Электрический заряд. Закон Кулона

1.

Тема урока

2.

1. Изучите презентацию.
2. Оформите конспект в тетради, используя план (вопросы).
1. Что называется
электрическим зарядом?
элементарной частицей?
элементарным зарядом?
электризацией?
2. Чем определяется заряд любого тела?
3. Что значит тело заряжено а) положительно? б) отрицательно?
4. Как формулируется закон сохранения заряда? Формула закона.
5. Какая система называется замкнутой?
6. Как формулируется закон Кулона? Формула закона.
7. Что называется точечным зарядом?
8. Что называется электрическим полем?
9. Каково главное свойство электрического поля?
10. Какое поле называется электростатическим? Какова его особенность?
11. Что называется напряжённостью электрического поля?
12. Что называют силовыми линиями электрического поля (линиями напряжённости)?
13. Как изображаются электрические поля?
14. Какое эл. поле называется однородным? Как оно изображается?
Внимание!
Загружать на сайт ничего не надо. Проверка задания в академии.

3.

Типы взаимодействий в природе:
• Гравитационные
+
• Электромагнитные
• Сильные (ядерные)
• Слабые
Частицы в атоме взаимодействуют друг с другом силами, имеющими
электромагнитную природу.
Гравитационное взаимодействие между частицами пренебрежимо
мало.
Атом устойчивая частица, благодаря электромагнитным
взаимодействиям.

4.

ЭЛЕКТРОДИНАМИКА – РАЗДЕЛ ФИЗИКИ, ИЗУЧАЮЩИЙ
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ.
Подобно понятию гравитационной массы тела в
механике Ньютона, в электродинамике первичным,
основным
понятием
является
понятие
ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ЗАРЯДА.

5.

Электрический заряд.
Электризация тел.
Закон сохранения
заряда.
Закон Кулона.

6.

• Все тела электризуются.
• Наэлектризовать тело – это значит
сообщить ему электрический заряд.
• Наэлектризованные тела
взаимодействуют – притягиваются
или отталкиваются.
Чем больше
наэлектризованы тела,
тем сильнее они
взаимодействуют.

7.

Электрический заряд – это
физическая величина, которая
характеризует свойство частиц
или тел вступать в
электромагнитные
взаимодействия и является
мерой этих взаимодействий.

8.

Совокупность всех известных экспериментальных фактов позволяет
сделать следующие выводы:
Существует два рода электрических зарядов, условно названных
положительными и отрицательными.
Заряды не существуют без частиц.
Заряды могут передаваться (например, при непосредственном
контакте) от одного тела к другому.
В отличие от массы тела электрический заряд не является
неотъемлемой характеристикой данного тела. Одно и то же тело в
разных условиях может иметь разный заряд.
Электрический заряд не зависит от выбора системы отсчёта, в которой
он измеряется.
Электрический заряд не зависит от скорости движения носителя
заряда.
Одноименные заряды отталкиваются, разноименные – притягиваются.
В этом также проявляется принципиальное отличие электромагнитных
сил от гравитационных. Гравитационные силы всегда являются силами
притяжения.

9.

- электрический заряд
Единица измерения в СИ – кулон

10.

Электростатика
раздел электродинамики,
изучающий взаимодействие
неподвижных (статических)
зарядов.

11.

Мельчайшая, неделимая, не имеющая
структуры частица -
элементарная частица
В АТОМЕ:
ЭЛЕКТРОН –
(-)
ПРОТОН –
(+)
НЕЙТРОН –
(0)
ЯДРО
ЭЛЕМЕНТАРНАЯ ЧАСТИЦА МОЖЕТ ИМЕТЬ ЗАРЯД, А МОЖЕТ И НЕ
ИМЕТЬ ЗАРЯДА.
ЗАРЯД БЕЗ ЧАСТИЦЫ СУЩЕСТВОВАТЬ НЕ МОЖЕТ.

12.

• заряд, принадлежащий элементарной
частице, наименьший, неделимый –
элементарный заряд
• Элементарный заряд –
заряд электрона по модулю
• Заряды электрона и протона численно
равны, но противоположны по знаку:

13.

