14.05.2020
Тема: Абетка електростатики
Мета уроку: Формувати уявлення про електричний заряд, два роди електричних зарядів, електризацію тіл; ознайомитися з одним з основних законів електростатики – законом Кулона.
Давайте пригадаємо вивчений нами курс фізики та спробуємо дати відповіді на деякі питання, але спершу переглянемо відео:
Що таке електричний заряд?
Що таке електризація тіл?
Як саме відбувається електризація тіл?
Як можна кількісно виміряти силу, що виникає між електрично зарядженими
тілами? Від чого вона залежить?
ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ
1. Електричний заряд
Електричний заряд q – це фізична величина, яка характеризує властивість частинок або тіл вступати в електромагнітну взаємодію.
[q]=1 Кл
1 кулон дорівнює заряду, який проходить через поперечний переріз провідника за 1 секунду, якщо сила струму в провіднику становить 1 ампер:
1 Кл=1 А⋅с
Основні властивості електричного заряду:
1. Існують два роди електричних зарядів – позитивні й негативні.
Електричний заряд такого роду, як заряд, отриманий на бурштині або ебонітовій паличці, потертих об вовну, прийнято називати негативним, а такого роду, як заряд, отриманий на паличці зі скла, потертій об шовк, − позитивним.
2. Тіла, що мають заряди одного знака, відштовхуються; тіла, що мають заряди протилежних знаків, притягуються.
3. Носієм електричного заряду є частинка – електричний заряд не існує окремо від неї.
4. Електричний заряд є дискретним, тобто електричні заряди фізичних тіл кратні певному найменшому (елементарному) заряду.
Носій найменшого негативного заряду – електрон. Цей заряд зазвичай позначають символом e, його значення: 
Носій найменшого позитивного заряду – протон. Заряд протона за модулем дорівнює заряду електрона.
|q|=N|e|
q− заряд тіла, e− заряд електрона, N− ціле число.
2. Заряд електрона
Проблемне питання
• Як був виміряний заряд електрона?
Перше досить точне вимірювання елементарного заряду здійснив американський фізик-експериментатор Роберт Ендрус Міллікен (1868–1953) на початку ХХ ст.
Під час електризації тертям частина електронів зі скляної палички перейде на клаптик шовку, в результаті чого скляна паличка набуде позитивного заряду, а клаптик шовку – негативного.
Схема досліду:
На масляну краплю (негативно заряджена), що потрапляє між пластинами, діють сила тяжіння (Fтяж ), сила опору повітря (Fоп ), архімедова сила (Fарх ) і сила з боку електричного поля заряджених пластин (Fел).
Міллікен з’ясував, що кожного разу заряд q краплі був кратним деякому найменшому заряду:
Тобто q=Ne, де N − ціле число.
3. Електризація тіл
Проблемне питання
• Що таке електризації тіл?
Електризація – це процес одержання електричного заряду макроскопічними тілами або їх частинами.
Під час електризації відбувається перерозподіл наявних електричних зарядів, а не створення нових.
Закон збереження електричного заряду:
Повний заряд електрично замкненої системи тіл залишається незмінним під час усіх взаємодій, які відбуваються в цій системі.
q1+q2+⋯+qn=const
q1,q2,⋯,qn – заряди тіл, що створюють електрично замкнену систему,
n – кількість таких тіл.
Під електрично замкненою системою розуміють таку систему тіл, у яку не проникають заряджені частинки ззовні і яка не втрачає «власних» заряджених частинок.
4. Закон Кулона
Точковий заряд – це фізична модель зарядженого тіла, розмірами якого можна знехтувати порівняно з відстанями від нього до інших заряджених тіл, що розглядаються.
Точковий заряд є не реальним об’єктом, а фізичною моделлю. Необхідність уведення такої моделі спричинена тим, що в загальному випадку взаємодія заряджених тіл залежить від багатьох чинників, отже, не існує єдиної простої формули, яка описує електричну взаємодію для будь-якого довільного випадку.
Французький фізик Шарль Кулон (1736–1806) експериментально встановив закон, який став основним законом електростатики і був названий на його честь, —
Закон Кулона:
Сила F взаємодії двох нерухомих точкових зарядів q1 і q2 прямо пропорційна добутку модулів цих зарядів і обернено пропорційна квадрату відстані r між ними:
k– коефіцієнт пропорційності.
Коефіцієнт пропорційності k чисельно дорівнює силі, з якою взаємодіють два точкові заряди по 1Кл кожний, розташовані у вакуумі на відстані 1 м один від одного.
Зверніть увагу!
• У законі Кулона йдеться про добуток модулів зарядів, оскільки знаки зарядів впливають лише на напрямок сили.
• Сили, з якими взаємодіють точкові заряди, зазвичай називають кулонівськими силами.
• Кулонівські сили напрямлені вздовж прямої, яка з’єднує точкові заряди, що взаємодіють.
• Якщо треба визначити силу взаємодії зарядів у випадку, коли взаємодіють три заряди чи більше, спочатку визначають сили взаємодії певного заряду з кожним із решти зарядів, а потім розраховують їхню результуючу.
• Якщо заряди перемістити з вакууму в діелектрик, то сила їхньої взаємодії зменшиться в ε разів, де ε – діелектрична проникність діелектрика.
ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ
ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ
Опрацювати § 40, Вправа № 40 (1, 2)
Немає коментарів:
Дописати коментар