الغرض من الدرس: تعريف الطلاب بتاريخ الصراع بين مفاهيم الفعل الوثيق والعمل عن بعد ؛ بنظريات معيبة ، أدخل مفهوم التوتر الحقل الكهربائي، لتكوين القدرة على تصوير المجالات الكهربائية بيانيا؛ استخدم مبدأ التراكب لحساب مجالات نظام الأجسام المشحونة.
خلال الفصول
فحص الواجب المنزليطريقة القيام بعمل مستقل
الخيار 1
1. هل يمكنك إنشاء أو تدمير الشحنة الكهربائية؟ لماذا ا؟ اشرح جوهر قانون حفظ الشحنة الكهربائية.
2. يوجد جسمان في الهواء ، لهما شحنة كهربائية سالبة متساوية ، يتنافر الجسمان بقوة مقدارها 0.9 نيوتن ، والمسافة بين الشحنات هي 8 سم. احسب كتلة الإلكترونات الزائدة في كل جسم أيضًا كرقمهم.
قرار. م = م 0 N = 9.1 10-31 5 1012 = 4.5 10-19 (كجم) ؛ N = √Fr2 / ك ه ؛ N = 5 1012 (إلكترونات)
الخيار 2
1 لماذا تُكهرب الأجسام المتباينة أثناء الاحتكاك ، بينما لا تُكهرب الأجسام المتجانسة؟
2 تم توصيل ثلاث كرات موصلة ، وكانت شحنة الكرة الأولى 1.8 10-8 درجة مئوية ، وكانت الشحنة الثانية 0.3 10-8 درجة مئوية ، والكرة الثالثة خالية من الشحنة. كيف يتم توزيع الشحنة بين الكرات؟ بأية قوة سيتفاعل اثنان منهم في فراغ على مسافة 5 سم من بعضهما البعض؟
قرار. q1 + q2 + q3 = 3q ؛ q = (q1 + q2 + q3) / 3q = 0.5 10-8 (C)
F = kq2 / r2 ؛ إ = 9 10-5 (ح)
تعلم مواد جديدة
1. مناقشة مسألة تحويل أثر تهمة إلى أخرى. يتم سماع خطابات "مؤيدي" نظرية الفعل قصير المدى (ينتشر المجال بسرعة الضوء) ونظرية الفعل عن بعد (تنتشر جميع التفاعلات على الفور). ويصاحب أداء الطلاب عرض تجارب على تفاعل الأجسام المكهربة. يمكن للطلاب طرح أسئلة على مؤيدي نظرية أو أخرى.
يساعد المعلم الطلاب على استخلاص الاستنتاجات الصحيحة ، ويقود الطلاب إلى تكوين مفهوم المجال الكهربائي.
2. الحقل الكهربائي -شكل خاص من المادة يوجد بشكل مستقل عنا ، معرفتنا به.
3. الخاصية الرئيسية للمجال الكهربائي- العمل على الشحنات الكهربائية بقوة معينة.
| مجال الكهرباء الساكنة | لا يتغير المجال الكهروستاتيكي للشحنات الثابتة تمامًا ويرتبط ارتباطًا وثيقًا بالشحنات التي تشكله. | ||
| شدة المجال الكهربائي: ه= F/ س | نسبة القوة التي يعمل بها المجال الكهربائي على اختبار شحنة موجبة إلى قيمة هذه الشحنة. المتجه ه̄̄̄̄̄̄̄ يتطابق مع اتجاه القوة المؤثرة على الشحنة الموجبة. | ||
| شدة المجال الكهربائي لشحنة نقطية. ه =Q0 / 4πξ0ξr2 |
تتناسب شدة المجال الكهربي لشحنة نقطة عند نقطة معينة في الفضاء طرديًا مع معامل الشحنة لمصدر المجال وتتناسب عكسًا مع مربع المسافة من مصدر المجال إلى نقطة معينة في الفضاء. | ||
| خطوط القوةمجال الكهرباء الساكنة | هذه هي الخطوط التي تتوافق ظلها عند كل نقطة من المجال مع اتجاه شدة المجال عند تلك النقطة. | ||
| مبدأ تراكب الحقول: E \ u003d E1 + E2 + E3 + ...
|
عندما يتم تطبيق الحقول من عدة شحنات نقطية ، يتم تكوين مجال إلكتروستاتيكي ، تكون قوته عند أي نقطة مساوية للمجموع الهندسي للقوى من كل مجال من مجالات المكونات. | ||
| إظهار الخبرة: "تبرير مبدأ تراكب الحقول" | علق "شحنة تجريبية" (لوح فوم) على خيط نايلون. التأثير على "تهمة المحاكمة" بهيئة متهمة. ثم أحضر هيئة متهمة أخرى ولاحظ تأثيرها على "تهمة المحاكمة". قم بإزالة أول جسم مشحون وراقب عمل الجسم المشحون الثاني. تقديم استنتاج. | ||
العمل المستقل مع الكتاب.
1. اقرأ في الكتاب المدرسي تعريف خطوط المجال الكهربائي.
2. تأمل بعناية الأشكال 181 - 184 ، التي توضح أمثلة لخطوط التوتر لأجسام وأنظمة أجسام مختلفة مشحونة.
3. أجب عن الأسئلة.
أ) كيف يتم عرض معامل متجه الشدة في الأشكال؟ على ماذا علامة خارجيةهل يمكنك تمييز مجال به نشاط مكثف؟
ب) من أين تبدأ خطوط المجال الكهربائي وأين تنتهي؟
ج) هل هناك فواصل في خطوط التوتر؟
د) كيف تقع خطوط المجال الكهربائي بالنسبة لسطح جسم مشحون؟
هـ) في أي حالة يمكن اعتبار المجال الكهربائي متجانسًا؟
هـ) قارن نمط خطوط المجال لشحنة نقطية وكرة مشحونة بشكل موحد.
ز) اكتشف بمساعدة الصيغة وفي أي حدود مقبولة يمكن حساب شدة المجال للكرة الموصلة.
تلخيص الدرس
الواجب المنزلي: §92 - 94.
