هدف درس: آشنایی دانش آموزان با تاریخچه مبارزه بین مفاهیم عمل نزدیک و عمل از راه دور. با کاستی های نظریه ها، مفهوم تنش را معرفی کنید میدان الکتریکی، توانایی به تصویر کشیدن میدان های الکتریکی را توسعه دهد به صورت گرافیکی; از اصل برهم نهی برای محاسبه میدان های یک سیستم اجسام باردار استفاده کنید.
در طول کلاس ها
معاینه مشق شبروش انجام کار مستقل
انتخاب 1
1. آیا امکان ایجاد یا تخریب وجود دارد شارژ الکتریکی? چرا؟ اصل قانون بقای بار الکتریکی را توضیح دهید.
2. دو جسم در هوا وجود دارد که دارای بارهای الکتریکی منفی مساوی هستند؛ اجسام با نیروی 0.9 نیوتن یکدیگر را دفع می کنند. فاصله بین بارها 8 سانتی متر است. جرم الکترون های اضافی هر جسم را محاسبه کنید و همچنین تعداد آنها
راه حل. m = m0 N = 9.1 · 10-31 · 5 · 1012 = 4.5 · 10-19 (کیلوگرم)؛ N = √Fr2/k e ; N= 5·1012 (الکترون)
گزینه 2
1 چرا اجسام نامشابه در حین اصطکاک برق دار می شوند اما اجسام همگن الکتریسیته نمی شوند؟
2 سه توپ رسانا در تماس قرار گرفتند، توپ اول دارای بار 1.8 10-8 C بود، توپ دوم دارای شارژ 0.3 10-8 C بود، توپ سوم بدون شارژ بود. بار چگونه بین توپ ها توزیع می شود؟ دو تا از آنها در خلاء در فاصله 5 سانتی متری از یکدیگر با چه نیرویی برهم کنش خواهند داشت؟
راه حل. q1+q2+q3= 3q; q = (q1+q2+q3)/3q = 0.5·10-8 (C)
F= k q2/r2; F= 9·10-5 (H)
یادگیری مطالب جدید
1. بحث در مورد انتقال اثر یک شارژ به دیگری. سخنرانان از "حامیان" نظریه کنش کوتاه برد (میدان با سرعت نور منتشر می شود) و نظریه عمل در فاصله (همه فعل و انفعالات فورا منتشر می شوند) شنیده می شود. اجرای دانش‌آموزان با نمایش آزمایش‌هایی در مورد برهمکنش اجسام برق‌دار همراه است. دانش آموزان می توانند در مورد طرفداران یک نظریه یا نظریه دیگر سؤال بپرسند.
معلم به دانش‌آموزان کمک می‌کند تا نتیجه‌گیری درستی داشته باشند و دانش‌آموزان را به شکل‌گیری مفهوم میدان الکتریکی هدایت می‌کند.
2. میدان الکتریکی -شکل خاصی از ماده که مستقل از ما و دانش ما در مورد آن وجود دارد.
3. ویژگی اصلی میدان الکتریکی- عمل بر روی بارهای الکتریکی با مقداری نیرو.
| میدان الکترواستاتیک | میدان الکترواستاتیک بارهای ثابت به هیچ وجه تغییر نمی کند و به طور جدایی ناپذیری با بارهایی که آن را تشکیل می دهد پیوند دارد. | ||
| قدرت میدان الکتریکی: E= اف/ س | نسبت نیرویی که میدان الکتریکی روی بار مثبت آزمایش اثر می کند به مقدار این بار. بردار Ē̄̄̄̄̄ با جهت نیروی وارد بر بار مثبت منطبق است. | ||
| قدرت میدان الکتریکی یک بار نقطه ای. E =Q0/4πξ0ξr2 |
شدت میدان الکتریکی یک بار نقطه‌ای در نقطه‌ای از فضا با مدول بار منبع میدان نسبت مستقیم و با مجذور فاصله منبع میدان تا نقطه معینی در فضا نسبت معکوس دارد. | ||
| خطوط برق میدان الکترواستاتیک | اینها خطوطی هستند که مماس آنها در هر نقطه از میدان با جهت شدت میدان در آن نقطه منطبق است. | ||
| اصل برهم نهی میدان: E = E1+E2+E3+…
|
وقتی میدان هایی از بارهای چند نقطه ای روی هم قرار می گیرند، یک میدان الکترواستاتیکی تشکیل می شود که قدرت آن در هر نقطه برابر است با مجموع هندسی قدرت های هر یک از میدان های جزء. | ||
| اثبات تجربه: "توجیه اصل برهم نهی میدان ها" | یک "شارژ آزمایشی" (صفحه فوم) را روی یک نخ نایلونی آویزان کنید. "بار آزمایشی" را با یک جسم باردار ضربه بزنید. سپس جسم باردار دیگری را بیاورید و تأثیر آن را روی "بار آزمایشی" مشاهده کنید. اولین جسم باردار را بردارید و عملکرد جسم باردار دوم را مشاهده کنید. نتیجه گیری کنید. | ||
کار مستقل با کتاب.
1. تعریف خطوط میدان الکتریکی را در کتاب درسی بخوانید.
2. به شکل های 181-184 که نمونه هایی از خطوط کششی اجسام باردار مختلف و سیستم های اجسام را نشان می دهد، با دقت نگاه کنید.
3. به سوالات پاسخ دهید.
الف) بزرگی بردار کشش در شکل ها چگونه نمایش داده می شود؟ روی چه چیزی علامت خارجیآیا می توان میدانی را با کنش شدید تشخیص داد؟
ب) خطوط میدان الکتریکی از کجا شروع و به کجا ختم می شوند؟
س) آیا در خطوط کششی شکستگی وجود دارد؟
د) خطوط میدان الکتریکی نسبت به سطح جسم باردار چگونه قرار دارند؟
د) در چه صورت میدان الکتریکی را می توان یکنواخت در نظر گرفت؟
ه) تصویر خطوط میدان یک بار نقطه ای و یک توپ باردار یکنواخت را با هم مقایسه کنید.