Электризация тел.
Что означает
«макроскопическое тело
заряжено»?
Чем определяется заряд
любого тела?

14.

Итак:
С современной точки зрения, носителями зарядов
являются элементарные частицы. Все обычные тела
состоят из атомов, в состав которых входят
положительно заряженные протоны, отрицательно
заряженные электроны и нейтральные частицы –
нейтроны.
Протоны и нейтроны входят в состав атомных ядер,
электроны образуют электронную оболочку атомов.
Электрические заряды протона и электрона по
модулю
в
точности
одинаковы
и
равны
элементарному заряду «e».
В нейтральном атоме число протонов в ядре равно
числу электронов в оболочке.

15.

электрон
0
е 1
Hе
4
2

16.

электрон
0
е 1
Ве
9
4

17.

18.

19.

Макроскопические тела,
состоящие из нейтральных
атомов, электронейтральны.

20.

Электризация тел – процесс
получения электрически
заряженных тел из
электронейтральных.
При контакте тел часть электронов с одного тела
переходит на другое, оба тела электризуются, т.е.
получают заряды равные по величине и
противоположные по знаку:
«избыток» электронов по сравнению с протонами
создаёт в теле «-» заряд;
«недостаток» электронов по сравнению с протонами
создаёт в теле «+» заряд.
Заряд любого тела определяется числом
«избытка» или «недостатка» электронов.

21.

Электрический заряд тела –
дискретная величина, кратная заряду
электрона:
- число «избытка» или «недостатка»
электронов в теле.
е – элементарный заряд.
e ≈ 1,6·10–19 Кл.

22.

Одним из фундаментальных законов природы
является экспериментально установленный закон закон сохранения электрического заряда:
В изолированной системе алгебраическая сумма
зарядов всех тел остается постоянной.
q1 + q2 + q3 + ... +qn = const.
Замкнутая (изолированная) система – это такая,
в которую заряды из вне не поступают и из неё не
выходят, и только тела системы могут
обмениваться зарядами между собой.
Закон сохранения электрического заряда утверждает, что в
замкнутой системе тел не могут наблюдаться процессы
рождения или исчезновения зарядов только одного знака:
заряды «рождаются» и «исчезают» парами.

23.

Закон Кулона
Основной закон
электростатики.
Закон
о взаимодействии
точечных
электрических
зарядов.
Был открыт в 1785г.
Французский физик

24.

В своих опытах Кулон измерял силы
притяжения и отталкивания заряженных
шариков с помощью сконструированного им
прибора – крутильных весов, отличавшихся
чрезвычайно высокой чувствительностью.

25.

Так, например, коромысло весов поворачивалось на
1° под действием силы порядка 10–9 Н.
Идея измерений основывалась на блестящей
догадке Кулона о том, что если заряженный шарик
привести в контакт с точно таким же незаряженным,
то заряд первого разделится между ними поровну.
Таким образом, был указан способ изменять заряд
шарика в два, три и т. д. раз.

26.

В опытах Кулона измерялось взаимодействие между
шариками, размеры которых много меньше
расстояния между ними.
Такие заряженные тела принято называть
точечными зарядами.
Точечными зарядами называют заряженные тела,
размерами которых в данных условиях можно
пренебречь.
Закон Кулона справедлив
для точечных зарядов.

27.

На основании многочисленных опытов Кулон установил:
Сила взаимодействия двух точечных неподвижных
заряженных тел в вакууме прямо пропорциональна
произведению модулей зарядов и обратно
пропорциональна квадрату расстояния между
ними:

28.

Силы взаимодействия подчиняются третьему закону Ньютона:
Взаимодействие неподвижных
электрических зарядов
называют
электростатическим или
кулоновским взаимодействием.
Раздел
электродинамики,
изучающий
взаимодействие, называют электростатикой.
кулоновское

29.

Закон Кулона
q1 q2
F=k
2
r
ε0 = 8,85 10
-12
ε 0 8,85 10
k= 1
4 0
Кл
2
Н м
12
2
Ф
м
– электрическая
постоянная.

30.