شيء: الفيزياءقسم انضباط الامتحان: _________ _
مجموع الدروس في الموضوع -18 ___
№ درس من هذا الموضوع _4 _____
موضوع الدرس « كهرباء. القوة الحالية »
تم توفير ملخص الدرس
الاسم الكامل. _ __ بريليفا ليليا زاكيرزيانوفنا_
المسمى الوظيفي والمنصب الأكاديمي: مدرس الفيزياء
مكان العمل: مذكرة التفاهم الثانوية رقم 6
ملخص درس الفيزياء
"كهرباء. قوة التيار.
أهداف الدرس:
تعليمي - أعط مفهوم التيار الكهربائي واكتشف الظروف التي يحدث فيها. أدخل الكميات التي تميز التيار الكهربائي.
تطوير - لتكوين مهارات فكرية لتحليل ومقارنة نتائج التجارب ؛ لتنشيط تفكير تلاميذ المدارس ، والقدرة على استخلاص النتائج بشكل مستقل.
التعليمية - تطوير الاهتمام المعرفيإلى الموضوع ، وتوسيع آفاق الطلاب ، لإظهار إمكانية استخدام المعرفة المكتسبة في الدروس في مواقف الحياة.
نوع الدرس: درس في استيعاب المعرفة الجديدة.
المعدات: عرض عن موضوع "التيار الكهربائي. قوة التيار.
خطة الدرس.
تنظيم الوقت.
تحديث المعرفة.
تعلم مواد جديدة.
الدمج.
تلخيص.
1. لحظة تنظيمية.
الاستعداد لتعلم مواد جديدة.
سنتعرف اليوم على مفاهيم: التيار الكهربائي وقوة التيار والظروف اللازمة لوجود التيار الكهربائي.
3. تحقيق المعرفة.
على الشاشة - الشريحة رقم 2.
كلكم على دراية بعبارة "التيار الكهربائي" ، لكننا نستخدم كلمة "كهرباء" في أغلب الأحيان. لقد دخلت هذه المفاهيم في حياتنا منذ فترة طويلة وبقوة حتى أننا لا نفكر في معناها. إذن ماذا يقصدون؟
في الدروس السابقة ، تطرقنا جزئيًا إلى هذا الموضوع ، أي درسنا أجسامًا مشحونة بلا حراك. كما تتذكر ، يسمى هذا الفرع من الفيزياء بالكهرباء الساكنة.
على الشاشة - الشريحة رقم 3.
حسنًا ، فكر الآن في الأمر. ماذا تعني كلمة "الحالي"؟
اقتراح! إذن - "التيار الكهربائي" ، هذه هي حركة الجسيمات المشحونة. هذه هي الظاهرة التي سندرسها في الدروس التالية.
في الصف الثامن ، درسنا جزئيًا هذه الظاهرة الفيزيائية. ثم قلنا: "التيار الكهربائي هو الحركة الموجهة للجسيمات المشحونة".
سننظر اليوم في الدرس في أبسط حالة للحركة الموجهة للجسيمات المشحونة - تيار كهربائي مباشر.
تعلم مواد جديدة.
لظهور ووجود تيار كهربائي ثابت في مادة ما ، من الضروري وجود جزيئات مشحونة مجانية ، حيث يتم نقل شحنة كهربائية في الموصل من مكان إلى آخر.
على الشاشة - الشريحة رقم 5.
ومع ذلك ، إذا قامت الجسيمات المشحونة بأداء حركة حرارية عشوائية ، مثل الإلكترونات الحرة في معدن ما ، فلن يحدث نقل الشحنة ، مما يعني عدم وجود تيار كهربائي.
على الشاشة - الشريحة رقم 6.
ينشأ التيار الكهربائي فقط من خلال حركة منظمة (موجهة) للجسيمات المشحونة (إلكترونات أو أيونات).
على الشاشة – رقم الشريحة 7.
كيف تجعل الجسيمات المشحونة تتحرك بطريقة منظمة؟
أنت بحاجة إلى قوة تعمل عليهم في اتجاه معين. بمجرد توقف هذه القوة عن العمل ، ستتوقف الحركة المنظمة للجسيمات بسبب المقاومة الكهربائية التي تمارسها حركتها بواسطة الأيونات شعرية الكريستالمعادن أو جزيئات إلكتروليت محايدة.
على الشاشة – رقم الشريحة 8.
إذن من أين تأتي هذه القوة؟ قلنا أن الجسيمات المشحونة تتأثر بقوة كولوم F = q E (قوة كولوم تساوي حاصل ضرب الشحنة ومتجه الشدة) ، والتي ترتبط ارتباطًا مباشرًا بالمجال الكهربائي.
على الشاشة - الشريحة رقم 9.
عادةً ما يكون المجال الكهربائي داخل الموصل هو الذي يتسبب في الحركة المنظمة للجسيمات المشحونة ويحافظ عليها. إذا كان هناك مجال كهربائي داخل الموصل ، فهناك فرق جهد بين طرفي الموصل. عندما لا يتغير فرق الجهد بمرور الوقت ، يتم إنشاء تيار كهربائي ثابت في الموصل.
على الشاشة – رقم الشريحة 10
هذا يعني أنه بالإضافة إلى الجسيمات المشحونة ، لوجود تيار كهربائي ، وجود الحقل الكهربائي.
عند إنشاء فرق جهد (جهد) بين أي من نقاط الموصل ، فإن توازن الشحنات سينزعج وستتحرك الشحنات في الموصل ، وهو ما يسمى التيار الكهربائي.
على الشاشة – رقم الشريحة 11.
وهكذا وضعنا شرطين لوجود التيار الكهربائي:
وجود رسوم مجانية ،
وجود مجال كهربائي.
على الشاشة - الشريحة رقم 12.