ز) با استفاده از چه فرمولی و در چه حد قابل قبولی می توانید قدرت میدان یک توپ رسانا را محاسبه کنید.
بیایید درس را خلاصه کنیم
تکلیف: §92 – 94.
مورد: فیزیکبخش انضباط آزمون دولتی یکپارچه: _________ _
مجموع دروس در موضوع –_18___
№ درس از این مبحث _4____
موضوع درس « برق. قدرت فعلی »
خلاصه درس ارائه شده است
نام و نام خانوادگی. _ __ بریلوا لیلیا زاکیرزیانوونا_
عنوان تحصیلی، سمت: معلم فیزیک
محل کار: موسسه آموزشی شهرداری مدرسه راهنمایی شماره 6
یادداشت های درس فیزیک
"برق. قدرت فعلی."
اهداف درس:
آموزشی - مفهوم جریان الکتریکی را ارائه دهید و شرایطی را که تحت آن اتفاق می افتد را بیابید. مقادیر مشخص کننده جریان الکتریکی را وارد کنید.
رشدی - ایجاد مهارت های فکری برای تجزیه و تحلیل و مقایسه نتایج آزمایش ها. تفکر و توانایی دانش آموزان برای نتیجه گیری خود را فعال کنید.
آموزشی - توسعه علاقه شناختیبه موضوع، گسترش افق دید دانش آموزان، نشان دادن امکان استفاده از دانش به دست آمده در درس در موقعیت های زندگی.
نوع درس: درس یادگیری دانش جدید.
تجهیزات: ارائه با موضوع "جریان الکتریکی. قدرت فعلی."
طرح درس.
زمان سازماندهی.
به روز رسانی دانش.
یادگیری مطالب جدید.
تحکیم.
خلاصه کردن.
1. لحظه سازمانی.
آماده شدن برای یادگیری مطالب جدید
امروز با مفاهیم: جریان الکتریکی، قدرت جریان و شرایط لازم برای وجود جریان الکتریکی آشنا می شویم.
3. به روز رسانی دانش.
روی صفحه نمایش اسلاید شماره 2 است.
همه شما عبارت "جریان الکتریکی" را به خوبی می شناسید، اما اغلب ما از کلمه "الکتریسیته" استفاده می کنیم. این مفاهیم خیلی وقت است که بخشی از زندگی ما شده اند که ما حتی به معنای آنها فکر نمی کنیم. پس منظورشان چیست؟
در درس های قبلی تا حدی به این موضوع پرداختیم، یعنی اجسام باردار ثابت را مطالعه کردیم. همانطور که به یاد دارید، این شاخه از فیزیک الکترواستاتیک نامیده می شود.
روی صفحه نمایش اسلاید شماره 3 است.
باشه حالا فکر کن کلمه "جاری" به چه معناست؟
جنبش! این به معنای "جریان الکتریکی" است، این حرکت ذرات باردار است. این پدیده است که در درس های بعدی بررسی خواهیم کرد.
در کلاس هشتم، ما تا حدی این پدیده فیزیکی را مطالعه کردیم. سپس گفتیم: «جریان الکتریکی حرکت مستقیم ذرات باردار است».
امروز در درس ساده ترین مورد حرکت جهتی ذرات باردار - جریان الکتریکی مستقیم را در نظر خواهیم گرفت.
یادگیری مطالب جدید.
برای پیدایش و وجود جریان الکتریکی ثابت در یک ماده، وجود ذرات باردار آزاد ضروری است که حرکت آنها در یک هادی باعث انتقال بار الکتریکی از مکانی به مکان دیگر می شود.
روی صفحه نمایش اسلاید شماره 5 است.
با این حال، اگر ذرات باردار تحت حرکت حرارتی تصادفی مانند الکترون‌های آزاد در یک فلز قرار گیرند، انتقال بار رخ نمی‌دهد، به این معنی که جریان الکتریکی وجود ندارد.
روی صفحه نمایش اسلاید شماره 6 است.
جریان الکتریسیته تنها با حرکت منظم (جهت دار) ذرات باردار (الکترون ها یا یون ها) اتفاق می افتد.
روی صفحه نمایش – اسلاید شماره 7.
چگونه ذرات باردار را به طور منظم حرکت دهیم؟
ما به نیرویی نیاز داریم که در جهت خاصی بر آنها اثر بگذارد. به محض اینکه این نیرو از کار خود باز می ماند، حرکت منظم ذرات به دلیل آن متوقف می شود مقاومت الکتریکی، توسط یون ها بر حرکت آنها اعمال می شود شبکه کریستالیفلزات یا مولکول های الکترولیت خنثی
روی صفحه نمایش – اسلاید شماره 8.
پس این قدرت از کجا می آید؟ گفتیم که ذرات باردار توسط نیروی کولن F = q E (نیروی کولن برابر است با حاصل ضرب بار و بردار شدت) که مستقیماً با میدان الکتریکی مرتبط است، وارد می شوند.
روی صفحه نمایش اسلاید شماره 9 است.
به طور معمول، این میدان الکتریکی در داخل هادی است که باعث و حفظ حرکت منظم ذرات باردار می شود. اگر در داخل یک هادی میدان الکتریکی وجود داشته باشد، بین انتهای هادی اختلاف پتانسیل وجود دارد. هنگامی که اختلاف پتانسیل در طول زمان تغییر نمی کند، یک جریان الکتریکی ثابت در هادی برقرار می شود.
روی صفحه نمایش – اسلاید شماره 10
این بدان معناست که علاوه بر ذرات باردار، برای وجود جریان الکتریکی، وجود میدان الکتریکی.
هنگامی که بین هر نقطه از یک هادی اختلاف پتانسیل (ولتاژ) ایجاد شود، تعادل بارها به هم می خورد و حرکت بارها در هادی رخ می دهد که به آن جریان الکتریکی می گویند.
روی صفحه نمایش – اسلاید شماره 11.
بنابراین، ما دو شرط برای وجود جریان الکتریکی ایجاد کرده ایم:
وجود هزینه های رایگان،
وجود میدان الکتریکی
بر روی صفحه نمایش اسلاید شماره 12 وجود دارد.
