n = 8,5 10 28 m -3. Quindi,
V=1/(1,6 ·10 -19 · 8,5·10 28 ·10 -6)=7·10 -5 m/s
Come vediamo, la velocità del movimento ordinato degli elettroni in un conduttore è bassa.
Sullo schermo c'è la diapositiva numero 24.
Per stimare quanto piccolo, n Immaginiamo un circuito di corrente molto lungo, ad esempio una linea telegrafica tra due città separate l'una dall'altra, diciamo, 1000 km. Esperimenti accurati mostrano che gli effetti della corrente nella seconda città inizieranno a manifestarsi, cioè gli elettroni nei conduttori ivi situati inizieranno a muoversi, circa 1/300 di secondo dopo il loro movimento lungo i fili nella prima cominciò la città. Si dice spesso, non in modo rigoroso ma molto chiaro, che la corrente viaggia attraverso i fili ad una velocità di 300.000 km/s. Ciò, tuttavia, non significa che il movimento dei portatori di carica nel conduttore avvenga a questa enorme velocità, per cui un elettrone o uno ione, che nel nostro esempio si trovava nella prima città, raggiungerà la seconda in 1/800 di secondo . Affatto. Il movimento dei portatori in un conduttore avviene quasi sempre molto lentamente, ad una velocità di diversi millimetri al secondo, e spesso anche meno. Vediamo, quindi, che è necessario distinguere attentamente e non confondere i concetti di “velocità attuale” e “velocità dei portatori di carica”.
Sullo schermo c'è la diapositiva numero 25.
Pertanto, la velocità che per brevità chiamiamo "velocità corrente" è la velocità di propagazione dei cambiamenti nel campo elettrico lungo il conduttore e non la velocità di movimento dei portatori di carica al suo interno.
Spieghiamolo con un'analogia meccanica. Immaginiamo che due città siano collegate da un oleodotto e che in una di queste città una pompa abbia iniziato a funzionare, aumentando la pressione del petrolio in quel luogo. Questa maggiore pressione si diffonderà attraverso il liquido nel tubo ad alta velocità, circa un chilometro al secondo. Pertanto, in un secondo, le particelle inizieranno a muoversi a una distanza, diciamo, di 1 km dalla pompa, dopo due secondi - a una distanza di 2 km, in un minuto - a una distanza di 60 km, ecc. Dopo circa tra un quarto d'ora, il petrolio inizierà a fuoriuscire dal tubo della seconda città. Ma il movimento delle particelle di petrolio stesse avviene molto più lentamente, e possono passare diversi giorni prima che qualche specifica particella di petrolio raggiunga la prima città alla seconda. Tornando alla corrente elettrica, dobbiamo dire che la “velocità della corrente” (la velocità di propagazione del campo elettrico) è simile alla velocità di propagazione della pressione attraverso l’oleodotto, e la “velocità dei portatori” è simile alla velocità di movimento delle particelle dell’olio stesso.
5. Consolidamento.
Sullo schermo – diapositiva numero 26
Oggi in classe abbiamo esaminato i concetti base dell'elettrodinamica:
Elettricità;
Condizioni necessarie per l'esistenza della corrente elettrica;
Caratteristiche quantitative della corrente elettrica.
Sullo schermo – diapositiva n. 27
Ora diamo un'occhiata alla risoluzione dei problemi tipici:
1. La piastrella è inclusa nella rete di illuminazione. Quanta elettricità lo attraversa in 10 minuti se la corrente nel cavo di alimentazione è 5A?
Soluzione: tempo nel sistema SI 10 minuti = 600 s,
Per definizione, la corrente è uguale al rapporto tra carica e tempo.
Quindi la carica è uguale al prodotto della corrente per il tempo.
Q = I t = 5A 600 s = 3000 C
Sullo schermo – diapositiva n. 28
2. Quanti elettroni passano attraverso il filamento di una lampada a incandescenza in 1 s quando la corrente nella lampada è 1,6 A?
Soluzione: La carica di un elettrone è e= 1,6 10 -19 C,
L’intero addebito può essere calcolato utilizzando la formula:
Q = I t – la carica è uguale al prodotto della corrente e del tempo.