لذلك: التيار الكهربائي - حركة موجهة ومرتبة للجسيمات المشحونة (الإلكترونات والأيونات والجسيمات المشحونة الأخرى.). هؤلاء. التيار الكهربائي له اتجاه معين. يتم أخذ اتجاه حركة الجسيمات المشحونة إيجابياً على أنه اتجاه التيار. ويترتب على ذلك أن اتجاه التيار يتزامن مع اتجاه متجه شدة المجال الكهربائي. إذا تم تشكيل التيار من خلال حركة الجسيمات سالبة الشحنة ، فإن اتجاه التيار يعتبر عكس اتجاه حركة الجسيمات. (مثل هذا الاختيار لاتجاه التيار ليس ناجحًا للغاية ، لأنه في معظم الحالات ، يكون التيار عبارة عن حركة منظمة للإلكترونات - جسيمات سالبة الشحنة. تم اختيار اتجاه التيار في وقت لم يكن هناك شيء معروف عنه الإلكترونات الحرة في المعادن.)
على الشاشة - الشريحة رقم 13.
نحن لا نرى حركة الجسيمات مباشرة في الموصل. يجب الحكم على وجود التيار الكهربائي من خلال الأفعال أو الظواهر المصاحبة له.
على الشاشة - الشريحة رقم 14.
التأثير الحراري للتيار الكهربائي. الموصل الذي يتدفق من خلاله التيار يسخن (يضيء المصباح الكهربائي المتوهج) ؛
على الشاشة - الشريحة رقم 15.
العمل المغناطيسي للتيار الكهربائي. يجذب الموصل الحامل للتيار الأجسام أو يمغنطها ، ويحول إبرة مغناطيسية عمودية على السلك الحامل للتيار ؛
على الشاشة - الشريحة رقم 16.
العمل الكيميائي للتيار الكهربائي. يمكن أن يتغير التيار الكهربائي التركيب الكيميائيالموصل ، على سبيل المثال ، لإطلاق مكوناته الكيميائية (يتم إطلاق الهيدروجين والأكسجين من الماء المحمض المصبوب في وعاء زجاجي على شكل حرف U).
التأثير المغناطيسي هو التأثير الرئيسي ، حيث يتم ملاحظته في جميع الموصلات ، والتأثير الحراري غائب في الموصلات الفائقة ، ولا يُلاحظ التأثير الكيميائي إلا في المحاليل المنحلة وذوبانها.
على الشاشة - الشريحة رقم 17.
كم العدد الظواهر الفيزيائيةالتيار الكهربائي الخاصية الكمية، ودعا القوة الحالية: إذا كان من خلال المقطع العرضي الموصل خلال الوقت ∆t يتم نقل الشحنة ∆q ، فإن متوسط قيمة القوة الحالية هو: I = ∆q / t(التيار يساوي نسبة الشحن إلى الوقت).
وبالتالي ، فإن متوسط القوة الحالية يساوي نسبة الشحنة ∆q التي مرت عبر المقطع العرضي للموصل في فترة زمنية ∆t إلى هذه الفترة الزمنية.
في SI (النظام الدولي) ، وحدة القوة الحالية هي الأمبير ، والمشار إليها بـ 1 A \ u003d 1 C / s (الأمبير الواحد يساوي نسبة 1 كولوم لكل ثانية واحدة)
يرجى ملاحظة: إذا لم تتغير القوة الحالية بمرور الوقت ، فإن التيار يسمى ثابت.
على الشاشة - الشريحة رقم 18.
يمكن أن تكون القوة الحالية قيمة موجبة إذا كان اتجاه التيار يتزامن مع الاتجاه الإيجابي المختار تقليديًا على طول الموصل. خلاف ذلك ، التيار سلبي.
على الشاشة - الشريحة رقم 19.
مقياس التيار الكهربائي يستخدم لقياس التيار. يعتمد مبدأ تصميم هذه الأجهزة على عمل مغناطيسيتيار. في دائرة كهربائيةيتم توصيل مقياس التيار الكهربائي في سلسلة مع الجهاز الذي سيتم قياس التيار منه. التمثيل التخطيطي لمقياس التيار الكهربائي عبارة عن دائرة ، يوجد في المركز الحرف أ.
على الشاشة - الشريحة رقم 20.
بالإضافة إلى ذلك ، ترتبط القوة الحالية بسرعة الحركة الموجهة للجسيمات. دعونا نظهر هذا الارتباط.
دع موصل أسطواني به مقطع عرضي S. للاتجاه الإيجابي في الموصل ، نأخذ الاتجاه من اليسار إلى اليمين. تعتبر شحنة كل جسيم مساوية لـ q 0. يحتوي حجم الموصل الذي يحده مقطعان عرضيان 1 و 2 بمسافة L بينهما على جزيئات N = n · S · L ، حيث n هو تركيز الجسيمات .
على الشاشة - الشريحة رقم 21.
شحنتها الإجمالية في الحجم المختار هي q = q 0 n S ∆L (الشحنة تساوي حاصل ضرب شحنة الجسيم والتركيز والمساحة والمسافة). إذا تحركت الجسيمات من اليسار إلى اليمين بمتوسط سرعة v ، فعندئذٍ في زمن ∆t = L / v يساوي نسبة المسافة إلى السرعة ، ستمر جميع الجسيمات الموجودة في الحجم قيد النظر عبر المقطع العرضي 2. لذلك ، يتم العثور على القوة الحالية بالصيغة التالية.
أنا = ∆q / ∆t = (q 0 n S ∆L v) / L = q 0 n S v
على الشاشة - الشريحة رقم 22.
باستخدام هذه الصيغة ، دعنا نحاول تحديد سرعة الحركة المنظمة للإلكترونات في الموصل.
V = أنا / ( هن ق) ،
أين ههو معامل شحنة الإلكترون.
على الشاشة - الشريحة رقم 23.
دع القوة الحالية I \ u003d 1A ، ومنطقة المقطع العرضي للموصل S \ u003d 10 -6 m 2 ، للنحاس تركيز n \ u003d 8.5 10 28 m -3. لذلك،
V = 1 / (1.6 10 -19 8.5 10 28 10 -6) = 7 10-5 م / ث
كما نرى ، فإن سرعة الحركة المنظمة للإلكترونات في الموصل صغيرة.
على الشاشة - الشريحة رقم 24.