بنابراین: جریان الکتریکی حرکت مستقیم و منظم ذرات باردار (الکترون ها، یون ها و سایر ذرات باردار) است. آن ها جریان الکتریکی جهت خاصی دارد. جهت جریان به عنوان جهت حرکت ذرات با بار مثبت در نظر گرفته می شود. نتیجه این است که جهت جریان با جهت بردار شدت میدان الکتریکی منطبق است. اگر جریان از حرکت ذرات با بار منفی تشکیل شود، جهت جریان مخالف جهت حرکت ذرات در نظر گرفته می شود. (این انتخاب جهت جریان چندان موفقیت آمیز نیست، زیرا در بیشتر موارد جریان نشان دهنده حرکت منظم الکترون ها - ذرات با بار منفی است. انتخاب جهت جریان در زمانی انجام شد که هیچ چیز در مورد الکترون های آزاد در فلزات شناخته شده نبود.)
روی صفحه نمایش اسلاید شماره 13 است.
ما مستقیماً حرکت ذرات را در یک رسانا نمی بینیم. وجود جریان الکتریکی را باید با اعمال یا پدیده های همراه آن قضاوت کرد.
روی صفحه نمایش اسلاید شماره 14 است.
اثر حرارتی جریان الکتریکی هادی که جریان از طریق آن جریان می یابد گرم می شود (لامپ رشته ای روشن می شود).
روی صفحه نمایش اسلاید شماره 15 است.
اثر مغناطیسی جریان الکتریکی یک هادی با جریان اجسام را جذب یا مغناطیسی می کند، با جریان عمود بر سیم می چرخد، یک فلش مغناطیسی.
روی صفحه نمایش اسلاید شماره 16 است.
عمل شیمیایی جریان الکتریکی جریان الکتریکی می تواند تغییر کند ترکیب شیمیاییبه عنوان مثال، هادی برای آزاد کردن اجزای شیمیایی خود (هیدروژن و اکسیژن از آب اسیدی شده که در یک ظرف شیشه ای U شکل ریخته می شود آزاد می شود).
اثر مغناطیسی اصلی است، همانطور که در همه رساناها مشاهده می شود، اثر حرارتی در ابررساناها وجود ندارد و اثر شیمیایی فقط در محلول ها و مذاب الکترولیت ها مشاهده می شود.
روی صفحه نمایش اسلاید شماره 17 است.
مثل خیلی ها پدیده های فیزیکیجریان الکتریکی دارد ویژگی های کمی، قدرت جریان نامیده می شود: اگر از طریق مقطع هادی در طول زمان ∆t بار ∆q را حمل می کند، سپس مقدار متوسط جریان برابر است با: I=∆q/∆t(قدرت جریان برابر است با نسبت شارژ به زمان).
بنابراین، شدت جریان متوسط برابر است با نسبت بار ∆q عبوری از مقطع هادی در بازه زمانی ∆t به این بازه زمانی.
در SI (سیستم بین المللی) واحد جریان آمپر است که 1 A = 1 C/s (یک آمپر) نشان داده می شود. برابر با نسبت 1 کولن برای 1 ثانیه)
لطفا توجه داشته باشید: اگر جریان در طول زمان تغییر نکند، جریان ثابت نامیده می شود.
روی صفحه نمایش اسلاید شماره 18 است.
قدرت جریان می تواند یک مقدار مثبت باشد اگر جهت جریان با جهت مثبت انتخاب شده مرسوم در امتداد رسانا منطبق باشد. در غیر این صورت جریان منفی است.
بر روی صفحه نمایش اسلاید شماره 19 وجود دارد.
برای اندازه گیری قدرت جریان، از دستگاهی استفاده می شود - آمپرمتر. اصل طراحی این دستگاه ها بر اساس آن است عمل مغناطیسیجاری که در مدار الکتریکیآمپرمتر به صورت سری به دستگاهی که قرار است جریان از آن اندازه گیری شود متصل می شود. نمایش شماتیک آمپرمتر دایره ای با حرف A در مرکز است.
روی صفحه نمایش اسلاید شماره 20 است.
علاوه بر این، قدرت جریان مربوط به سرعت حرکت جهتی ذرات است. بیایید این ارتباط را نشان دهیم.
اجازه دهید یک هادی استوانه ای دارای مقطع S باشد. اجازه دهید جهت را از چپ به راست به عنوان جهت مثبت در هادی در نظر بگیریم. بار هر ذره برابر q 0 در نظر گرفته می شود. حجم رسانا، محدود به مقطع 1 و 2 با فاصله ∆L بین آنها، حاوی ذرات N = n·S·∆L است که n غلظت است. از ذرات
روی صفحه نمایش اسلاید شماره 21 است.
بار کل آنها در حجم انتخاب شده q = q 0 ·n·S·∆L است (بار برابر با حاصل ضرب بار ذره بر حسب غلظت، مساحت و فاصله است). اگر ذرات با سرعت متوسط v از چپ به راست حرکت کنند، در یک زمان ∆t = ∆L/v برابر با نسبت فاصله به سرعت، تمام ذرات موجود در حجم مورد نظر از مقطع 2 عبور خواهند کرد. قدرت فعلی با استفاده از فرمول زیر بدست می آید.
I = ∆q/∆t = (q 0 ·n·S·∆L·v)/∆L= q 0 ·n·S·v
روی صفحه نمایش اسلاید شماره 22 است.
با استفاده از این فرمول، بیایید سعی کنیم سرعت حرکت منظم الکترون ها در یک رسانا را تعیین کنیم.
V = I/( ه·n·S)،
جایی که ه- مدول بار الکترون
بر روی صفحه نمایش اسلاید شماره 23 وجود دارد.
قدرت جریان I = 1A و سطح مقطع هادی S = 10 -6 متر مربع، برای مس غلظت n = 8.5 10 28 m -3 است. از این رو،
V=1/(1.6 · 10 -19 · 8.5 · 10 28 · 10 -6)=7·10 -5 m/s
همانطور که می بینیم، سرعت حرکت منظم الکترون ها در یک رسانا کم است.
روی صفحه نمایش اسلاید شماره 24 است.