Il numero di elettroni è uguale al rapporto tra la carica totale e la carica di un elettrone:
N = q/ e
ciò implica
N = io t / e= 1,6A 1s/1,6 10 -19 CI = 10 19
Sullo schermo – diapositiva n. 29
3. Una corrente di 1 A scorre attraverso un conduttore per un anno. Trova la massa di elettroni che hanno attraversato la sezione trasversale del conduttore durante questo periodo di tempo. Rapporto tra la carica dell'elettrone e la sua massa e/M e = 1,76 10+11 C/kg.
Soluzione: La massa degli elettroni può essere definita come il prodotto del numero di elettroni e della massa dell'elettrone M = N M e. Usando la formula N = I t / e(vedi problema precedente), troviamo che la massa è uguale a
Ì = me e io t / e= 1A 365 24 60 60s/(1,76 10 +11 C/kg) = 1,8 10 -4 kg.
Sullo schermo – diapositiva numero 30
4. In un conduttore con una sezione trasversale di 1 mm 2, la corrente è 1,6 A. La concentrazione di elettroni nel conduttore è 10 23 m -3 ad una temperatura di 20 0 C. Trova la velocità media del movimento direzionale degli elettroni e confrontala con la velocità termica degli elettroni.
Soluzione: per determinare la velocità media del movimento direzionale degli elettroni, utilizziamo la formula
Q = q 0 n S v t (la carica è uguale al prodotto della carica della particella per concentrazione, area, velocità e tempo).
Poiché I = q/t (l'intensità della corrente è uguale al rapporto tra carica e tempo),
Allora I = q 0 n S v => v= I/ (q 0 n S)
Calcoliamo e otteniamo il valore della velocità di movimento degli elettroni
V= 1,6 A/(10 23 m -3 10 -6 m 1,6 10 -19 C) = 100 metri al secondo
M v 2 /2 = (3/ 2) k T => (da qui segue)
= 11500 metri al secondo
La velocità del movimento termico è 115 volte maggiore.
Riassumendo.
Sullo schermo – diapositiva n. 31
Scrivi i tuoi compiti.
V.A.Kasyanov Libro di testo di fisica 11a elementare. §1,2, problemi §2 (1-5).
Sullo schermo – diapositiva numero 32.
Grazie per l'attenzione. Ti auguriamo successo nei tuoi esercizi indipendenti su questo argomento!
Estratto controllato
Metodologo del Dipartimento dell'Istruzione:_____________________________________________
Consiglio di esperti dell'Università pedagogica statale di Yerevan:__________________________________________
Data di:_____________________________________________________________
Firme:____________________________________________________________
Scopo della lezione: introdurre gli studenti alla storia della lotta tra i concetti di azione ravvicinata e azione a distanza; con le carenze delle teorie, introdurre il concetto di intensità del campo elettrico, sviluppare la capacità di rappresentare graficamente i campi elettrici; utilizzare il principio di sovrapposizione per calcolare i campi di un sistema di corpi carichi.
Durante le lezioni
Controllo dei compiti utilizzando il metodo del lavoro autonomo
opzione 1
1. È possibile creare o distruggere una carica elettrica? Perché? Spiegare l'essenza della legge di conservazione della carica elettrica.
2. Ci sono due corpi nell'aria che hanno cariche elettriche negative uguali; i corpi si respingono con una forza di 0,9 N. Calcolare anche la massa degli elettroni in eccesso in ciascun corpo il loro numero.
Soluzione. m = m0 N = 9,1·10-31·5·1012= 4,5·10-19 (kg); N = √Fr2/k e ; N= 5·1012 (elettroni)
Opzione 2
1 Perché i corpi dissimili si elettrizzano durante l'attrito, ma i corpi omogenei non si elettrizzano?
2 Tre palline conduttrici sono state messe in contatto, la prima pallina aveva una carica di 1,8 10-8 C, la seconda aveva una carica di 0,3 10-8 C, la terza pallina non aveva carica. Come viene distribuita la carica tra le palline? Con quale forza due di loro interagiranno nel vuoto a una distanza di 5 cm l'uno dall'altro?
Soluzione. q1+q2+q3=3q; q = (q1+q2+q3)/3q = 0,5·10-8(C)
F=kq2/r2; F= 9·10-5 (H)
Imparare nuovo materiale
1. Discussione sulla questione del trasferimento dell'effetto di un'accusa a un'altra. Interverranno “sostenitori” della teoria dell'azione a corto raggio (il campo si propaga alla velocità della luce) e della teoria dell'azione a distanza (tutte le interazioni si propagano istantaneamente). Le esibizioni degli studenti sono accompagnate da dimostrazioni di esperimenti sull'interazione di corpi elettrizzati. Gli studenti possono porre domande sui sostenitori di una teoria o di un'altra.