لتقدير مدى صغرها ، ندعونا نتخيل دائرة تيار طويلة جدًا ، على سبيل المثال ، خط تلغراف بين مدينتين ، مفصولة عن بعضها البعض بمقدار 1000 كيلومتر ، على سبيل المثال. تظهر التجارب الدقيقة أن تأثيرات التيار في المدينة الثانية ستبدأ في الظهور ، أي أن الإلكترونات الموجودة في الموصلات الموجودة هناك ستبدأ في التحرك ، حوالي 1/300 من الثانية بعد أن بدأت حركتها على طول الأسلاك في المدينة الأولى . غالبًا ما يُقال ليس بدقة شديدة ، ولكن بشكل واضح جدًا ، أن التيار ينتشر عبر الأسلاك بسرعة 300000 كم / ثانية. ومع ذلك ، فإن هذا لا يعني أن حركة حاملات الشحنة في الموصل تحدث بهذه السرعة الهائلة ، بحيث يصل الإلكترون أو الأيون ، الذي كان في مثالنا في المدينة الأولى ، إلى الثاني في 1/800 من الثانية. . مُطْلَقاً. دائمًا ما تكون حركة الناقلات في الموصل بطيئة جدًا ، وبسرعة تصل إلى عدة مليمترات في الثانية ، وغالبًا ما تكون أقل. لذلك نرى أنه من الضروري التمييز بعناية وعدم الخلط بين مفهومي "السرعة الحالية" و "سرعة ناقلات الشحنة".
على الشاشة - الشريحة رقم 25.
وبالتالي ، فإن السرعة التي نسميها "السرعة الحالية" للإيجاز هي سرعة انتشار التغيرات في المجال الكهربائي على طول الموصل ، وليس سرعة حركة حاملات الشحنة فيه.
دعونا نشرح ما قيل القياس الميكانيكي. لنتخيل أن مدينتين متصلتين بخط أنابيب نفط وأن مضخة تبدأ بالعمل في إحدى هذه المدن ، مما يزيد من ضغط الزيت في هذا المكان. سوف ينتشر هذا الضغط المتزايد عبر السائل في الأنبوب بسرعة عالية - حوالي كيلومتر في الثانية. وهكذا ، في ثانية ، ستبدأ الجسيمات في التحرك على مسافة ، لنقل ، كيلومتر واحد من المضخة ، في ثانيتين - على مسافة 2 كم ، في دقيقة - على مسافة 60 كم ، إلخ. بعد حوالي ربع ساعة سيبدأ النفط في التدفق من الانبوب في المدينة الثانية. لكن حركة جزيئات الزيت نفسها أبطأ بكثير ، وقد يستغرق الأمر عدة أيام حتى تصل بعض جزيئات الزيت المحددة من المدينة الأولى إلى الثانية. العودة إلى التيار الكهربائي، يجب أن نقول أن "سرعة التيار" (سرعة انتشار المجال الكهربائي) تشبه سرعة انتشار الضغط عبر خط أنابيب النفط ، و "سرعة الناقلات" تشبه سرعة حركة جزيئات الزيت نفسه.
5. تحديد.
على الشاشة - الشريحة رقم 26
درسنا اليوم في الدرس المفهوم الأساسي للديناميكا الكهربية:
كهرباء؛
الشروط اللازمة لوجود تيار كهربائي ؛
الخاصية الكمية للتيار الكهربائي.
على الشاشة - الشريحة رقم 27
فكر الآن في حل المشكلات النموذجية:
1. يتم تضمين البلاط في شبكة الإضاءة. ما مقدار الكهرباء التي تتدفق خلالها خلال 10 دقائق إذا كان التيار في سلك الإمداد 5 أمبير؟
الحل: SI time 10 minutes = 600s ،
حسب التعريف ، التيار يساوي نسبة الشحن إلى الوقت.
ومن ثم ، فإن الشحنة تساوي حاصل ضرب التيار والوقت.
س \ u003d أنا t \ u003d 5A 600 ثانية \ u003d 3000 درجة مئوية
على الشاشة - الشريحة رقم 28
2. كم عدد الإلكترونات التي تمر عبر لولب المصباح المتوهج في 1 ثانية عند شدة تيار مصباح 1.6A؟
الحل: شحنة الإلكترون هي ه\ u003d 1.6 10 -19 درجة مئوية ،
يمكن حساب التكلفة الإجمالية باستخدام الصيغة:
Q \ u003d I t - الشحنة تساوي ناتج القوة والوقت الحاليين.
عدد الإلكترونات يساوي نسبة الشحنة الإجمالية إلى شحنة إلكترون واحد:
N = ف / ه
هذا يعني
N = أنا ر / ه= 1.6A 1s / 1.6 10 -19 C \ u003d 10 19
على الشاشة – رقم الشريحة 29
3. يتدفق تيار مقداره 1 أ خلال الموصل خلال العام ، ابحث عن كتلة الإلكترونات التي مرت عبر المقطع العرضي للموصل خلال هذه الفترة الزمنية. نسبة شحنة الإلكترون إلى كتلته ه/مه = 1.76 10 +11 درجة مئوية / كجم.
الحل: يمكن تعريف كتلة الإلكترونات على أنها حاصل ضرب عدد الإلكترونات وكتلة الإلكترون M = N مه. باستخدام الصيغة N = I t / ه(انظر المشكلة السابقة) ، نحصل على أن الكتلة تساوي
م = م ه أنا ر / ه= 1A 365 24 60 60 ثانية / (1.76 10 +11 درجة مئوية / كجم) = 1.8 10-4 كجم.
على الشاشة – رقم الشريحة 30
4. في الموصل الذي تبلغ مساحة المقطع العرضي له 1 مم 2 ، تكون القوة الحالية 1.6A. تركيز الإلكترونات في الموصل هو 10 23 م -3 عند درجة حرارة 20 درجة مئوية. أوجد متوسط سرعة الحركة الموجهة للإلكترونات وقارنها بالسرعة الحرارية للإلكترونات.
الحل: لتحديد متوسط السرعةالحركة الاتجاهية للإلكترونات ، نستخدم الصيغة
Q = q 0 n S v t (الشحنة تساوي حاصل ضرب شحنة الجسيم والتركيز والمساحة والسرعة والوقت).