برای تخمین میزان کوچکی، صاجازه دهید یک مدار جریان بسیار طولانی را تصور کنیم، برای مثال یک خط تلگراف بین دو شهر که از یکدیگر جدا شده اند، مثلاً 1000 کیلومتر. آزمایش‌های دقیق نشان می‌دهد که اثرات جریان در شهر دوم شروع به آشکار شدن می‌کنند، یعنی الکترون‌ها در رساناهای واقع در آنجا شروع به حرکت خواهند کرد، تقریباً 1/300 ثانیه پس از حرکت در امتداد سیم‌ها در شهر اول. شهر آغاز شد اغلب، نه خیلی دقیق، بلکه بسیار واضح گفته می شود که جریان با سرعت 300000 کیلومتر بر ثانیه از سیم ها عبور می کند. اما این بدان معنا نیست که حرکت حامل های بار در هادی با این سرعت بسیار زیاد اتفاق می افتد، به طوری که یک الکترون یا یون، که در مثال ما در شهر اول بود، در 1/800 ثانیه به دوم می رسد. . اصلا. حرکت حامل ها در یک هادی تقریباً همیشه بسیار آهسته و با سرعت چند میلی متر در ثانیه و اغلب حتی کمتر اتفاق می افتد. بنابراین، می بینیم که باید مفاهیم "سرعت فعلی" و "سرعت حامل های شارژ" را با دقت تشخیص دهیم و اشتباه نگیریم.
روی صفحه نمایش اسلاید شماره 25 است.
بنابراین، سرعتی که برای اختصار آن را «سرعت فعلی» می‌نامیم، سرعت انتشار تغییرات میدان الکتریکی در امتداد رسانا است و نه سرعت حرکت حامل‌های بار در آن.
بیایید آنچه گفته شد را توضیح دهیم قیاس مکانیکی. بیایید تصور کنیم که دو شهر توسط یک خط لوله نفت به هم متصل شده اند و در یکی از این شهرها پمپی شروع به کار کرده و فشار نفت را در آن مکان افزایش می دهد. این فشار افزایش یافته از طریق مایع در لوله با سرعت بالا - حدود یک کیلومتر در ثانیه - پخش می شود. بنابراین، در یک ثانیه، ذرات در فاصله مثلاً 1 کیلومتری پمپ، پس از دو ثانیه - در فاصله 2 کیلومتری، در یک دقیقه - در فاصله 60 کیلومتری و غیره شروع به حرکت خواهند کرد. یک ربع دیگر، نفت در شهر دوم از لوله خارج می شود. اما حرکت خود ذرات نفت بسیار کندتر اتفاق می افتد و ممکن است چندین روز بگذرد تا ذرات نفتی خاص از شهر اول به شهر دوم برسد. بازگشت به جریان الکتریسیته، باید بگوییم که سرعت جریان (سرعت انتشار میدان الکتریکی) مشابه سرعت انتشار فشار در خط لوله نفت و سرعت حامل مشابه سرعت حرکت ذرات است. خود روغن
5. تحکیم.
روی صفحه - اسلاید شماره 26
امروز در کلاس به مفهوم اساسی الکترودینامیک نگاه کردیم:
برق؛
شرایط لازم برای وجود جریان الکتریکی؛
مشخصات کمی جریان الکتریکی
روی صفحه - اسلاید شماره 27
حالا بیایید به حل مسائل معمولی نگاه کنیم:
1. کاشی در شبکه روشنایی گنجانده شده است. اگر جریان سیم برق 5 آمپر باشد، در 10 دقیقه چقدر برق از آن عبور می کند؟
راه حل: زمان در سیستم SI 10 دقیقه = 600 ثانیه،
طبق تعریف، جریان برابر است با نسبت شارژ به زمان.
بنابراین، بار برابر با حاصلضرب جریان و زمان است.
Q = I t = 5A 600 s = 3000 C
روی صفحه - اسلاید شماره 28
2. وقتی جریان لامپ 1.6 A است، چند الکترون در 1 ثانیه از رشته لامپ رشته ای عبور می کنند؟
راه حل: بار یک الکترون است ه= 1.6 10 -19 C،
کل شارژ را می توان با استفاده از فرمول محاسبه کرد:
Q = I t - شارژ برابر است با حاصلضرب جریان و زمان.
تعداد الکترون ها برابر است با نسبت بار کل به بار یک الکترون:
N = q/ ه
این دلالت می کنه که
N = I t / ه= 1.6A 1s/1.6 10 -19 Cl = 10 19
روی صفحه نمایش – اسلاید شماره 29
3. جریان 1 A به مدت یک سال از یک رسانا می گذرد جرم الکترون هایی را که در این مدت از مقطع رسانا عبور کرده اند را بیابید. نسبت بار الکترون به جرم آن ه/متر e = 1.76 10 + 11 C/kg.
راه حل: جرم الکترون ها را می توان به عنوان حاصل ضرب تعداد الکترون ها و جرم الکترون M = N تعریف کرد. متره. با استفاده از فرمول N = I t / ه(مسئله قبلی را ببینید)، متوجه می شویم که جرم برابر است با
М = m e I t / ه= 1A 365 24 60 60s/(1.76 10 +11 C/kg) = 1.8 10 -4 کیلوگرم.
روی صفحه نمایش – اسلاید شماره 30
4. در هادی با سطح مقطع 1 میلی متر مربع، جریان 1.6 A است. غلظت الکترون در هادی 10 23 m -3 در دمای 20 0 C است. سرعت متوسط حرکت جهتی الکترون ها را بیابید و آن را با سرعت حرارتی الکترون ها مقایسه کنید.
راه حل: برای تعیین سرعت متوسطبرای حرکت جهتی الکترون ها از فرمول استفاده می کنیم
Q = q 0 n S v t (بار برابر با حاصل ضرب بار ذره بر حسب غلظت، مساحت، سرعت و زمان است).