L'insegnante aiuta gli studenti a trarre le conclusioni corrette e guida gli studenti a formare il concetto di campo elettrico.
2. Campo elettrico - Una forma speciale di materia che esiste indipendentemente da noi e dalla nostra conoscenza al riguardo.
3. La proprietà principale del campo elettrico- azione sulle cariche elettriche con una certa forza.
| Campo elettrostatico | Il campo elettrostatico delle cariche stazionarie non cambia affatto ed è indissolubilmente legato alle cariche che lo formano. | ||
| Intensità del campo elettrico: E= F/ Q | Il rapporto tra la forza con cui il campo elettrico agisce su una carica positiva di prova e il valore di questa carica. Vettore Ē̄̄̄̄̄ coincide con la direzione della forza che agisce sulla carica positiva. | ||
| Intensità del campo elettrico di una carica puntiforme. E =Q0/4πξ0ξr2 |
L'intensità del campo elettrico di una carica puntiforme in un certo punto nello spazio è direttamente proporzionale al modulo della carica della sorgente del campo e inversamente proporzionale al quadrato della distanza dalla sorgente del campo a un dato punto nello spazio. | ||
| Linee del campo elettrostatico | Si tratta di linee le cui tangenti in ciascun punto del campo coincidono con la direzione dell'intensità del campo in quel punto. | ||
| Principio di sovrapposizione dei campi: Mi = Mi1+Mi2+Mi3+…
|
Quando si sovrappongono campi di più cariche puntiformi, si forma un campo elettrostatico, la cui intensità in ogni punto è uguale alla somma geometrica delle intensità di ciascuno dei campi componenti. | ||
| Dimostrazione dell’esperienza: “Giustificazione del principio di sovrapposizione dei campi” | Appendere una “carica di prova” (piastra di schiuma) su un filo di nylon. Impattare la “carica di prova” con un corpo carico. Quindi porta un altro corpo carico e osserva il suo effetto sulla “carica di prova”. Rimuovere il primo corpo carico e osservare l'azione del secondo corpo carico. Trarre una conclusione. | ||
Lavoro indipendente con il libro.
1. Leggi la definizione di linee del campo elettrico nel libro di testo.
2. Osserva attentamente le Figure 181 – 184, che mostrano esempi di linee di tensione di vari corpi carichi e sistemi di corpi.
3. Rispondi alle domande.
A) Come viene visualizzata l'entità del vettore tensione nelle figure? Con quale segno esterno si può distinguere un campo ad azione intensa?
B) Dove iniziano e dove finiscono le linee del campo elettrico?
D) Ci sono interruzioni nelle linee di tensione?
D) Come si trovano le linee del campo elettrico rispetto alla superficie di un corpo carico?
D) In quali casi il campo elettrico può considerarsi uniforme?
E) Confronta l'immagine delle linee di campo di una carica puntiforme e di una palla caricata uniformemente.
G) Scopri utilizzando quale formula ed entro quali limiti accettabili puoi calcolare l'intensità del campo di una palla conduttrice.
Riassumiamo la lezione
Compiti a casa: §92 – 94.
Lezione 57 Argomento: campo elettrico. Intensità del campo elettrico. Principio di sovrapposizione dei campi Bersaglio: divulgazione della natura materiale del campo elettrico e formazione del concetto di intensità del campo elettrico
Obiettivi della lezione: familiarizzare gli studenti con le caratteristiche di potenza del campo elettrico;
∙ formare conoscenze informali nell'interpretazione del concetto di “intensità del campo elettrico”;
∙ coltivare un atteggiamento consapevole verso l'apprendimento e l'interesse per lo studio della fisica.
Lezione: imparare nuovo materiale Attrezzatura: custodia in metallo leggero fatta di pellicola, asta di plexiglass, pennacchi su supporto, macchina per elettrofori, palla su filo di seta, piastre di condensatore, presentazione, animazione flash Avanzamento della lezione
- Ripetizione di quanto appreso
- Formulare la legge di Coulomb Qual è il significato fisico del coefficiente k? Determinare i limiti di applicabilità della legge di Coulomb?