منذ I \ u003d q / t (القوة الحالية تساوي نسبة الشحن إلى الوقت) ،
ثم أنا = q 0 n S v => v = I / (q 0 n S)
احسب واحصل على قيمة سرعة الإلكترونات
V \ u003d 1.6A / (10 23 م -3 10 -6 م 1.6 10-19 درجة مئوية) \ u003d 100 م / ث
M v 2/2 = (3/2) k T => (ومن ثم يتبع)
= 11500 م / ث
سرعة الحركة الحرارية 115 مرة أكبر.
تلخيص.
على الشاشة – رقم الشريحة 31
اكتب واجبك المنزلي.
كتاب فيزياء VA Kasyanov الصف 11. §1 ، 2 ، المهام 2 (1-5).
على الشاشة – رقم الشريحة 32.
شكرا لاهتمامكم. نتمنى لك التوفيق في تمارين مستقلةفي هذا الموضوع!
فحص الملخص
منهج قسم التربية: _____________________________________
مجلس خبراء YSPU: __________________________________________
التاريخ:_____________________________________________________________
التوقيعات: ________________________________________________________________
موضوعات : الحقل الكهربائي. شدة المجال الكهربائي. مبدأ تراكب الحقول
الغرض من الدرس: مواصلة تشكيل مفهوم "المجال الكهربائي" ، وتقديم خصائصه الرئيسية ؛ لدراسة مبدأ تراكب المجالات الكهربائية.
خلال الفصول:
1. لحظة تنظيمية. تحديد أهداف وغايات الدرس.
2. فحص المعرفة:
الإملاء الجسدي
كهربة الهاتف. قانون الحفظ. قانون كولوم
ما هو اسم فرع الفيزياء الذي يدرس الأجسام المشحونة بلا حراك؟ /الكهرباء الساكنة/
ما هو التفاعل الموجود بين الأجسام المشحونة والجسيمات؟ /الكهرومغناطيسي/
ما هي الكمية الفيزيائية التي تحدد التفاعل الكهرومغناطيسي؟ /الشحنة الكهربائية/
هل يعتمد حجم الشحنة على اختيار الإطار المرجعي؟ /لا/
هل يمكن القول إن تكلفة النظام هي مجموع رسوم الهيئات المشمولة في النظام؟ /تستطيع/
ما اسم العملية التي تؤدي إلى ظهور الشحنات الكهربائية على الأجسام؟ /كهربة/
إذا كان الجسم متعادلًا كهربائيًا ، فهل هذا يعني أنه لا يحتوي على شحنات كهربائية؟ /لا/
هل صحيح أن في نظام مغلق مجموع جبريرسوم جميع هيئات النظام لا تزال ثابتة؟ /نعم/
إذا انخفض عدد الجسيمات المشحونة في نظام مغلق ، فهل هذا يعني أن شحن النظام بأكمله قد انخفض أيضًا؟ /لا/
هل ننتج شحنة كهربائية عندما نقوم بالكهرباء؟ /لا/
هل يمكن أن توجد شحنة مستقلة عن الجسيم؟ /لا/
الجسم ، إجمالي الشحنة الموجبة للجسيمات التي تساوي إجمالي الشحنة السالبة للجسيمات ، هو ... /محايد/
كيف ستتغير قوة تفاعل الجسيمات المشحونة مع زيادة شحنة أي من هذه الجسيمات؟ /زيادة/
كيف ستتغير قوة التفاعل عندما تنتقل الشحنات إلى الوسط؟ /ينقص/
كيف ستتغير قوة التفاعل بزيادة المسافة بين الشحنات بمقدار 3 مرات؟ /تقليل 9 مرات /
ما هو اسم الكمية التي تميزها الخواص الكهربائيةبيئة؟ /سماحية الوسط الكهربائي /
ما هي وحدة قياس الشحنة الكهربائية؟ /في المعلقات /
3. دراسة مواد جديدة
الحقل الكهربائي
يعتبر تفاعل الشحنات وفقًا لقانون كولوم حقيقة مثبتة تجريبياً. ومع ذلك ، فإنه لا يكشف عن الصورة المادية لعملية التفاعل نفسها. ولا يجيب على السؤال المتعلق بكيفية تنفيذ حركة شحنة على أخرى.
قدم فاراداي التفسير التالي:يوجد دائمًا مجال كهربائي حول كل شحنة كهربائية. المجال الكهربائي هو جسم مادي مستمر في الفضاء وقادر على العمل على الشحنات الكهربائية الأخرى. تفاعل الشحنات الكهربائية هو نتيجة عمل مجال الأجسام المشحونة.
المجال الكهربائي هو مجال تم إنشاؤه بواسطة الشحنات الكهربائية الثابتة.
يمكن الكشف عن مجال كهربائي عن طريق إدخال نقطة معينةمحاكمة (موجبة) تهمة.
شحنة نقطة الاختبار هي الشحنة التي لا تشوه المجال قيد الدراسة (لا تتسبب في إعادة توزيع الرسوم التي تخلق الحقل).
خصائص المجال الكهربائي:
يؤثر على الاتهامات ببعض القوة.
المجال الكهربائي الناتج عن شحنة ثابتة ، أي كهرباءلا يتغير بمرور الوقت.
المجال الكهربائي هو نوع خاص من المادة ، لا تخضع حركته لقوانين ميكانيكا نيوتن. هذا النوع من المادة له قوانينه الخاصة ، وخصائص لا يمكن الخلط بينها وبين أي شيء آخر في العالم المحيط.
شدة المجال الكهربائي
الكمية المادية, يساوي النسبةالقوة التي يعمل بها المجال الكهربائي على شحنة اختبارف، إلى قيمة هذه الشحنة ، يسمىشدة المجال الكهربائي
والمشار إليها 
:
.
وحدة الشد هي 1N / C أو 1V / m.
نواقل المجال الكهربائي وقوة كولوم هي اتجاهية.
يسمى المجال الكهربائي الذي تكون شدته في جميع النقاط في الفضاء متجانسًا.
خطوط التوتر (خطوط القوة) - الخطوط والظلال التي تتطابق عند كل نقطة مع اتجاه المتجه .