از آنجایی که I = q/t (قدرت جریان برابر است با نسبت بار به زمان)،
سپس I = q 0 n S v => v = I / (q 0 n S)
اجازه دهید مقدار سرعت حرکت الکترون را محاسبه و بدست آوریم
V= 1.6A/(10 23 m -3 10 -6 m 1.6 10 -19 C) = 100 متر بر ثانیه
M v 2 /2 = (3/ 2) k T => (از اینجا به دست می آید)
= 11500 متر بر ثانیه
سرعت حرکت حرارتی 115 برابر بیشتر
خلاصه کردن.
روی صفحه نمایش – اسلاید شماره 31
تکالیف خود را بنویسید.
V.A.Kasyanov کتاب فیزیک کلاس یازدهم. §1،2، مسائل §2 (1-5).
روی صفحه نمایش – اسلاید شماره 32.
با تشکر از توجه شما. برای شما آرزوی موفقیت داریم تمرینات مستقلدر مورد این موضوع!
چکیده بررسی شد
متدولوژیست اداره آموزش و پرورش:________________________________________________
شورای تخصصی دانشگاه دولتی آموزشی ایروان: ________________________________________________
تاریخ:_____________________________________________________________
امضاها: ________________________________________________________________
موضوع : میدان الکتریکی. قدرت میدان الکتریکی اصل برهم نهی میدان
هدف از درس: شکل گیری مفهوم "میدان الکتریکی" را ادامه دهید، ویژگی اصلی آن را معرفی کنید. اصل برهم نهی میدان های الکتریکی را مطالعه کنید.
در طول کلاس ها:
1-لحظه سازماندهی تعیین اهداف و مقاصد درس.
۲- آزمون دانش:
دیکته فیزیکی
برقی شدن اجسام. قانون بقای بار. قانون کولمب
نام شاخه ای از فیزیک که اجسام باردار ساکن را مطالعه می کند چیست؟ /الکترواستاتیک/
چه برهمکنشی بین اجسام باردار و ذرات وجود دارد؟ /الکترومغناطیسی/
کدام کمیت فیزیکی برهمکنش الکترومغناطیسی را تعیین می کند؟ /شارژ الکتریکی/
آیا میزان بار به انتخاب قاب مرجع بستگی دارد؟ /خیر/
آیا می توان گفت که شارژ یک سیستم شامل بارهای بدنه های موجود در سیستم است؟ /می توان/
نام فرآیندی که منجر به ظهور بارهای الکتریکی بر روی اجسام می شود چیست؟ /برق رسانی/
اگر جسمی از نظر الکتریکی خنثی باشد، آیا این بدان معناست که هیچ بار الکتریکی ندارد؟ /خیر/
آیا این درست است که در یک سیستم بسته جمع جبریآیا بار تمام اجسام در سیستم ثابت می ماند؟ /آره/
اگر تعداد ذرات باردار در یک سیستم بسته کاهش یافته باشد، آیا این بدان معناست که بار کل سیستم نیز کاهش یافته است؟ /خیر/
آیا در هنگام برق انداختن بار الکتریکی ایجاد می کنیم؟ /خیر/
آیا یک بار می تواند مستقل از یک ذره وجود داشته باشد؟ /خیر/
جسمی که مجموع بار مثبت ذرات آن برابر با بار منفی کل ذرات است ... /خنثی/
با افزایش بار هر یک از این ذرات، نیروی برهمکنش بین ذرات باردار چگونه تغییر خواهد کرد؟ /افزایش می یابد/
وقتی بارها وارد محیط می شوند، نیروی برهمکنش چگونه تغییر می کند؟ /کاهش خواهد یافت/
با 3 برابر افزایش فاصله بین بارها، نیروی برهمکنش چگونه تغییر خواهد کرد؟ /9 برابر کاهش می یابد/
نام کمیتی که مشخص می کند چیست خواص الکتریکیمحیط؟ /ثابت دی الکتریک محیط/
بار الکتریکی با چه واحدهایی اندازه گیری می شود؟ /در آویز/
3. یادگیری مطالب جدید
میدان الکتریکی
برهمکنش بارها طبق قانون کولمب یک واقعیت تجربی ثابت شده است. با این حال، تصویر فیزیکی خود فرآیند تعامل را آشکار نمی کند. و به این سؤال پاسخ نمی دهد که چگونه عمل یک بار بر دیگری رخ می دهد.
فارادی توضیحات زیر را ارائه کرد:همیشه اطراف هر بار الکتریکی یک میدان الکتریکی وجود دارد. میدان الکتریکی جسمی مادی است که در فضا پیوسته است و قادر است بر بارهای الکتریکی دیگر اثر بگذارد. برهمکنش بارهای الکتریکی نتیجه عمل میدان اجسام باردار است.
میدان الکتریکی میدانی است که توسط بارهای الکتریکی ساکن ایجاد می شود.
اگر معرفی کنید میدان الکتریکی قابل تشخیص است این نقطهبار آزمایشی (مثبت).
شارژ نقطه آزمایشی شارژی است که زمینه مورد مطالعه را مخدوش نمی کند (باعث توزیع مجدد هزینه ها در ایجاد زمینه نمی شود).
خواص میدان الکتریکی:
به اتهامات با مقداری زور عمل می کند.
میدان الکتریکی ایجاد شده توسط یک بار ثابت، یعنی. الکترواستاتیکدر طول زمان تغییر نمی کند.
میدان الکتریکی - نوع خاصماده ای که حرکت آن از قوانین مکانیک نیوتن پیروی نمی کند. این نوع ماده قوانین خاص خود را دارد، خواصی که نمی توان با هیچ چیز دیگری در دنیای اطراف اشتباه گرفت.
قدرت میدان الکتریکی
کمیت فیزیکی، برابر با نسبت نیرویی است که میدان الکتریکی بر بار آزمایشی اثر می کندq، به مقدار این شارژ نامیده می شودقدرت میدان الکتریکی
و تعیین شده است 
:
.
واحد کشش 1N/C یا 1V/m است.
بردارهای شدت میدان الکتریکی و نیروی کولن با هم هدایت می شوند.
میدان الکتریکی که قدرت آن در تمام نقاط فضا یکسان باشد یکنواخت نامیده می شود.
خطوط کشش (خطوط میدان) - خطوطی که مماس آنها در هر نقطه با جهت بردار منطبق است. .