- Dettatura fisica. Legge di conservazione della carica elettrica. La legge di Coulomb. (verifica reciproca)
Imparare nuovo materiale
- Imparare nuovo materiale
- tensione E.P
tensione E.P non dipende dall'entità della carica, una quantità vettoriale (forza caratteristica del campo) che mostra con quale forza il campo agisce su una carica posta in questo campo. 
Sostituendo l'espressione forza nella formula, otteniamo l'espressione dell'intensità del campo di una carica puntiforme
Come si può caratterizzare un campo creato da più cariche? Dobbiamo utilizzare la somma vettoriale delle forze agenti sulla carica immessa nel campo e ottenere l'intensità E.P. Questo caso è chiamato PRINCIPIO DI SUPERPOSIZIONE( diapositiva 6)Esperimento 4. Esperimenti sulla dimostrazione degli spettri dei campi elettrici. (1. Esperimenti con sultani installati su supporti isolanti e caricati da una macchina elettrica a foglio. 2. Esperimenti con piastre di condensatori a cui sono incollate strisce di carta a un'estremità.) È conveniente rappresentare il campo elettrico con linee grafiche - LINEE ELETTRICHE. Le LINEE DI CAMPO sono linee che indicano la direzione della forza che agisce in questo campo su una particella carica positivamente posta in esso ( diapositive 9,10,11)
Linee di campo create da particelle caricate positivamente (a) e negativamente (b). 
Il caso più interessante è quello di E.P. creato tra due lunghe piastre cariche. Quindi viene creato un E.P. omogeneo tra di loro. + - 1 2 3Spiegazione del principio di sovrapposizione, mediante rappresentazione grafica ( diapositive11,12,13)
III.Consolidamento di conoscenze, abilità, competenze
Rivedi le domande
∙ Analisi delle domande:
a) Come dovremmo comprendere che in un dato punto esiste un campo elettrico?
b) Come dovremmo capire che la tensione nel punto A è maggiore della tensione nel punto B?
c) Come dobbiamo intendere che l'intensità in un dato punto del campo è 6 N/kl?
d) Quale valore si può determinare se si conosce l'intensità in un dato punto del campo?
∙ 2. Analisi di problemi qualitativi
800. Due cariche di uguale grandezza si trovano ad una certa distanza l'una dall'altra. In quale caso la tensione in un punto che si trova a metà della distanza tra loro è maggiore: se queste cariche sono simili o diverse?? (Diverso. Con cariche puntiformi con lo stesso nome, la tensione sarà zero.)
801. Perché gli uccelli volano via dai cavi dell'alta tensione quando viene accesa la corrente? (Quando viene attivata una corrente ad alta tensione, sulle piume dell'uccello si forma una carica elettrica statica, a seguito della quale le piume dell'uccello si irruiscono e divergono (come i fiocchi di un pennacchio di carta collegato a una macchina elettrostatica). Questo spaventa l'uccello , vola via dal filo.)
∙ Analisi dei problemi di calcolo [Rymkevich A.P. Raccolta di problemi di fisica, gradi 10-11. – M.: Otarda, 2003.]:
698. Ad un certo punto del campo, su una carica di 2 nC agisce una forza di 0,4 μN. Trova l'intensità del campo a questo punto. (200 V/m)
699. Quale forza agisce su una carica di 12 nC posta in un punto in cui l'intensità del campo elettrico è 2 kN/Cl? (24 µN)
Riassumendo la lezione.
Letteratura:
Libro di testo Fisica 10, B. Krongar, V. Kem, N. Koyshibaev, casa editrice "Mektep" 2010
[Tulchinskij M.E. Problemi qualitativi in fisica al liceo. – M.: Educazione, 1972.]:
Rymkevich A.P. Raccolta di problemi di fisica, gradi 10-11. – M.: Otarda, 2003
V.A.Volkov. Per aiutare l'insegnante di scuola.
Tipo di lezione: sviluppo del problema
Lo scopo della lezione: Creare condizioni per:
- formazione di idee sul campo elettrico e sul suo effetto sul corpo; forza elettrica e sua dipendenza dalla distanza tra i corpi.
- sviluppo della competenza comunicativa attraverso la capacità di analizzare, confrontare e trarre conclusioni;
- promuovere la tolleranza e un atteggiamento consapevole nei confronti dell’apprendimento.