من أجل تحديد ليس فقط الاتجاه ، ولكن أيضًا قيمة شدة المجال الكهروستاتيكي بمساعدة خطوط التوتر ، يتم إجراؤها بكثافة معينة: عدد خطوط التوتر التي تخترق وحدة من مساحة السطح المتعامدة مع خطوط التوتر يجب أن يكون مساويًا لمعامل المتجه .
إذا تم إنشاء المجال بواسطة شحنة نقطية ، فإن خطوط التوتر هي خطوط مستقيمة نصف قطرية تخرج من الشحنة إذا كانت إيجابي، وتدرج فيه ، إذا كان التهمة نفي.
مبدأ تراكب الحقول
تظهر التجربة أنه إذا كانت الشحنة الكهربائية فتعمل المجالات الكهربائية لعدة مصادر في وقت واحد ، ثم تظهر القوة الناتجة يساوي المجموعيعمل من جانب كل مجال على حدة.
تخضع المجالات الكهربائية لمبدأ التراكب:
تساوي قوة المجال الناتج الذي تم إنشاؤه بواسطة نظام الشحنات المجموع الهندسي لشدة المجال التي تم إنشاؤها في نقطة معينة بواسطة كل من الشحنات على حدة:
أو 
4. تحديد المواد
حل المشاكل من Sat. المهام ، أد. ريمكيفيتش 696.697.698
الواجب المنزلي: §92،93،94
الغرض من الدرس: تعريف الطلاب بتاريخ الصراع بين مفاهيم الفعل الوثيق والعمل عن بعد ؛ مع عيوب النظريات ، لإدخال مفهوم شدة المجال الكهربائي ، لتكوين القدرة على تصوير المجالات الكهربائية بيانياً ؛ استخدم مبدأ التراكب لحساب مجالات نظام الأجسام المشحونة.
خلال الفصول
التحقق من الواجبات المنزلية عن طريق القيام بعمل مستقل
الخيار 1
1. هل من الممكن تكوين أو تدمير شحنة كهربائية؟ لماذا ا؟ اشرح جوهر قانون حفظ الشحنة الكهربائية.
2. يوجد جسمان في الهواء ، لهما شحنة كهربائية سالبة متساوية ، يتنافر الجسمان بقوة مقدارها 0.9 نيوتن ، والمسافة بين الشحنات هي 8 سم. احسب كتلة الإلكترونات الزائدة في كل جسم أيضًا كرقمهم.
قرار. م = م 0 N = 9.1 10-31 5 1012 = 4.5 10-19 (كجم) ؛ N = √Fr2 / ك ه ؛ N = 5 1012 (إلكترونات)
الخيار 2
1 لماذا تُكهرب الأجسام المتباينة أثناء الاحتكاك ، بينما لا تُكهرب الأجسام المتجانسة؟
تم الاتصال بثلاث كرات موصلة ، وكانت شحنة الكرة الأولى 1.8 10-8 درجة مئوية ، وكانت الشحنة الثانية 0.3 10-8 درجة مئوية ، والكرة الثالثة خالية من الشحنة. كيف يتم توزيع الشحنة بين الكرات؟ بأية قوة سيتفاعل اثنان منهم في فراغ على مسافة 5 سم من بعضهما البعض؟
قرار. q1 + q2 + q3 = 3q ؛ q = (q1 + q2 + q3) / 3q = 0.5 10-8 (C)
F = kq2 / r2 ؛ إ = 9 10-5 (ح)
تعلم مواد جديدة
1. مناقشة مسألة تحويل أثر تهمة إلى أخرى. يتم سماع خطابات "مؤيدي" نظرية الفعل قصير المدى (ينتشر المجال بسرعة الضوء) ونظرية الفعل عن بعد (تنتشر جميع التفاعلات على الفور). ويصاحب أداء الطلاب عرض تجارب على تفاعل الأجسام المكهربة. يمكن للطلاب طرح أسئلة على مؤيدي نظرية أو أخرى.
يساعد المعلم الطلاب على استخلاص الاستنتاجات الصحيحة ، ويقود الطلاب إلى تكوين مفهوم المجال الكهربائي.
2. الحقل الكهربائي -شكل خاص من المادة موجود بشكل مستقل عنا ، معرفتنا به.
3. الخاصية الرئيسية للمجال الكهربائي- العمل على الشحنات الكهربائية بقوة معينة.
| مجال الكهرباء الساكنة | لا يتغير المجال الكهروستاتيكي للشحنات الثابتة تمامًا ويرتبط ارتباطًا وثيقًا بالشحنات التي تشكله. | ||
| شدة المجال الكهربائي: ه= F/ ف | نسبة القوة التي يعمل بها المجال الكهربائي على اختبار شحنة موجبة إلى قيمة هذه الشحنة. المتجه ه̄̄̄̄̄̄̄ يتطابق مع اتجاه القوة المؤثرة على الشحنة الموجبة. | ||
| شدة المجال الكهربائي لشحنة نقطية. ه =q0 / 4πξ0ξr2 | تتناسب شدة المجال الكهربي لشحنة نقطة عند نقطة معينة في الفضاء طرديًا مع معامل الشحنة لمصدر المجال وتتناسب عكسًا مع مربع المسافة من مصدر المجال إلى نقطة معينة في الفضاء. | ||
| خطوط المجال الالكتروستاتيكي | هذه هي الخطوط التي تتوافق ظلها عند كل نقطة من المجال مع اتجاه شدة المجال عند تلك النقطة. | ||
| مبدأ تراكب الحقول: E \ u003d E1 + E2 + E3 + ... | عندما يتم تطبيق الحقول من عدة شحنات نقطية ، يتم تكوين مجال إلكتروستاتيكي ، تكون قوته عند أي نقطة مساوية للمجموع الهندسي للقوى من كل مجال من مجالات المكونات. | ||
| إظهار الخبرة: "تبرير مبدأ تراكب الحقول" | علق "شحنة تجريبية" (لوح فوم) على خيط نايلون. التأثير على "تهمة المحاكمة" بهيئة متهمة. ثم أحضر هيئة متهمة أخرى ولاحظ تأثيرها على "تهمة المحاكمة". قم بإزالة أول جسم مشحون وراقب عمل الجسم المشحون الثاني. تقديم استنتاج. | ||
العمل المستقل مع الكتاب.