به منظور استفاده از خطوط کشش برای مشخص کردن نه تنها جهت، بلکه همچنین مقدار شدت میدان الکترواستاتیک، آنها با چگالی مشخص ترسیم می شوند: تعداد خطوط کششی که به یک واحد سطح عمود بر خطوط کشش نفوذ می کنند باید برابر باشد. مدول برداری .
اگر میدان توسط بار نقطه ای ایجاد شود، خطوط شدت، خطوط مستقیم شعاعی هستند که از بار بیرون می آیند. مثبتو در صورت شارژ در آن گنجانده شده است منفی.
اصل برهم نهی میدان
تجربه نشان می دهد که اگر یک بار الکتریکی qمیدان های الکتریکی چندین منبع به طور همزمان عمل می کنند، سپس نیروی حاصله معلوم می شود برابر با مقدار، در بخشی از هر زمینه به طور جداگانه عمل می کند.
میدان های الکتریکی از اصل برهم نهی پیروی می کنند:
قدرت میدان حاصل که توسط سیستم بارها ایجاد می شود برابر است با مجموع هندسی شدت میدان ایجاد شده در یک نقطه معین توسط هر یک از بارها به طور جداگانه:
یا 
4. تعمیر مواد
حل مشکلات از مجموعه. مشکلات ویرایش ریمکویچ شماره 696697698
تکلیف: §92,93,94
هدف درس: آشنایی دانش آموزان با تاریخچه مبارزه بین مفاهیم عمل نزدیک و عمل از راه دور. با کاستی های تئوری ها، مفهوم قدرت میدان الکتریکی را معرفی کنید، توانایی به تصویر کشیدن میدان های الکتریکی را به صورت گرافیکی توسعه دهید. از اصل برهم نهی برای محاسبه میدان های یک سیستم اجسام باردار استفاده کنید.
در طول کلاس ها
بررسی تکالیف به روش کار مستقل
انتخاب 1
1. آیا امکان ایجاد یا از بین بردن بار الکتریکی وجود دارد؟ چرا؟ اصل قانون بقای بار الکتریکی را توضیح دهید.
2. دو جسم در هوا وجود دارد که دارای بارهای الکتریکی منفی مساوی هستند؛ اجسام با نیروی 0.9 نیوتن یکدیگر را دفع می کنند. فاصله بین بارها 8 سانتی متر است. جرم الکترون های اضافی هر جسم را محاسبه کنید و همچنین تعداد آنها
راه حل. m = m0 N = 9.1 · 10-31 · 5 · 1012 = 4.5 · 10-19 (کیلوگرم)؛ N = √Fr2/k e ; N= 5·1012 (الکترون)
گزینه 2
1 چرا اجسام نامشابه در حین اصطکاک برق دار می شوند اما اجسام همگن الکتریسیته نمی شوند؟
سه توپ رسانا در تماس قرار گرفتند، توپ اول دارای بار 1.8 10-8 درجه سانتیگراد بود، توپ دوم دارای شارژ 0.3 10-8 درجه سانتیگراد، توپ سوم بدون شارژ بود. بار چگونه بین توپ ها توزیع می شود؟ دو تا از آنها در خلاء در فاصله 5 سانتی متری از یکدیگر با چه نیرویی برهم کنش خواهند داشت؟
راه حل. q1+q2+q3= 3q; q = (q1+q2+q3)/3q = 0.5·10-8 (C)
F= k q2/r2; F= 9·10-5 (H)
یادگیری مطالب جدید
1. بحث در مورد انتقال اثر یک شارژ به دیگری. سخنرانان از "حامیان" نظریه کنش کوتاه برد (میدان با سرعت نور منتشر می شود) و نظریه عمل در فاصله (همه فعل و انفعالات فورا منتشر می شوند) شنیده می شود. اجرای دانش‌آموزان با نمایش آزمایش‌هایی در مورد برهمکنش اجسام برق‌دار همراه است. دانش آموزان می توانند در مورد طرفداران یک نظریه یا نظریه دیگر سؤال بپرسند.
معلم به دانش‌آموزان کمک می‌کند تا نتیجه‌گیری درستی داشته باشند و دانش‌آموزان را به شکل‌گیری مفهوم میدان الکتریکی هدایت می‌کند.
2. میدان الکتریکی -شکل خاصی از ماده که مستقل از ما و دانش ما در مورد آن وجود دارد.
3. ویژگی اصلی میدان الکتریکی- عمل بر روی بارهای الکتریکی با مقداری نیرو.
| میدان الکترواستاتیک | میدان الکترواستاتیک بارهای ثابت به هیچ وجه تغییر نمی کند و به طور جدایی ناپذیری با بارهایی که آن را تشکیل می دهد پیوند دارد. | ||
| قدرت میدان الکتریکی: E= اف/ q | نسبت نیرویی که میدان الکتریکی روی بار مثبت آزمایش اثر می کند به مقدار این بار. بردار Ē̄̄̄̄̄ با جهت نیروی وارد بر بار مثبت منطبق است. | ||
| قدرت میدان الکتریکی یک بار نقطه ای. E =q0/4πξ0ξr2 | شدت میدان الکتریکی یک بار نقطه‌ای در نقطه‌ای از فضا با مدول بار منبع میدان نسبت مستقیم و با مجذور فاصله منبع میدان تا نقطه معینی در فضا نسبت معکوس دارد. | ||
| خطوط میدان الکترواستاتیک | اینها خطوطی هستند که مماس آنها در هر نقطه از میدان با جهت شدت میدان در آن نقطه منطبق است. | ||
| اصل برهم نهی میدان: E = E1+E2+E3+… | وقتی میدان هایی از بارهای چند نقطه ای روی هم قرار می گیرند، یک میدان الکترواستاتیکی تشکیل می شود که قدرت آن در هر نقطه برابر است با مجموع هندسی قدرت های هر یک از میدان های جزء. | ||
| اثبات تجربه: "توجیه اصل برهم نهی میدان ها" | یک "شارژ آزمایشی" (صفحه فوم) را روی یک نخ نایلونی آویزان کنید. "بار آزمایشی" را با یک جسم باردار ضربه بزنید. سپس جسم باردار دیگری را بیاورید و تأثیر آن را روی "بار آزمایشی" مشاهده کنید. اولین جسم باردار را بردارید و عملکرد جسم باردار دوم را مشاهده کنید. نتیجه گیری کنید. | ||
کار مستقل با کتاب.