Attrezzatura:
- righello di legno,
- asta in vetro ed ebanite,
- manicotti elettrostatici,
- ritratti di D. Maxwell, O. Coulon.
Tecnologia della lezione: dialogo.
Forme di formazione: frontale, di gruppo, individuale, in coppia.
Metodi di insegnamento: verbale, pratico.
Lezione sul progresso
1. Momento organizzativo(1 minuto.)
Esperienza: Il righello è posizionato sullo schienale della sedia in modo che sia in equilibrio. Si prende un bastoncino carico di ebanite e lo si porta verso il righello senza toccarlo. Il sovrano esce dal riposo.
2. Aggiornamento delle conoscenze.
- Come puoi spiegare i risultati dell'esperimento?
- Perché il righello si muove?
Studiando la meccanica, abbiamo appreso che l'azione di un corpo su un altro avviene direttamente attraverso l'interazione dei corpi, e in questo esperimento non osserviamo il contatto, ma osserviamo il movimento.
- Come possiamo spiegare l'interazione dei corpi in questo caso?
Scriviamo alla lavagna le parole chiave: forza, interazione.
- Si può presumere che attorno ad un corpo carico esista uno spazio con proprietà speciali. C'è un problema che deve essere risolto.
La scritta sulla lavagna a sinistra (segno?).
Descriviamo gli obiettivi della nostra lezione (gli studenti formulano l'obiettivo della lezione e l'insegnante lo specifica). L'esperienza ha dimostrato di risolvere il problema. Un'asta di ebanite si avvicina al bossolo sospeso con calma, e poi una di vetro, mentre cambia la distanza tra il bossolo e il corpo carico. I risultati dell'esperimento vengono analizzati dagli studenti.
Scrivi sulla lavagna:
- Repulsione.
- Attrazione.
- Cosa determina la forza con cui interagiscono i corpi elettrici?
Scrivi sulla lavagna. Dalla distanza.
- Come interagiscono? (gli studenti concludono: quanto più stretta è la distanza tra i corpi, tanto più forti sono le forze di interazione e viceversa).
Dopo aver esaminato e analizzato gli esperimenti, abbiamo studiato come avviene l'interazione dei corpi carichi e con quali mezzi avviene questa interazione, non lo sappiamo ancora.
Insegnante: Molti scienziati hanno studiato l'interazione dei corpi carichi, ma M. Faraday e D. Maxwell, O. Coulomb hanno dato un contributo speciale. Di conseguenza, è stato stabilito che ogni corpo carico è circondato da una proprietà speciale della materia, chiamata campo elettrico.
Allora cos'è questo spazio con proprietà speciali attraverso il quale avviene l'interazione tra corpi carichi?
Scrivi sulla lavagna. Campo elettrico.
Sulla lavagna viene visualizzato uno schema di supporto.
Lavora con un libro di testo, con la letteratura di riferimento (gli studenti danno una definizione del campo elettrico, caratteristiche del campo elettrico).
3. Sistematizzazione della conoscenza.
Insegnante: oggi in classe abbiamo conosciuto un tipo speciale di materia che esiste indipendentemente da noi e dalla nostra conoscenza al riguardo. E questo si chiama campo elettrico che esiste attorno a un corpo carico e il campo di una carica agisce sul campo di un'altra carica con una certa forza e questa forza è chiamata forza elettrica (lavoro con note di riferimento).
Lavora in gruppo, in un minuto devi trovare la soluzione al problema che ti verrà proposto.
- K-1. Come si può utilizzare un campo elettrico vicino a un bastoncino carico per far fluttuare nell'aria un pezzo di cotone? Mostrare l'esperienza e darne una spiegazione.
- K-2. Mostrare l'effetto di un campo elettrico utilizzando i materiali disponibili e fornire una spiegazione.
- K-3. Durante la pulizia generale della casa, puliamo le superfici lucide e il vetro con un panno asciutto in tessuto sintetico e puliamo quelle dipinte con colori ad olio con un panno umido? Perché “ci sentiamo” diversamente riguardo alla pulizia?
E poi devi valutare il tuo lavoro in classe. Vengono fornite schede di verifica delle conoscenze. Dove dovresti rispondere alle domande. Poi lascerai che il tuo compagno di banco controlli le tue risposte, dove ti darà un voto.
4. Fase di riflessione.
Scheda di prova di conoscenza