1. اقرأ في الكتاب المدرسي تعريف خطوط المجال الكهربائي.
2. تأمل بعناية الأشكال 181 - 184 ، التي توضح أمثلة لخطوط التوتر لأجسام وأنظمة أجسام مختلفة مشحونة.
3. أجب عن الأسئلة.
أ) كيف يتم عرض معامل متجه الشدة في الأشكال؟ بأي علامة خارجية يمكن للمرء أن يميز مجالًا ذا عمل مكثف؟
ب) من أين تبدأ خطوط المجال الكهربائي وأين تنتهي؟
ج) هل هناك فواصل في خطوط التوتر؟
د) كيف تقع خطوط المجال الكهربائي بالنسبة لسطح جسم مشحون؟
هـ) في أي حالة يمكن اعتبار المجال الكهربائي متجانسًا؟
هـ) قارن نمط خطوط المجال لشحنة نقطية وكرة مشحونة بشكل موحد.
ز) اكتشف بمساعدة الصيغة وفي أي حدود مقبولة يمكن حساب شدة المجال للكرة الموصلة.
تلخيص الدرس
الواجب المنزلي: §92 - 94.
- الغرض من الدرس: تكوين أفكار حول إمكانات المجال الكهروستاتيكي ، لتأسيس استقلالية عمل القوى الكهروستاتيكية عن شكل المسار ، لإدخال مفهوم الإمكانات ، لمعرفة المعنى الماديالاختلافات المحتملة ، الإخراج ...
- الغرض من الدرس: السيطرة على معارف ومهارات الطلاب المكتسبة في دراسة هذا الموضوع. مسار الدرس اللحظة التنظيمية الخيار - 1 (المستوى - 1) 1. نقطتان ...
- الغرض من الدرس: بناءً على نموذج موصل معدني ، لدراسة ظاهرة الحث الكهروستاتيكي ؛ معرفة سلوك العوازل في المجال الكهروستاتيكي ؛ إدخال مفهوم السماحية العازلة. تقدم الدرس التحقق من المنزل ...
- الغرض من الدرس: تكوين فكرة عن الموجة الكهرومغناطيسية ، كتفاعل بين المجالات الكهربائية والمغناطيسية ؛ يقارن موجات كهرومغناطيسيةمع موجات ميكانيكيةوفقًا لعدد من الخصائص المشتركة بينهما ...
- الغرض من الدرس: تطوير المهارات في حل المشكلات باستخدام مفاهيم التوتر والجهد وعمل المجال الكهربائي لتحريك الشحنة ؛ استمر في تكوين القدرة على التفكير والمقارنة واستخلاص النتائج والتوصل ...
- الغرض من الدرس: تكوين فهم الطلاب للمجالات الكهربائية والمغناطيسية ، ككل واحد - المجال الكهرومغناطيسي. تقدم الدرس التحقق من الواجبات المنزلية عن طريق الاختبار ...
- الغرض من الدرس: اشتقاق معادلة للعلاقة بين شدة المجال الكهربائي وفرق الجهد ، لإدخال مفهوم الأسطح متساوية الجهد ، لتشكيل القدرة على تطبيق المعرفة النظرية المكتسبة لحل الكيفية ...
- الغرض من الدرس: معرفة المستوى معرفة نظريةالطلاب
الموضوع: المجال الكهربائي. شدة المجال الكهربائي. مبدأ تراكب الحقول
هدف: الكشف عن الطبيعة المادية للمجال الكهربائي وتشكيل مفهوم شدة المجال الكهربائي
أهداف الدرس: لتعريف الطلاب بخاصية القوة التي يتميز بها المجال الكهربائي ؛
∙ لتكوين معرفة غير رسمية في تفسير مفهوم "شدة المجال الكهربائي ؛
∙ لتنمية موقف واعي للتعلم والاهتمام بدراسة الفيزياء.
الدرس: تعلم مواد جديدة
معدات: غلاف رقائق معدني خفيف ، عصا زجاج شبكي ، سلاطين على حامل ، آلة كهربية ، كرة على خيط حريري ، ألواح مكثف ، عرض تقديمي ، رسوم متحركة فلاش
خلال الفصول
تكرار ما تم تعلمه
صياغة قانون كولوم
ما المعنى المادي للمعامل k؟
تحديد حدود تطبيق قانون كولوم؟
الإملاء الجسدي. قانون حفظ الشحنة الكهربائية. قانون كولوم. (التحقق المتبادل)
تعلم مواد جديدة
1. هل يمكن تكوين شحنة كهربائية؟
2. هل نخلق شحنة كهربائية أثناء الكهربة؟
3. هل يمكن أن توجد شحنة منفصلة عن الجسيم؟
4. الجسم ، إجمالي الشحنة الموجبة للجسيمات التي تساوي إجمالي الشحنة السالبة للجسيمات ، هو ... ..
5. قوة تفاعل الجسيمات المشحونة مع زيادة شحنة أي من هذه الجسيمات ... ..
6. عندما يتم وضع شحنة في وسط ، فإن قوة التفاعل بينهما….
7. مع زيادة المسافة بين الشحنات بمقدار 3 أضعاف ، قوة التفاعل .......
8. الكمية التي تميز الخواص الكهربائية للوسيط تسمى ...
9. في أي وحدات تقاس الشحنة الكهربائية؟
(1 ، نعم ؛ 2. لا ؛ 3. لا ؛ 4. محايد. 5. الزيادات. 6. النقصان. 7. تم تقليله 9 مرات. 8. ثابت عازل. 9. في المعلقات)
تعلم مواد جديدة
يعتبر تفاعل الشحنات وفقًا لقانون كولوم حقيقة مثبتة تجريبياً. ( شريحة 1 ) ومع ذلك ، فإنه لا يكشف عن الصورة المادية لعملية التفاعل نفسها. ولا يجيب على السؤال المتعلق بكيفية تنفيذ حركة شحنة على أخرى.