1. تعریف خطوط میدان الکتریکی را در کتاب درسی بخوانید.
2. به شکل های 181-184 که نمونه هایی از خطوط کششی اجسام باردار مختلف و سیستم های اجسام را نشان می دهد، با دقت نگاه کنید.
3. به سوالات پاسخ دهید.
الف) بزرگی بردار کشش در شکل ها چگونه نمایش داده می شود؟ با کدام علامت خارجی می توان میدانی را با کنش شدید تشخیص داد؟
ب) خطوط میدان الکتریکی از کجا شروع و به کجا ختم می شوند؟
س) آیا در خطوط کششی شکستگی وجود دارد؟
د) خطوط میدان الکتریکی نسبت به سطح جسم باردار چگونه قرار دارند؟
د) در چه صورت میدان الکتریکی را می توان یکنواخت در نظر گرفت؟
ه) تصویر خطوط میدان یک بار نقطه ای و یک توپ باردار یکنواخت را با هم مقایسه کنید.
ز) با استفاده از چه فرمولی و در چه حد قابل قبولی می توانید قدرت میدان یک توپ رسانا را محاسبه کنید.
بیایید درس را خلاصه کنیم
تکلیف: §92 – 94.
- هدف درس: ایجاد ایده هایی در مورد پتانسیل میدان الکترواستاتیک، ایجاد استقلال کار نیروهای الکترواستاتیک از شکل مسیر، معرفی مفهوم پتانسیل، برای پیدا کردن معنای فیزیکیاختلاف پتانسیل، خروجی ...
- هدف درس: کنترل دانش و مهارت های کسب شده دانش آموزان در حین مطالعه این مبحث. دوره درس لحظه سازمانی گزینه – 1 (سطح – 1) 1. دو نقطه ...
- هدف درس: بر اساس مدل یک هادی فلزی، پدیده القای الکترواستاتیک را مطالعه کنید. رفتار دی الکتریک ها در یک میدان الکترواستاتیک را پیدا کنید. مفهوم ثابت دی الکتریک را معرفی کنید. پیشرفت درس بررسی تکالیف ...
- هدف از درس: ایجاد ایده ای از یک موج الکترومغناطیسی به عنوان برهمکنش میدان های الکتریکی و مغناطیسی. مقایسه کنید امواج الکترومغناطیسیبا امواج مکانیکیبا توجه به تعدادی ویژگی مشترک در این دو ...
- هدف درس: ایجاد مهارت در حل مسائل با استفاده از مفاهیم تنش، پتانسیل و کار میدان الکتریکی برای حرکت بار. به رشد توانایی تفکر، مقایسه، نتیجه‌گیری، فرمول‌بندی ادامه دهید...
- هدف درس: ایجاد ایده در دانش آموزان از میدان الکتریکی و مغناطیسی به عنوان یک کل واحد - میدان الکترومغناطیسی. پیشرفت درس بررسی تکالیف با استفاده از تست...
- هدف از درس: استخراج فرمولی برای رابطه بین قدرت میدان الکتریکی و اختلاف پتانسیل، معرفی مفهوم سطوح هم پتانسیل، توسعه توانایی به کارگیری دانش نظری به دست آمده برای حل کیفی...
- هدف درس: سطح را پیدا کنید دانش نظریدانش آموزان
موضوع: رشته الکتریکی قدرت میدان الکتریکی اصل برهم نهی میدان
هدف: افشای ماهیت مادی میدان الکتریکی و شکل‌گیری مفهوم قدرت میدان الکتریکی
اهداف درس: دانش آموزان را با ویژگی های قدرت میدان الکتریکی آشنا کنید.
∙ برای ایجاد دانش غیر رسمی در تفسیر مفهوم "قدرت میدان الکتریکی.
∙ پرورش نگرش آگاهانه نسبت به یادگیری و علاقه به مطالعه فیزیک.
درس: یادگیری مطالب جدید
تجهیزات: آستین فلزی سبک ساخته شده از فویل، چوب پلکسی، ستون های روی پایه، دستگاه الکتروفور، توپ روی نخ ابریشم، صفحات خازن، ارائه، انیمیشن فلش
در طول کلاس ها
تکرار آموخته ها
قانون ایالت کولن
معنای فیزیکی ضریب k چیست؟
حدود کاربرد قانون کولن را تعیین کنید؟
دیکته فیزیکی قانون پایستگی بار الکتریکی قانون کولمب (تایید متقابل)
یادگیری مطالب جدید
1. آیا امکان ایجاد بار الکتریکی وجود دارد؟
2. آیا در حین برق رسانی بار الکتریکی ایجاد می کنیم؟
3. آیا بار جدا از ذره وجود دارد؟
4. جسمی که مجموع بار مثبت ذرات آن برابر با بار منفی کل ذرات باشد …..
5. نیروی برهمکنش ذرات باردار با افزایش بار هر یک از این ذرات…..
6. هنگامی که یک بار در یک محیط قرار می گیرد، نیروی برهمکنش بین آنها…
7. با 3 برابر افزایش فاصله بین بارها، نیروی اندرکنش ......
8. کمیت مشخص کننده خواص الکتریکی محیط نامیده می شود...
9. بار الکتریکی با چه واحدهایی اندازه گیری می شود؟
(1، بله؛ 2. خیر؛ 3. خیر؛ 4. خنثی; 5. افزایش می دهد; 6. کاهش می یابد; 7. 9 برابر کاهش می یابد. 8. ثابت دی الکتریک; 9. در آویز)
یادگیری مطالب جدید
برهمکنش بارها طبق قانون کولمب یک واقعیت تجربی ثابت شده است. ( اسلاید 1 با این حال، تصویر فیزیکی خود فرآیند تعامل را آشکار نمی کند. و به این سؤال پاسخ نمی دهد که چگونه عمل یک بار بر دیگری رخ می دهد.