1
k
4 πε 0
ε0 = 8,85 10
-12
Кл
2
Н м
2
Н
м
k 9 10
2
Кл
9
2

31.

1. Что называется
электрическим зарядом?
элементарной частицей?
элементарным зарядом?
электризацией?
2. Чем определяется заряд любого тела?
3. Что значит тело заряжено
положительно?
отрицательно?
4. Как формулируется закон сохранения заряда?
5. Какая система называется замкнутой?
6. Как формулируется закон Кулона?
7. Что называется точечным зарядом?

32.

Электрическое поле.
Напряжённость
электрического поля.
Силовые линии
электрического поля.
Изображения
электрических полей.

33.

Электрическое поле – это нечто
простейшее, не имеющее структуры,
материальная среда, осуществляющая
взаимодействие электрических зарядов.
• Главное свойство электрического поля:
оно действует на заряд, внесённый в него с
некоторой силой.
• Электрическое поле неподвижных зарядов –
электростатическое поле, создаётся только
зарядами и неразрывно с зарядами связано.

34.

Напряжённость электрического поля.
Изучают электрическое поле с помощью (+)
заряда, который называют пробным зарядом.
Электрическое поле

35.

F
Е
q
Напряжённость электрического поля –
векторная величина, равная отношению силы, с
которой поле действует на заряд, внесённый в
него, к этому заряду.
Напряжённость – силовая характеристика электрического
поля.

36.

Единицы измерения напряжённости:
- кулоновская сила –
сила, действующая в электростатическом поле на заряд.
Если
, то
Если
, то
• Вектор напряжённости совпадает с направлением силы,
действующей на положительный заряд в поле и противоположен
силе, действующей на отрицательный заряд.

37.

Напряжённость поля точечного заряда.
Электрическое поле
Чем больше эл. заряд, создающий поле, тем больше
напряжённость в каждой точке (поле сильнее).
Чем больше расстояние точки в поле от заряда (дальше точка),
тем напряжённость меньше (поле слабее).
По этой формуле находится
напряжённость в любой
точке поля, созданного
точечным зарядом.
Величина напряжённости
зависит от величины заряда
и расстояния точки в поле от
заряда.

38.

Направление напряжённости в
любой точке поля точечного заряда
зависит от знака заряда:

39.

Принцип суперпозиции:
Если в пространстве одновременно существуют электрические поля
нескольких зарядов, то эти поля просто накладываются друг на друга.
Если в данной точке пространства напряжённость
создают заряды
, то результирующая напряжённость
находится по формуле :

40.

Электрические поля изображают с помощью
силовых линий – линий напряжённости.
Непрерывные линии, касательные к
которым в каждой точке
электрического поля , через которую
они проходят, совпадают с вектором
напряжённости называются линиями
напряжённости.

41.

Линии напряженности электрического поля:
Эти линии проводятся так, чтобы направление вектора
напряжённости в каждой точке поля, через которую они
проходят, совпадало с направлением касательной к силовой
линии.

42.

Электрическое поле одиночного точечного
заряда:
+2q
-q
-
+

43.

Электрическое поле двух точечных зарядов:

44.

Электрическое поле между двумя разноименно
заряженными параллельными проводящими
плоскостями – однородное электростатическое
поле.
Идеализированное
представление поля

45.

Однородное электростатическое
поле – поле, одинаковое во всех
точках, т.е. в любой точке поля
вектор напряжённости имеет
одно и то же значение и
направление.

46.

Свойства линий напряжённости
электростатического поля:
1. незамкнутые, начинаются на (+) зарядах, а оканчиваются
на (-) зарядах;
2. непрерывные и не пересекаются;
3. по густоте линий судят о величине поля: линии гуще – поле
сильнее.

47.

48.

1. Что называется электрическим полем?
2. Каково главное свойство электрического поля?
3. Какое поле называется электростатическим?
Какова его особенность?
4. Что называется напряжённостью электрического
поля?
5. Как изображаются электрические поля?
6. Что называется силовой линией электрического
поля (линией напряжённости)?
7. Какое эл.поле называется однородным?
Как оно изображается?