تجربة - قام بتجارب 1 (مع غلاف) نحضر ببطء صفيحة زجاجية رأسية الشكل إلى غلاف معدني خفيف معلق على خيط ، بعد أن شحنته مسبقًا عن طريق فركها بالصوف.
-ماذا يحدث؟(لا يوجد اتصال ، لكن الغلاف قد انحرف عن العمودي)
التجربة 2 (آلة الكهربية ، لوحات من مكثف كروي ، كرة تنس معلقة على خيط حريري ) بعد شحن الألواح ، نلاحظ حركة الكرة بينهما. لماذا ا؟
هذه هي الطريقة التي يعمل بها الاتصال عن بعد. ربما هو الهواء الذي بين الجثث؟
التجربة 3 (مشاهدة مقطع فيديو ، فلاش للرسوم المتحركة) عند ضخ الهواء ، نلاحظ أن أوراق المكشاف الكهربائي ما يزاليتنافرون.
ماذا يمكن أن يكون الاستنتاج؟ ( الهواء لا يشارك في التفاعل )
فكيف يتم التفاعل؟
يعطي فاراداي التفسير التالي:
يوجد دائمًا مجال كهربائي حول كل شحنة كهربائية. ( الشريحة 2)
لوصف E.P. تحتاج إلى إدخال القيم.
السمة الأولى للحقل هي الكثافة.
لنعد مرة أخرى إلى قانون كولوم ( الشريحة 3 )
ضع في اعتبارك عمل الحقل على الشحنة المقدمة في حقل شحنة الاختبار.
……………………………………………
وبالتالي ، إذا نظرنا إلى النسبة ، فسنحصل على قيمة تميز عمل الحقل عند نقطة معينة.
تم تعيينه بالحرف E.
ضغط الدم
ضغط الدم لا تعتمد على حجم الشحنة وكمية المتجه (القوة المميزة للمجال) إنه يوضح القوة التي يعمل بها المجال على شحنة موضوعة في هذا المجال.
بالتعويض عن التعبير عن القوة في الصيغة ، نحصل على تعبير عن شدة المجال لشحنة نقطية
كيف يمكن للمرء أن يميز الحقل الذي تم إنشاؤه بعدة رسوم؟
من الضروري استخدام إضافة متجه للقوى التي تعمل على الشحنة التي يتم إدخالها إلى الميدان وسوف نحصل على الناتج E.P. تسمى هذه الحالة مبدأ SUPERPOSITION.
(الشريحة 6)
التجربة 4 تجارب لتوضيح أطياف المجالات الكهربائية. (1. تجارب مع سلاطين مثبتة على حوامل عازلة ومشحونة من آلة لفويل كهربائي. 2. تجارب مع مكثف ، حيث يتم لصق شرائط الورق في أحد طرفيها.)
يتم تصوير المجال الكهربائي بشكل ملائم بواسطة خطوط بيانية - خطوط القوة. خطوط القوة هي خطوط تشير إلى اتجاه القوة المؤثرة في هذا المجال على جسيم موجب الشحنة موضوع فيه ( الشرائح 9،10،11)
خطوط المجال التي تم إنشاؤها بواسطة موجب (أ) وسالب (ب) الجسيمات المشحونة
الحالة الأكثر إثارة للاهتمام هي E.P. تم إنشاؤه بين لوحين طويلتين مشحونة. ثم يتم إنشاء EP متجانسة بينهما.
شرح مبدأ التراكب باستخدام التمثيل الرسومي ( الشرائح 11 ، 12 ، 13)
ثالثا. ترسيخ المعرفة والمهارات والمهارات
راجع الأسئلة
∙ تحليل الأسئلة:
أ) كيف نفهم أن هناك مجالًا كهربائيًا عند نقطة معينة؟
ب) كيف نفهم أن الشد عند النقطة أ أكبر من التوتر عند النقطة ب؟
ج) كيف يُفهم أن القوة عند نقطة معينة من المجال تساوي 6 نيوتن / سل؟
د) ما هي القيمة التي يمكن تحديدها إذا كانت الشدة عند نقطة معينة من المجال معروفة؟
∙ 2. تحليل المهام النوعية
800. شحنتان من نفس المعامل على مسافة من بعضهما البعض. في هذه الحالة تكون الشدة عند نقطة تقع في منتصف المسافة بينهما أكبر: إذا كانت هذه الشحنات من نفس الاسم أو عكس ذلك؟ (بالمقابل. مع نفس رسوم النقاط ، ستكون الشدة صفراً).
801. لماذا تطير الطيور بعيدًا عن سلك الجهد العالي عند تشغيل التيار؟ (عند تشغيل تيار عالي الجهد ، تنشأ شحنة كهربائية ثابتة على ريش الطائر ، ونتيجة لذلك يتشعب ريش الطائر ويتباعد (مثل فراشي السلطان الورقي المتصل بآلة إلكتروستاتيكية). وهذا يخيف الطيور ، تطير من السلك.)
∙ تحليل مشاكل الحساب [ريمكيفيتش أ. مجموعة من المشاكل في الفيزياء ، 10-11 خلية. - م: بوستارد ، 2003.]:
698. في مرحلة ما من المجال ، هناك قوة مقدارها 0.4 μN تعمل على شحنة مقدارها 2 nC. أوجد شدة المجال في هذه المرحلة. (200 فولت / م)
699. ما القوة المؤثرة على شحنة مقدارها 12 nC موضوعة عند نقطة حيث تكون شدة المجال الكهربائي 2 كيلو نيوتن / Cl؟ (24 µN)
تلخيص الدرس.
المؤلفات:
فيزياء الكتاب المدرسي 10 ، ب. كرونجار ، ف. كيم ، ن. كويشيبايف ، دار النشر "ميكتيب" 2010
[تولشينسكي إم إي. المشاكل النوعية في الفيزياء في المدرسة الثانوية. - م: التربية ، 1972.]:
ريمكيفيتش أ. مجموعة من المشاكل في الفيزياء ، 10-11 خلية. - م: بوستارد ، 2003
في أيه فولكوف. لمساعدة مدرس المدرسة.