آزمایش کنید 1 (با آستین) به آرامی یک صفحه پلکسی گلاس عمودی را به یک آستین فویل فلزی سبک که روی یک نخ آویزان شده است بیاورید، و قبلاً آن را با پشم شارژ کرده اید.
-چی شده؟(تماسی وجود ندارد، اما آستین از حالت عمودی منحرف شده است)
آزمایش 2 (دستگاه الکتروفور، صفحات خازن کروی، توپ تنیس معلق روی نخ ابریشم ) پس از شارژ کردن صفحات، حرکت توپ را بین آنها مشاهده می کنیم. چرا؟
اینگونه است که تعامل در فاصله رخ می دهد. شاید هوای بین بدن هاست؟
آزمایش 3 (تماشای یک قطعه ویدیو، انیمیشن فلش) در حین پمپاژ هوا، مشاهده می کنیم که برگ های الکتروسکوپ هنوزیکدیگر را دفع کنند
چه نتیجه ای می توان گرفت؟ ( هوا در تعامل شرکت نمی کند )
پس چگونه تعامل صورت می گیرد؟
فارادی توضیح زیر می دهد:
همیشه اطراف هر بار الکتریکی یک میدان الکتریکی وجود دارد. ( اسلاید 2)
برای توصیف E.P. شما باید مقادیر را وارد کنید
اولین مشخصه فیلد تنش است.
اجازه دهید دوباره به قانون کولمب بپردازیم ( اسلاید 3 )
اجازه دهید تأثیر میدان را بر شارژ وارد شده به میدان شارژ آزمایشی در نظر بگیریم.
……………………………………………
بنابراین، اگر به نسبت نگاه کنیم، مقداری بدست می آوریم که عملکرد میدان را در یک نقطه مشخص مشخص می کند.
با حرف E مشخص می شود.
تنش E.P.
تنش E.P. به بزرگی بار، کمیت برداری (مشخصه قدرت میدان) بستگی ندارد نشان می دهد که میدان با چه نیرویی روی باری که در این میدان قرار می گیرد عمل می کند.
با جایگزینی عبارت نیرو به فرمول، عبارت قدرت میدان بار نقطه ای را به دست می آوریم
چگونه می توانید یک میدان ایجاد شده توسط چندین بار را مشخص کنید؟
ما باید از جمع بردار نیروهای وارد شده بر بار وارد شده به میدان استفاده کنیم و شدت E.P حاصل را بدست آوریم. این مورد را اصل SUPERPOSITION می نامند
(اسلاید 6)
آزمایش 4. آزمایش‌هایی در مورد نشان دادن طیف میدان‌های الکتریکی (1. آزمایش‌هایی با سلاطین نصب‌شده روی پایه‌های عایق و شارژ شده از یک دستگاه فویل الکتریکی.
نمایش میدان الکتریکی با خطوط گرافیکی - POWER LINES - راحت است. خطوط میدان خطوطی هستند که جهت نیروی وارد شده در این میدان را بر ذره ای با بار مثبت که در آن قرار می گیرد نشان می دهند. اسلاید 9،10،11)
خطوط میدانی که توسط ذرات باردار مثبت (a) و منفی (b) ایجاد می شوند
جالب ترین مورد E.P. بین دو صفحه باردار طولانی ایجاد شده است. سپس یک E.P همگن بین آنها ایجاد می شود.
توضیح اصل برهم نهی با استفاده از نمایش گرافیکی ( اسلایدهای 11،12،13)
III. تلفیق دانش، توانایی ها، مهارت ها
سوالات را مرور کنید
∙ تحلیل سوالات:
الف) چگونه باید بفهمیم که میدان الکتریکی در یک نقطه مشخص وجود دارد؟
ب) چگونه باید بفهمیم که کشش در نقطه A بیشتر از کشش در نقطه B است؟
ج) چگونه باید بفهمیم که شدت در یک نقطه معین از میدان 6 N/kl است؟
د) اگر قدرت در یک نقطه معین از میدان مشخص باشد چه مقداری را می توان تعیین کرد؟
∙ 2. تجزیه و تحلیل مشکلات کیفی
800. دو بار با قدر مساوی در فاصله ای از یکدیگر قرار دارند. در چه حالتی کشش در نقطه ای که نصف فاصله بین آنها قرار دارد بیشتر است: اگر این بارها شبیه یا غیرمشابه باشند؟? (غیر مشابه. با بارهای نقطه ای به همین نام، کشش صفر خواهد شد.)
801. چرا وقتی جریان برق روشن است پرندگان از سیم های فشار قوی خارج می شوند؟ (هنگامی که جریان ولتاژ بالا روشن می شود، بار الکتریکی ساکن روی پرهای پرنده ظاهر می شود که در نتیجه پرهای پرنده پر می شوند و از هم جدا می شوند (مثل منگوله های ستون کاغذی متصل به دستگاه الکترواستاتیک) این امر پرنده را می ترساند. ، از سیم خارج می شود.)
∙ تجزیه و تحلیل مسائل محاسباتی [ریمکویچ A.P. مجموعه مسائل فیزیک پایه 10-11. - M.: Bustard، 2003.]:
698. در نقطه ای از میدان، نیروی 0.4 میکرونیوتن بر روی بار 2 nC وارد می شود. قدرت میدان را در این نقطه پیدا کنید. (200 V/m)
699. چه نیرویی روی بار 12 nC که در نقطه ای قرار می گیرد که شدت میدان الکتریکی 2 است وارد می کند kN/Cl (24 µN)
جمع بندی درس.
ادبیات:
کتاب درسی فیزیک 10، بی کرونگار، وی.کم، ن. کویشیباف، انتشارات "مکتپ" 2010
[Tulchinsky M.E. مسائل کیفی در فیزیک در دبیرستان. - M.: آموزش و پرورش، 1972.]:
ریمکویچ A.P. مجموعه مسائل فیزیک پایه 10-11. - M.: Bustard، 2003
V.A.Volkov. برای کمک به معلم مدرسه
